Каркас сейсмостойкого многоэтажного здания Советский патент 1980 года по МПК E04B1/24 E04H9/02 

(54) КАРКАС СЕЙСМОСТОЙКОГО МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

I

Изобретение относится к строительству и может найти применение в конструкциях каркасов сейсмостойких зданий.

Известен каркас сейсмостойкого здания, сконструированный по связевой схеме, состоящий из ячеек, образованных колоннами и ригелями, и элементов связей, соединяющих противоположные углы ячеек 1.

Недостатком известного каркаса является его пониженная надежность по сравнению с рамными в силу меньщей степени статической неопределимости и возможности потери устойчивости сжатых элементов связей.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны, ригели и диагональные перекрестные связи, на пересечении которых размещен прямоугольный стержневой контур, предназначенный для повышения надежности работы каркаса за счет развития в его элементах знакопеременных пластических деформаций 2.

Существенным недостатком данной конструкции каркаса является предложенный для работы в пластической стадии прямоугольный контур, размещенный на пересечении диагональных перекрестных связей. Проведенные экспериментальные исследования показывают, что прямоугольный контур плохо работает на знакопеременные циклические нагрузки типа сейсмических, так как уже на первых 2-3-х циклах нагружения в углах контура появляются сквозные трещины, что приводит к резкому снижению несущей способности конструкции и ее разрущению. Причиной столь быстрого появления

10 и роста трещин являются входящие углы контура, в которых возникает высокая концентрация напряжений, причем снизить их простыми конструктивными мероприятиями практически не удается. В результате прямоугольный контур перестает выполнять заtsщитную функцию.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости каркаса здания.

Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого многоэтажного зда20ния, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них по диагоналям связи, объединенные замкнутым контуром, расположенным в центре ячеек и жестко-прикрепленным к связям, замкнутый контур выполнен в виде кольца.

При этом кольцо может быть выполнено в четырех конструктивных вариантах: двутаврового поперечного сечения с плоской стенкой и поясами одинакового сечения, дву таврового сечения с плоской стенкой и поясами разного сечения, двутаврового сечения с равными поясами и с гофрированной стенкой, двутаврового сечения с разными поясами и с гофрированной стенкой.

Податливость гофр при изгибе кольца позволяет снизить относительные деформации поясов и тем самым повысить долговечность работы кольца.

На фиг. 1 изображен сейсмостойкий каркас, общий вид; на фиг. 2 - ячейка каркаса с положением элементов до к во время колебания здания; на фиг. 3 - узел А на фиг. 2 (крепление диагональной связи к кольцу),На фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - узел А на фиг. 2 (вариант кольца с гофрированной стенкой); на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6.

Предлагаемый сейсмостойкий каркас здания включает колонны 1, ригели 2, образующие ячейки, диагональные связи 3 и замкнутый контур в виде кольца 4, размещенный на пересечении диагональных связей 3.

Сечения основных несущих элементов 1, 2 и 3 ячейки каркаса подбираются таким образом, чтобы в момент, когда в кольце 4 от повыщенных сейсмических воздействий появятся пластические деформации, напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превыщали расчетных. При этом сечения элементов 3 подбираются таким образом, что одновременно работают элементы обоих направлений как на сжатие, так и на растяжение.

При сейсмических колеба,ниях в здании по направлению диагональных связей 3 возникают усилия растяжения и сжатия, передающиеся на кольцо, в котором развиваются изгибающие моменты и пластические деформации.

При изменении направления знак усилия в элементах 3 изменится на противоположный. В кольце 4 величины изгибающих моментов сначала снижаются до нуля, после чего увеличиваются, изгибая кольцо в противоположном направлении. При этом остаточные деформации, возникщие в кольце 4 в предыдущем полуцикле, исчезают и развиваются деформации противоположного знака, напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превышают расчетных, диагональные связи 3 сохраняют устойчивость при любых перегрузках и не получают остаточных удлинений.

Таким образом, предлагаемая конструктивная схема связевого каркаса создаст условия для развития в элементах связей знакопеременных пластических деформаций, что обеспечит сохранность связей и их надежную работу на протяжении всего времени колебания здания при землетрясении.

Экспериментальные исследования показывают, что надежность работы кольца в упруго-пластической стадии в несколько раз выще по сравнению с центральным прямоугольным контуром. Предлагаемая конструкция связевого каркаса сейсмостойкого здания обладает высокой надежностью по сравнению с известным каркасом. Применение такой конструкции обеспечивает снижение сейсмической нагрузки на здание на 15-20% и экономию металла 5-10%.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 562630, кл. Е 04 В 1/24, Е 04 Н 9/02, 1974.

фи.{

(ра.2