Металлический каркас производственного одноэтажного здания Советский патент 1982 года по МПК E04H9/02 E04H5/00 

(З) МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОДНОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при воздведении металлических каркасов производственных одноэтажных зданий.

Известен металлический каркас производственного одноэтажного здания, включающий колонны жестко соединенные с фундаментами и с фермами покрытияГП.

Наиболее близким техническим решением является металлический .каркас ,д производственного одноэтажного здания, включающий фундаменты, жестко соединенные с ними двухветвевые колонны, выполненные из ветвей двутаврового сечения, раскосов и узловых фасонок, и ,5 фермы покрытия, шарнирно соединенных с колоннами .

Общими недостатками таких каркасов являются недостаточная сейсмостойкость и повышенный расход стали из-за неис-20 пользованной несущий способности ветвей колонн в верхней части и необходимости расчета каркаса с повышающим коэффициентом 1,5 на горизонтальные .

сейсмические нагрузки. При горизонтальных сейсмических нагрузках возникают большие сжимающие усилия в нижних частях ветвей, в то время как в верхних частях они малы, а сечение ветви назначено одинаковым по всей высоте ветви. Коэффициент К 1,5 назначается из-за малого затухания колебания для металлических каркасов, способных поглощать энергию толчков. При сейсмических перегрузках в ветвях колонны могут возникнуть напряжения, превышающие пределы упругой работы стали, которые могут привести к обрушению здания.

Цель изобретения - повышение сейсмостойкости каркаса и снижение расхода стали.

Указанная цель достигается тем, что металлический каркас производ ственного одноэтажного здания, вкЛочающий фундаменты,.жестко соединеьгные с ними двухветвенные колонны, выполненные из ветвей таврового сечения

раскосов и узловых фасонок, и фермы покрытия, шарнирно соединенные с колоннами, снабжен энергопоглотителми, установленными в узлах соединения раскосов с внутренней ветвью в верхней части колонн.

Каждый энергопоглотитель может быть выполнен в виде двух диафрагм двутаврового сечения, прикрепленных полками к полкам внутренней ветви колонн, при этом каждая фасонка выполнена двутаврового сечения и прикреплена полками к стенкам диафрагм

На фиг. 1 изображен металлический каркас производственного одноэтажного здания, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. сечение Б-6 на фиг. 3; на фиг. 5 - колонна каркаса в момент отклонения от вертикали при сейсмическом воздействии; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - узе I I {вариант выполнения) на фиг. 5; н фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. Э - сечение Д-Д на фиг. 3Металлический каркас производственного одноэтажного здания включает фундаменты 1, колонны 2, фермы покрытия 3. Колонны 2 жестко соединены с фундаментами 1 и шарнирно с фермами покрытия 3 и выполнены двухветвевыми из ветвей k, раскосов 5, образующих треугольную решетку фасонок 6, и энергопоглотителей 7, установленных в узлах соединения раскосов 5 с внутренней ветвью k в верхней части колонн 2. Каждый энергопоглотитель 7 выполнен в виде двух диафра/м 8 двутаврового сечения (из отрезков толстостенных двутавров), прикрепленных полками 9 к полкам 10 внутренней ветви 4 колонн 2. Фасонки 6 выполнены также двутаврового с,ечения и прикреплены полками к стенкам диафрагм 8. Энергопоглотители 7 oгyт быть также выполнены в виде одной диафрагмы 8 двутаврового сечения, прикрепленной полками 9 к полкам 10 внутренней ветви 4 колонн 2, а фасонки 11 в этом случае выполнены таврового сечения и соединены друг с другом через стенку диафрагмы 7Каркас работает следующим образом. При горизонтальном сейсмическом толчке расчетной величины и ретровых нагрузках все элементы работают в

упругой стадии, при этом осевые усилия от раскосов 5 передаются на стенку 14 фасонок 6, от них - к стенкам диафрагм 7- а от последних через изгиб их стенки - на полки 10 внутренних ветвей 4 двутаврового сечения колонн 2. При этом стенка диафрагм 7, а также полки узловых фасонок 6 испытывают напряжение изгиба.

При нагрузках от сейсмического толчка расчетной величины (без учета К 1,5) напряжения в ветвях 4 колонн 2 и раскосах 5 находятся в упругой стадии, а в стенках диафрагм 7 полках фасонок 6 - на пределе пропорциональности.

При сейсмических нагрузках, превышающих расчетные, энергопоглотители 7 работают на изгиб в пластической стадии. Это происходит по той припричине, что для каждого изгибаемого участка его погонная жесткость, приходящаяся на единицу перемещения при сейсмическом толчке, подбирается такой, чтобы она по крайней мере в 1,2 раза превышала погонную жесткость ветви k колонны на длине участка между точками примыкания соответствующих смежных раскосов 3, причем также приходящаяся на единицу относительного перемещения этих точек, т.е. при , сейсмических перегрузках в то время, как энергопоглотители, вследствие их повышенной жесткости, вступают уже в пластическую стадию работы и начинают поглощать за счет этого энергию колебания, колонны 2 работают только в упругой стадии. З кост 2 и закр гонн лей дели где ависимость между погонными жестями на указанных участках колонн их. перемещениями между точками епления раскосов 5, а также поыми жесткостями энергопоглотите7 и их перемещениями можно опреть по формуле ib - погонная жесткость ветви колонны 2 на участке между точками примыкания раскосов 5; ic - погонная жесткость стенок диафрагм 7 и полок фасонок 6; дЬ - относительное перемещение точек примыкания раскосов 5 к ветви k на длине одной панели; Лbk-- перемещение середины стенки двутавра энергопоглотителя (в точке примыкания фасонки 5) относительно вет ви Ц колонны 2; k - коэффициент пропорционально сти, учитывающий угол накло на раскоса 5 к ветви + колонны 2. Стенки диафрагм 7 и полки фасонки 6, изгибаясь при колебаниях каркаса в пластической стадии, интенсивно пог лощают энергию сейсмического толчка, что способствует быстрому затуханию колебаний и защите остальных конструк ций каркаса от возникновения в них напряжений, превышающих расчетное сопротивление стали при работе в упругой стадии. Быстрое затухание колебаний позволяет расчитывать каркас без повышающего коэффициента К 1,5Преимущество предлагаемого устройства заключается в том, что оно позволяет повысить сейсмостойкость зданий и снизить расход стали на каркас до 10-15. Формула изобретения 1. Металлический каркас производственного одноэтажного здания, включающий фундаменты, жестко соединенные с ними двухветвевые колонны, выполненные из ветвей таврового сечения раскосов и узловых фасонок, и фермы покрытия, шарнирно соединенные с колоннами, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости каркаса и снижения металлоемкости, каркас снабжен энергопо - лотителями, установленными в узлах соединения раскосов с внутренней ветвью в верхней части колонн. 2. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что каждый энергопоглотитель выполнен в виде двух диафрагм двутаврового сечения, прикрепленных полками к полкам внутренней ветви колонн, при этом каждая узловая фасонка выполнена двутаврового сечения и прикреплена полками к стенкам диафрагм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Муханов К. К. Металлические конструкции. М., Стройиздат, 1978, с.ч15 р. IX.7. 2, Стальные колонны одноэтажных производственных зданий с применением широкополосных двутавров. Типовая серия 1 ..Челябинский филиалВНИКТИстальконструкция. Вып. , альбом 3i лист 37 1976 (прототип).

иг. 1

- Г-т

ё.

Ю

Фи.г.3

-6

Ю

Фм.