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

(54) МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС СЕЙСМОСТОЙКОГО МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

1

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

Известен связевой металлический каркас многоэтажных зданий, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в которые размещены наклонные связи, соединенные с нижними углами ячеек и посредством фасонок с серединой вышележащих ригелей 1.10

Недостатками такого каркаса являются повышенный расход металла и недостаточная сейсмостойкость.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки с размещенными в них наклонными связями, соединенными посредством фасонок с нижними углами ячеек и с серединой вышележащего ригеля, и энерго- 20 поглотители, расположенные между связями и углами ячеек и выполненные в виде труб разной длины или в виде балок жесткости 2.

Недостатками такого каркаса являются повышенный расход стали на энергопоглотители в связи с тем, что в каждом элементе электропоглотителей при изгибе в упругопластической стадии работают только отдельные сечения, способные при колебаниях поглощать энергию сейсмического толчка, и недостаточная надежность энергопоглотителей в связи с наличием в их элементах в наиболее опасных напряженных местах сварных щвов, а также недостаточная устойчивость элементов из труб разной длины при сжимающих усилиях.

Цель изобретения - повышение надежности работы энергопоглотителей и снижение металлоемкости.

Цель достигается тем, что в металлическом каркасе сейсмостойкого многоэтажного здания, включающем колонны и ригели, выполненные из двухтаврового профиля и образующие ячейки с размещенными в них наклонными связями, соединенными посредством фасонок с нижними углами ячеек и с серединой вышележащего ригеля и энергопоглотители, что каждый энергопоглотитель выполнен в виде торсионных валов с поводками, имеющими овальные отверстия н размещенных между полками ригеля в узле соединения наклонных связей с ригелем, причем верхний конец каждого вала жестко соединен с верхней полкой ригеля, а нижний шарнирно с нижней полкой ригеля, при этом фасонки выполнены Т-образного сечения и соединены с поводками посредством пальцев.

На фиг. 1 схематически изображен металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, общий вид; на фиг. 2 - ячейка каркаса с положением элементов до и во время колебания здания; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Каркас сейсмостойкого многоэтажного здания включает колонны 1 и ригели 2, выполненные из двутаврового профиля и образующие ячейки 3, размещенные в последних наклонные связи 4, соединенные посредством фасонок 5 с нижними углами ячеек 3 и Т-образной фасонкой с серединой выщерасположенного ригеля 2 и энергопоглотители 6.

Энергопоглотители 6 выполнены в виде торсионных валов 7, расположенных между полками 8 ригелей 2 и снабженных поводками 9 с овальными отверстиями 10. Валы 7 жестко прикреплены к верхним полкам 8 ригеля 2 и щарнирно- к нижним полкам 8 ригелей 2. Фасонки 5 в узлах крепления связей 4 к ригелям 2 выполнены Т-образного сечения с отверстиями 11 на концах их полок 12 и соединены с поводками 9 пальцев 13.

Сечения валов 7 подбираются таким образом, чтобы они при сейсмических перегрузках , работая в пластической стадии, могли поглотить сообщаемую зданию дополнительную энергию.

Каркас работает следующим образом.

При сейсмических колебаниях в здании возникают усилия, стремящиеся сдвинуть ригель относительно Т-образной фасонки, соединенной связями. Эти усилия через поводки вызывают закручивание валов, причем, закручивание при колебаниях происходит то в одну, то в другую сторону. При сейсмических силах расчетной величины валы работают в упругой стадии и демпфируют, снижая сейсмические нагрузки на каркас. При сейсмических перегрузках, когда сейсмические силы .могут в несколько раз превыщать расчетные, валы испытывают напряжения закручивания в пластической стадии. Этим они интенсивно поглощают энергию сейсмического толчка, способствуют быстрому затуханию колебаний и защищают остальные конструкции здания от перенапряжений. Благодаря тому, что закручивающий валы момент является постоянным по всей длине вала, вал закручивается в пластической стадии по всей длине, этим объясняется его повыщенная энергоемкость.

Для восприятия усилий разной величины на верхних и нижних этажах достаточно изменения количества валов в одном узле.

Преимуществом каркаса является то, что на изготовление упруго-пластических элементов для поглощения одинакового количества энергии требуется меньще металла.

Работа энергопоглотителей, следовательно, и каркаса, более надежна вследствие отсутствия в напряженных местах сварных швов.

Упруго-пластические энергопоглощающие элементы, расположенные между полками ригелей, не уменьщают полезного объема здания, доступны при ремонте каркаса после землетрясения, не требуют ломки и восстановления стен и перегородок здания.

Формула изобретения

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, выполненные из двутаврового

профиля и образующие ячейки с размещенными в них наклонными связями, соединенными посредством фасонок с нижними углами ячеек и с серединой вышележащего ригеля, и энергопоглотители, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности

5 работы энергопоглотителей и снижения металлоемкости, каждый энергопоглотитель выполнен в виде торсионных валов с поводками, имеющими овальные отверстия и размещенных между полками ригеля в .узле соединения наклонных связей с ригелем, при чем верхний конец каждого вала жестко соединен с верхней полкой ригеля, а нижний - шарнирно с нижней полкой ригеля, при этом фасонки выполнены Т-образного сечения и соединены с поводками посредством пальцев.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка Японии № 52-49903, кл. Е 04 Н 9/02, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 600268, кл. Е 04 Н 9/02, 1976 (прототип).