Многоэтажное сейсмостойкое здание Советский патент 1981 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строительству, а именно к сейсмостойким конструкциям многоэтажных зданий. Известно сейсмостойкое здание, в котором в пространстве между нижним перекрытием жесткого блока этажей зданий и фундаментом расположены по датливые в горизонтальной плоскости демпферы, поглощающие энергию сейсмических толчков 1 . . Недостаток здания - ,чосто5эдные динамические параметры и сейсмостой ;кость в узком диапазоне периодов сейсмических колебаний. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее пространственно жесткие :верхние эТажи,нижний этаж с плитой рекрытия и гибкими в горизонтальном направлении ячейками со сферическими торцами, и гасящее устройство, выполненное в виде прикрепленного, к плите перекрытия нижнего этажа, взаимодействующее с отверстиями железобетонных ограничительных элементов, свободно установленное друг на друга по оси, совпадающей с вертикальной осью здания, причем масса элементов и диаметры внутренних отверстий изменяются по высоте {.2J . Недостаток здания - узкая применимость устройства сейслюзащиты лишь в зданиях с компактным симметричным планом для возможности установки железобетонных элементов по оси, совпадающей с вертикальной осью здания, с гибким нижним этажом стоек со сферическими торцами. Такое гасящее устройство может быть применено лишь в конструктивных систем.ах, допускакадих большие гориэонтальййе смещения с большим свободньви пространством для размещения массивных и громоздких железобетониьос элементов гасящего устройства, основанного на трении элементов. Кроме того, громоздкость элементов, возможность устройства в них отверстий и установки соосно лишь с большими строительными допускаи ет, зависимость сил трения от состояния трущихся поверхностей вносят много неточностей в расчетные параметры системы сейсмозащиты, что резко снижает ее эффективность. Недостатк здания является также низкая ремонтопригодность гасящего устройства, так как после сейсмического воздействия необходимо восстанрвить соосность здания с осью многотонных элементов, установленных друг на друге что сопряжено с большими трудностям

Цель предлагаемого изобретения повышение универсальности и улучшения условий эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, 1то в многоэтажном сейсмостойком здании, включающем фундамент, пространственно жесткие верхние этажи,гикий нижний этаж с плитой перекрытия и гасящими устройствами, выполненны в виде упоров, жестко соединенных с плитой перекрытия и взаимодействующ с ограничителями, ступенчато расположенными на фундаменте, ограничители гасящих устройств выполнены в виде элементов, соединенных между собой выключеоощимися связями и размецейных вокруг упора, или в виде элементов, размещенных на контр.форсах-, установлен iut на фундаменте вокруг упора, и прикрепленных к ним с помощью выключающихся связей.

На фиг. 1 изображено здание, общий вид; на фиг. 2 и 3 - гасящее устройство, с креплением ограничителей гибкости на контрфорсах; на фиг. 4 и 5 - то же, без контрфорсов на фиг. 6 и 7 - установка ограничителей, в плане; на фиг. 8 - установка гасящих устройств на плане здания.

Многоэтажное сейсмостойкое здание состоит из пространственно жестких блоков этажей 1, опертых на податливые в горизонтальном направлении конструкции 2 нижнего этажа, которые могут быть выполнены в виде стоек обычных или со сферическими торцами, либо . демпферов. К перекрытию 3 нижнего этажа 2 прикреплены упоры 4, взаимодействующие ограничителями 5, которые выполнены из элементов, например г металлических пластин, ступенчато соединенных внахлест выключающимися связями в виде, например срезных болтов, заклепок или сварных швов, или из элементов , ступенчато прикрепленных выключающимися связями б непосредственно к контрофорсу 7, установленному на фундаменте 8.

Количество упоров и ограничителе и их размещение в плане здания определяется расчетом и конструктивными соображениями. Ограничители 5 устанавливают в направлениях возможных перемещений здания.

Количество ступенчато укрепленных элементов в ограничителях 5, их размеры, пороговые усилия, при которых происходит выключение связей 6 , количество.и сечение связей также определяют расчетом.

Устанавливая первый элемент ограничителей впритык к упору 4, можно получить начальные динамические

характеристики здания, близкие к зданиям жесткого типа, оставляя зазор между пластинами ограничителя 5 и упором 4 к зданиям гибкого типа.

Для повышения точности параметров системы сейсмозащиты размеры элементов и сечения выключакяцихся связей могут быть выдержаны с необходимыми допусками, принятыми в ма.шиностроении.

Предлагаемая конструкция здания работает следующим образом.

Сейсмические воздействия вызывают смещение здания, при нарастании амплитуд которых упоры 4 вступают во взаимодействие с элементами 5 ограничителей , укрепленными с меньшим зазором. Преодоление первого пороговог уровня сейсмической нагрузки приводит к выключению связей 6 этих пластин, в результате чего зазор между упором 4 и пластинами 5 следующих ступеней увеличивается, частота колебаний изменяется и сейсмическая нагрузка падает. Конструкция приобретает большую свободу перемещений. Последующие сейсмические воздействия с нарастанием пороговых уровней колебаний последовательно воспринимаются пластинами 5 ограничителей следующих ступеней, постепенным отключением связей б этих пл астин.

Предлагаемая конструкция многоэтажного сейсмостойкого здания позволяет назначать и воспринимать широкий диапазон пороговых уровней внешних воздействий на здание и избежать резонансных явлений в этом диапазоне.

Повысить сейсмостойкость здания и применять данные ограничители с выключающимися связями можно не только в зданиях с компактным симметричным планом, с гибким нижним этажом, где допускаются большие горизонтальные смещения, но и в зданиях с малыми смещениями, с несимметричным планом, различной этажности, в зданиях, установленных на податливые в горизонтальном направлении конструкции (качающиеся стойки, гибкий этаж, демпферы).

Вследствие простоты конструкции, небольшого веса и компактности ограничители легко восстанавливаются путем замены выключающихся связей или блока элементов ограничителей. Кроме того, это дает возможность для более точного определения расчетных параметров сейсмозащиты и таким образом приводит к повышению эффективности сейсмозащиты.

Формула изобретения

Многоэтажное сейс1« стойкое здание, включающее фундамент, прбстранственно жесткие верхние этажи, гибкий

нижний этаж с плитой перекрытия и гасящими устройствами, выполненньнли в виде упоров, жестко соединенных с плитой перекрытия и взаимодействующих с ограничителями, ступенчато расположенными на фундаменте, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения универсальности и улучшения условий эксплуатации, ограничители гасящих устройств -выполнены в виде элементов, соединенных между собой выключающимися связями и размещенннх вокруг упора, или в виде элементов, размещенных на контрофорсах, установленных на фундаменте вокруг упора, и прикрепленных к ним с по.мощью выключающихся схем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Detfosse G., Protection contre les seis.mes. - Neuf, 1977, 1-11, 55., p. 40-41.

2.Авторское свидетельство СССР

0 № 577287, кл. Е 04 Н 9/02, 1976.

Ф(я.1

Фие.3

f S

Фиг.

Фил. 5

Фиг.6

V

/

X

-0I