Каркас сейсмостойкого здания,сооружения Мальцева Г.В. Советский патент 1983 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строитель ству и может быть использовано при возведении металлических каркасов сейсмостойких зданий и- сооружений, преимущественно многоэтажных.

Известен металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные связи,соединяющие углы ячеек с серединой вышележащих ригелей и снабжены дополнительньши эле ментами, размещенными в углах ячеек, соединенными с колоннами, ригелями и связями посредством фасоноки выпОлненншш из отрезков труб tl.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в котоЕХЯх размещены наклонные связи, соединяющие yrjKi ячеек с серединой выщерасположенных ригелей и снабжены дополнительн1 ЕМИ элементами, размещенными в углах ячеек и соединенных с колоннами и .ригелями посредством фасонок 2. .

Общим недостатком таких решений является недостаточная сейсмостойкость вследствие малой энергоемкости

дополнительных элементов, неспособ,ности поглощать энергию толчков конструкциями (элементами ) самого каркаса здания и вследствие получения каркасом здания остаточных деформаций и перекосов в результате работы дополнительных элементов в пластической стадии, а также из-за возможной потери устойчивости дополнительных элементов из труб При сжимающих усилиях в связях.

Целью изобретения является повышение сейсмостойкости здания за счет сообщения каркасу способности к плавному возвращению в свое первоначальное положение после землетрясения и снижения металлоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого здания, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные связи, соединяквдие углы ячеек с серединой вышерасположенных ригелей и снабжены дополнительными элементами, размещенными в углах ячеек и соединенных с колоннами и ригелями посредством фасонок дополнительные элементы выполнены в виде упоров и скоб переменного сечения, причем конщл скоб меньшего сечени изогнуты под углом 180, а концы скоб большего сечения прикреплены к упорам. Концы скоб меньшего сечегния прикреплены к наклонным связям с образованием односторонней податливости последних. На фиг. 1 изображен каркас здания,общий вид, на фиг. 2 - ячейка образованная ригелями, колоннами с размещенными в них связями в момент отклонения здания от вертикали при сейсмическом толчке; на фиг. 3 узел фиг. 2 с дополни те л ьньлми элементами в сжатом состоянии,- на фиг. 4 - узел JIна фиг. 2с дополнительными элементами в растянутом состоянии.. Каркас сейсмостойкого здания,сооружения включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки 3, в которы размещены наклонные связи 4, соедин щие углы 5 ячеек 3 с серединой вышерасположенных ригелей 2 и снабжен дополнительными элементами б,.разме щенными в углах 5 ячеек 3 и соедине ных с колоннами 1 ригелями 2 пооред ством .фасонок 7, Дополнительные элементы 6 выполнены в виде упоров 8 и скоб 9 переменного сечения. Концы скоб 9 большего сечения прикреплены к упорам 8 по наружной поверхности последних, а концы скоб 9 меньшего сечения изо нуты под углом 180° и прикреплены к наклонным связям 4 по наружной поверхности скоб 9 с образованием односторонней податливости связей. При сейсмическом толчке ниже рас четной величины, принятой для здания, каркас работает как обычный, связевой в упругой стадии, при этом ..одна из связей 4 в каждой ячейке 3 работает на растяжение, другая - на сжатие. При горизонтальных сейсмических воздействиях расчетной величины про исходит удлинение растянутой связи 4 за счет изгиба скоб 9 дополнитель ного элемента б этой связи 4 в плас тической стадии. Изгиб скоб9 допол нительного элемента б, выполненных из пластин переменного сечения,, происходит за счет взаимного перемещения противоположных плоскостей каждой скобы, их перекатывания. Д полнительный элемент б сжатой связи 4 находится в упругой стадии и связ 4 не укорачивается. Удлинение растянутой связи 4 становится возможным благодаря выгибу ригеля 2 вверх от подпирания .