Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания Советский патент 1981 года по МПК E04H9/02 E04B1/24 

(54) МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС СЕЙСМОСТОЙКОГО МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в металлических связевых каркасах сейсмостойких многоэтажных зданий.

Известны связевые металлические каркасы сейсмостойких зданий, включающие колонны и ригели, образующие ячейки и расположенные в последних наклонные связи 1.

Недостатком таких каркасов является то, что их надежность недостаточна по сравнению с рамными в силу меньшей степени статической неопределимости, возможности потери устойчивости сжатых элементов и разрыва растянутых, а также невозможности восстановления их несущей способности, кроме замены деформированных и разрущенных элементов целиком.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий ячейки, образованные ригелями и колоннами, соединеннЬ1ми с фундаментами посредством анкерных стержней, диагональные связи и энергопоглотители, размещенные в связевых ячейках 2.

Недостатком такого каркаса является то, что в элементах связей развиваются остаточные деформации (удлинения), которые не исчезают при перемене знака усилия в элементах связей во время колебания каркаса здания. С каждым последующим циклом сейсмического воздействия на каркас связи получают дополнительные остаточные деформации и их несущая способность снижается. Нри этом горизонтальные перемещения каркаса возрастают. Иосле окончания

fQ землетрясения каркас здания может остаться в наклонном положении. Восстановительные работы трудоемки из-за необходимости приведения колонн из наклонного положения в вертикальное и замены больщого количества деформированных элементов (энер15 гопоглотителей).

Цель изобретения - снижение деформативности и трудозатрат на ремонтные работы Оказанная цель достигается тем, что в металлическом каркасе сейсмостойкого здания, включающем ячейки, образованные ригелями и колонна1ми, соединенными с фундаментами посредством анкерных стержней, диагональные связи, размещенные в связевых ячейках, и энергопоглотители, последние выполнены в виде брусков, прикрепленных серединой к анкерным стержням, а концами - к колоннам связевых ячеек, причем между колоннами и фундаментами размещена упругая прослойка.

На фиг. 1 схематически изображен каркас сейсмостойкого здания; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2 на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 каркас сейсмостойкого здания при воздействии максимальной сейсмической силы; на фиг. 6 - узел II на фиг. 5.

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания состоит из колонн 1 и ригелей 2, образующих ячейки 3 и связевые ячейки 4 , в которых размещены наклонные связи 5. Колонны 1 связевых ячеек соединены с фундаментами 6 посредством анкерных стержней 7, а между колоннами 1 и фундаментами 6 размещена упругая прослойка 8. Энергопоглотители 9 выполнены в виде брусков 10, прикрепленных концами к колоннам 1, а серединой - к анкерным стержням 7.

Причем сечение брусков 10 и количество их подбирают из условия максимального поглощения сообщенной зданию энергии от сейсмического толчка и способности к возвращению колонн 1 связевой ячейки 4 в исходное положение под действием силы тяжести здания.

Работа устройства заключается в следующем.

Вертикальные связевые ячейки 4 воспринимают все горизонтальные нагрузки. При воздействии на здание горизонтальных ветровых нагрузок и сейсмических сил до расчетной интенсивности все элементы каркаса работают в упругой стадии. При воздействии на каркас горизонтальных сейсмических сил расчетной величины бруски 10 испытывают напряжения, равные пределу пропорциональности.

При возможных сейсмических перегрузках, когда ускорения колебаний земли могут в несколько раз превыщать средние значения, принятые для расчетной сейсмичности, происходит перекос связевой ячейки 4 и отрыв одной из колонн 1 от опорной поверхности фундамента 6. При этом бруски 10 работают в пластической стадии, интенсивно поглощая энергию сейсмического толчка, что способствует быстрому затуханию колебаний.

После отклонения под воздействием собственного веса связевая ячейка 4, преодолевая остаточные пластические деформации брусков 10, возвращается в исходное положение. Работа в пластической стадии брусков 10 предохраняет от перегрузок и разрущений остальные элементы каркаса, способствует сохранению здания.

Сечение брусков 10. подобрано таким образом, чтобы в момент максимального сейсмического воздействия они работали в упруго-пластической стадии, а напряжения в колоннах 1, ригелях 2 и связях 5 не превыщали бы расчетных.

Для увеличения способности энергопоглощения брусков 10 их можно предварительно напрягать путем изгиба в упругой стадии в противоположную сторону.

Для смягчения толчка при возврате колонны 1 связевой панели в исходное положение между колонной 1 и фундаментом 6 укладывают упругую прокладку 8, например каучуковую.

Преимуществом предлагаемого устройства является устранение перекосов здания и возвращение его в свое начальное вертикальное положение: защита ограждающих конструкций от деформаций и разрущений, за счет чего сокращаются расходы по ремонту после землетрясения; малый объем, занимаемый связями; компактность энергопоглощающего устройства и установка его в одном месте, простота изготовления энергопоглотителей, его монтажа и ремонта после землятрясения; возможность щирокого варьирования энергопоглощающей способности здания, заключающейся в изменении количества брусков; возможность рационального использования энергопоглотителей для железобетонных каркасов.

Формула изобретения

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий ячейки, образованные ригелями и колоннами, соединенными с фундаментами посредством анкерных стержней, диагональные связи, размещенные в связевых ячейках, и энергопоглотители, отличающийся тем, что, с целью снижения деформативности и трудозатрат на ремонтные работы, энергопоглотители выполнены в виде брусков, прикрепленных серединой к анкерным стержням, а концами к колоннам связевых ячеек, причем между колоннами и фундаментами размещена упругая прокладка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Л

сриг.г

Сриг. I

А -А