Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1980 года по МПК E04H9/02 

I

Изобретение относится к строительству сейсмостойких .зданий и сооружений.

Известна сейсмостойкая строительная конструкция, включающая несущую легкую оболочку-здание на массивной с выпуклой нижней поверхностью опорой конструкции в форме сферического сегмента, установленной на плоский фундамент 1.

Недостатком этого технического рещения является то, что устойчивость такой системы может быть обеспечена только при легком (одноэтажном) здании, вес которого меньще веса онорной конструкции.

Наиболее близким к изобретению по технической супгности и достигаемому результату является известное многоэтажное .сейсмостойкое здание, включающее перекрестно расположенные стены пространственно жесткого нижнего этажа, вертикальные диафрагмы верхних этажей в виде стеновых панелей со скользящими вертикальными щвами между ними, плиты перекрытий, соединенные в этих щвах гибкими горизонтальными связями, и выключающиеся связи в верхней части вертикальных щвов 2.

Однако данное конструктивное решение имеет недостаточное число ступеней сейсмозащиты. При повторных сейсмических толчках, которые могут произойти в период после отключения связей и до их восстановления, если повторное воздействие характеризуется доминирующей частотой колебаний близкой к частоте собственных колебаний системы с выключенными связями (предельной системы), возникает опасность резонансного состояния и недопустимого, роста усилий в элементах здания.

Цель изобретения - повыщение сейсмостойкости здания при повторяющихся сей10смических воздействиях с изменяющимися в щироком диапазоне частотными характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что в многоэтажном сейсмостойком здании, вклю15чающем перекрестно расположенные стены пространственно жесткого нижнего этажа, вертикальные диафрагмы верхних этажей в виде стеновых панелей со скользящими вертикальными щвами между ними, плиты перекрытий, соединенные в этих щвах

20 гибкими горизонтальными связями, и. выключающей связи в верхней части вертикльных щвов, диафрагмы в опорной части выполнены с ребрами с выпуклыми нижними

гранямй, размещенны в продольных гнездах, выполненных в верхней части стен нижнего atraT tynepTH на стены через упругие прокЛ1Дки и соединены с ними выключающимися связями, а зазоры в гнездах между ребрШй и стенами нижнего этажа заполнены 5 демпфирующей засыпкой.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция сейсмостойкого Здания,поперечный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. ,

Сейсмостойкое здание состоит из верти- 0 кальных диафрагм 1 В виде стеновых пане- / лей верхних этажей с ребрами 2, имеющими выпуклые нижние грани, опертые через упругие прокладки 3 на перекрестно расположенные стены 4 пространственно жесткого j Нижнего этажа и соединены с ними нижними выключающимися связями 5. В вертикальных швах 6, разделяющих диафрагмы 1, между панелями перекрытий 7 установлены гибкие связи 8 и верхние выключающиеся связи 9. Ребра 2 оперты в продольных 20 гнездах 10, выполненных в верхней части стен 4 нижнего этажа, а зазоры между ребра ми 2 и стенами 4 заполнены в гнездах 10 демпфирующей засыпкой И.

Описанная конструкция здания работает следующим образом.

В периоД между3e fлetpяceниями при деформациях основания, вызванных его подработкой, 11рогайваниём вечномёрзлых или з амачиванием макропористых грунтов, жестКая пространственная система перекрестно зо расположенных стен 4 нижнего этажа воспринимает основную часть усилий, не нагружая выключающиеся связи 5 и 9.

В период интенсивных сейсмических воздействий в случаях, если сейсмическое воздействие обладает спектром с преобладани- ем низкочастотных колебаний, период собственных колебаний здания с включенными яйачительно ниже величины преобладающих периодов колебаний грунта, резонансные явления проявляются слабо и связи 5 40 и 9 не выключаются. Сейсмическая нагрузкака на надземные конструкции при этом будет ниже расчетной. , ,

При интенсивных сейсмических воздействиях, в спектре которых преобладают пе- риоды, равные или близкие периодам свободных колебаний здания, происходит интенсивное нарастание амплитуд колебаний и при достижении заданного расчетного уровня амплитуд верхние связи 9 выключаются so (нижние связи 5 остаются неразрушенными, так как запроектированы и выполнены от носительно более прочными, чем верхние связи 9).

.J После отключения связей 9 частота горизонтальных свободных колебаний падает, здание выходит из резонансного режима, горизонтальная составляющая сейсмической нагрузки уменьшается и конструкции верхних этажей сохраняются без разрушения. Конструкции нижнего этажа продолжают при этом воспринимать основную часть усилий, вызванных возросшей при землетрясении неравномерностью деформаций основания в сочетании с вертикальной составляющей сейсмических н.агрузок.

Характер работы здания на этой стадии полностью повторяет соответствующую работу прототипа. После землетрясения связи 9 восстанавливаются.

В период повторных интенсивных сейсмических воздействий частотные характеристики которых близки к соответствующим характеристикам первого толчка, или при более высокочастотных колебаниях, резонансные явления не проявляются и сейсмические нагрузки оказываются ниже расчетных.

Если в повторном сейсмическом воздействии преобладают периоды колебаний, равные или близкие периодам свободных колебаний промежуточной системы (т. е. с выключенными верхними связями 9 и включенными нижними связями 5), амплитуды колебаний и соответствующие им усилия в связях 5 нарастают до заданного расчетного уровня, и связи 5 выключаются. Здание при этом превращается в предельную систему, состоящую из качающихся с демпфированием и ограничением амплитуд вертикальных диафрагм. Такая система )5арактеризуется весьма длинными периодами и повышенным затуханием колебаний, следовательно, малыми величинами усилий в элементах здания, что предохраняет его от обрушения, а также при афтершоках.

По окончании периода повторяющихся толчков (афтерщрков) все связи восстанавливаются и производится ремонт и герметизация щвов между панелями.

Предложенная система имеет несколько ступеней сейсмозащиты, что повышает ее надежность при уменьшении расхода материалов на надземные конструкции путем снижения уровня сейсмических нагрузок и сокращения трудоемкости выполнения сейсмостойких стыков.

Кроме возможности строительства на неравномерно деформируемых основаниях и повыщения сейсмостойкости здания при повторяющихся сейсмических воздействиях с изменяющимися в широком диапазоне частотными характеристиками, преимуществом предлагаемой конструктивной системы является локализация повреждений при сильных землетрясениях в швах между панелями, что позволяет повысить ремонтоспособность здания.

Формула изобретения

Многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее перекрестно расположенные

стены пространственно жесткого нижнего этажа, вертикальные диафрагмы верхних этажей в виде стеновых панелей со скользящими вертикальными швами между ними, плиты перекрытий, соединенные в этих швах гибкими горизонтальными связями, и выключающиеся связи в верхней части вертикальных щвов, отличающееся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости здания при повторяющихся сейсмических воздействиях с изменяющимися в широком диапазоне частотными характеристиками, диафрагмы в опорной части выполнены с ребрами с выпукльши нижними гранями, размещены в продольных гнездах, выполненных в верхней части стен нижнего этажа, оперты на стены через упругие прокладки и соединены с ними выключающимися связями, а зазоры в гнездах между ребрами и стенами нижнего этажа заполнены демпфирующей засыпкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3916578, кл. Е 04 Н 9/02, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 627229, кл. Е 04 Н 9/02, 1978.

-7

CZ)

(риг.2.