его сжатой связью 4 Под воздействием упругих сил ригеля 2 и действующих На него вертикальных нагрузок, каркас после землетрясения возвращается в свое начальное вертикальное положение. Вла годаря переменному сечению пластин скобы 9 и увеличивакяцемуся сопротивлению, изгибу этих пластин возвращение происходит плавно без толчков в конце движения. Выгиб ригеля 2 вверх при горизонтальном сейсмическом толчке происходит по той причине, что одна из связей 4 в каждой ячейке 3 работает как пружина, т.6. способны вытягиваться, в то время как вторая благодаря упорам является неподатливой. При воздействии сейсмических сил в сжатой связи 4 возникает направленное вверх усилие, которое при отклонении колонн 1 от вертикали подпирает ригели 2 снизу и выгибает его вверх. Направленное вниз усилие в податливой связи 4 значительно меньше, направленного вверх. При изменении направления сейсмических сил, в связях 4 усилия меняются и ригель 2 подпирается второй связью 4. Ригель 2 вниз дальше исходного, положения перемещаться Не может, по . той причине, что в этом положении обе связи 4 в ячейке 3 сжаты под действием масс на перекрытиях и являются неподатливыми. Для простоты статических расчетов .соеди-нения. ригелей 2 с колоннами 1 желательно выполнить шарнирными. Соединения могут быть ь.ыполнены также и жесткими. Ригели 2 могут быть выполнены из любого материала, в котором при работе допускается возникновение пластических деформаций Деталь, железобетон, алюминий, пластмассы и Т. п.). При сейсмических перегрузках, которые могут быть в 2-3 раза выше принятой для данного района строитель ства, когда энергоемкость дополнительных элементов 6 оказывается уже недостаточной, при повьтенном удлинении растянутой связи 4 изгиб ригеля 2 происходит в пластической стадии. Ввиду его огромной энергоемкости происходит интенсивное поглощение энер1ии сейсмического толчка и быстрое затухание колебаний. Возврат здания в начальное вертикгшьноё положение происходит за счет выпрягишения ригеля 2 действующими на него вертикальными нагрузками. Упор 8 предохраняет при сейсмических перегрузках укорочение сжатой связи 4. Преимуществом пред1;агаемого устройства является повышенная сейсмостойкость при самых больших сейсмических перегрузках и снижение металлоемкости за счет упрощения дополнительных элементов и работы ригелей .в пластической стадии. К преим5 цествам относится также повышенная надежность сооружения .по той причине, что изгиб ригелей в пластической стадии происходит посередине их пролета в местах отсутст вия концентраторов напряжений, что особенно важнодпя железобетонных ригелей, у которых в этих местах отсутствуют стыки арматурных стержней, возможность применения устрой-, ства для самых различных зданий, сооружений, одноэтажных и многоэтажных, включая различные промышленные этс1жерки, копры, и т. д., возможност применения устройства для усиления CTmecTsytaaifiK каркасов зданий и сооружений с целью повышения их сейсмостойкости , Формула изобретения Каркас сейсмостойкого здания, сооружения, включаюошй колойыы и ркгёл образующие ячейки, в которых размещены наклонные связи, соединяюище углы ячеек с серединой вшаерасположе ных ригелей и снабжены дополнительны ми элементами, размещенными в углах ячеек и соединенных с колоннами и ри гелями посредством.фасонок, 6 т г личающийся тем; ITO, с g целью повышения сейсмостойкости за счет сообщения каркасу способности к плавному возвращению в первоначальное положение после землетрясения и снижения металлоемкости, дополнительные элементы выполнены в виде упоров и скоб переменного сечения, причем концы скоб большего сечения прикреплены к упорам, а концы скоб меньшего сечения изогнуты под углом 180 и прикреплены к наклонным связям с образованием односч оронней податливости последних. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 600268,- кл. Е 04 Н 9/02, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 750000, кл. Е 04 Н 9/02, 1978 (прототип).

хъ