Сейсмостойкий каркас многоэтажного здания Советский патент 1982 года по МПК E04H9/02 

(5) СЕЙСМОСТОЙКИЙ КАРКАС МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий в районах повышенной сейсмической активности. Известны связевые металлические каркасы многоэтажных зданий, включающие колонны, соединенные с ними шарнирно балки перекрытий и связи меноду колоннами J. Такие каркасы характеризуются недостаточной сейсмостойкостью из-за невоз можности поглс1нения конструкциями карк са сообщенной ему сейсмическим толчком энергии по причине отсутствия элементов, способных при сейсмических перегрузках работать на изгиб в пластической стадии. Наиболее близким к изобретению является сейсмостойкий каркас многоэтажного здания, включающий установленные на фундаменте колонны и жестко соединенные с ними в двух взаимно перпендикулярных направлениях ригели r2j. Недостатки таких каркасов - повышенная металлоемкость и неспособность здания принять свое первоначальное вертикальное положение из-за полученных перекосов по причине возникновения в ригелях пластических деформаций при сейсмических перегрузках и, как следствие, высокая стоимость ремонтных работ. Цель изобретения - снижение металлоемкости и сообщение зданию способности к самовозвращению после землетрясения в первоначальное вертикаль ное положе ни е, Указанная цель достигается тем, что в сейсмостойком каркасе многоэтажного здания, включающем установленные на фундаменте колонны и жестко соединенные с ними в двух взаимно перпендикулярных направлениях ригели, по крайней мере одна из колонн соединена на каждом этаже с соседними колоннами восходящими гибкими тяжами,расположенными в 4тлоскости ригелей, и выполнена с пирамидаль шм заостренным нижним концом, причем фундамент имеет углубление, заполненное сыпучим материалом, в котором свободно размаден заостренный конец колонны. На фиг. 1 изображен каркас, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1{ на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. - то же, в момент отклонения колонн от вертикальной оси при сейсмическом воздействии; на фиг о 5 - узел I на фиг. Ь Сейсмостойкий каркас многоэтажного здания включает фундамент 1, установленные на нем колонны 2, жес ко соединенные с ними ригели 3, колонны 4, связанные с соседними рядовыми колоннами 2 на каждом этаже восходящими гибкими тяжами 5, жестко соединенные с ригелями 6 и выпол ненные с пирамидальным заостренным нижним концом 7, свободно установленным в углублении 8 фундамента 1, заполненном сыпучим материалом 9. Тяжи 5 могут быть выполнены из тросов, круглых арматурных стержней полосовой стали и т.п. Они расположены в плоскости ригелей 6. Ригели б работают в пластической стадии. Ригели 3 могут быть соединены с колоннами 2 шарнирно. Каркас работает в зависимости от величины горизонтальных сейсмических сил следующим образом. При ветровых нагрузках и горизон тальных сейсмических нагрузках ниже расчетной величины каркас работа ет, как обычный рамно-связевой с вы ключающимися связями. При этом действующие вверх на колонну усилия от тяжей 5 уравновешиваются действу ющими на ригели 6 вертикальными нагрузками. При горизонтальном сейсмическом толчке расчетной интенсивности здание отклоняется, колонна k под/ воздействием тяжей 5 приподнимается и выгибает вверх в упругой стадии ригели 6, при этом нижний заостренный конец 7 колонны k частично извлекается из углубления 8 фундамента 1. При изменении направления колебания колонна с силой погружается в заполненное сыпучим матери алом 9 углубление 8, что способствует затуханию колебаний. i При сейсмических толчках повышенной интенсивности, при которых ускорения колебаний земли могут в 2-3 раза превышать расчетные, каркас работает аналогично предыдущему случаю , но с той разницей, что ригели 6, выгибаясь вверх, получают пластические деформации. Все это в сумме с трением, создаваемым сыпучим материалом 9, интенсивно поглощает энергию сейсмического толчка, способствуя быстрому затуханию колебаний здания и сохранению от разрушений других конструктивных элементов. После окончания колебаний здание под воздействием вертикальных нагрузок на ригели 6 и упруго-изо1- нутых колонн 2 и ригелей 3 возвращается в исходное положение. Преимуществом предлагаемого устройства является то, что благодаря установленным тяжам, а также возможности не применять при расчетах повышающего коэффициента ,5, вводимого на малое затухание колебаний здания,- появляется возможность на 25-30% снизить расход материалов на каркас при одновременном повышении сейсмостойкости и исключений возникновения перекосов зданий и разрушений его элементов. Кроме того, здание способно к самовозвращению в первоначальное положение при сейсмических воздействиях. Предлагаемый каркас быть применен в типовых железобетонных зданиях, что позволяет увеличить этажность здания без изменения сечений элементов каркаса. Формула изобретения Сейсмостойкий каркас многоэтажного здания, включающий установленные на фундаменте колонны и жестко соединенные с ними в двух взаимно перпендикулярных направлениях ригели, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости и сообщения зданию способности к самовозвращению в первоначальное положение при сейсмических воздействиях, по крайней мере одна из колонн соединена с соседними колоннами на каждом этаже восходящими гибкими тяжами, расположенными в плоскости ри5. 9

гелей, и выполнена с пирамидальным заостренным нижним концом, причем фундамент имеет углубление, заполненное сыпучим материалом, в котором свободно установлен заостренный конец колонны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

f

14

1521

ма-Ате. Экспресс-информация. АлмаАта, Госстрой Казахской ССР, IS, с. 22, 2k.

5 2. Совершенствование методов расчета и конструирования зданий и соору)кений, возводимых в сейсмических районах. всесоюзного совещания в г.Кишиневе. Алма-Ата, 1976

10 с. 73 (прототип).

/

А

/

/У

W

фуг.

А А