Каркас сейсмостойкого сооружения Советский патент 1983 года по МПК E04H9/02 

Изобретение относится к строитель ству и может быть иепользовано в конструкциях сейсмостойких каркасов сооружений и зданий, несущие конструкции которых выполнены из труб. Известен метс1ллический каркас сей смостойкого здания.пространственная оболочка которого выполнена из труб, соединенных через шаровые пустотелые фасонки Недостатком каркаса является его пониженна сейсмостойкость в связи с тем, что в несущих трубчатых элементах пространственной оболочки не обеспечиваются условия для работы в пластической стадии и поэтому при возможных перегрузках во время землетрясения следует ожидать хрупких разрушений в зонах сварных стыков. Наиболее близким к предлагаемому является каркас сейсмостойкого сооружения в виде многоячеистой структуры, включающей стальные трубчатые колонны,, ригели и раскосы крестовых связей 23; Недостатком такой конструкции является то, что при возникновении в раскосах крестовых связей растягивающих усилий, прёвьшакхцих предел т екучестй, в них развиваются остаточ ные удлинения. Так как крестовые, связи, как правило, выполняются гибки- i ми, то от сжимающих усилий они могут терять устойчивость и выключаться из работы. При этом остаточные удлинения в связях не исчезалот, а продолжают накапливаться с каждым циклом колебаний. Это ведет к разрушению связей и конструкции в целом. Цель изобретения - повьашение сейсмостойкости и надежности каркаса. Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого сооружения в виде многоячеистой структуры, включаю1аем стальные трубчатые колонны, ригели и раскосы крестовых связей, раскосы выполнены по с поперечными проточками длиной 0,51,5 наружного диаметра раскосов, причем тап1ф1на стенки раскосов в пределах проточек назначена по мулам t7, D, i - толщина стенки раскоса в пределах проточек, см; N - нормсшьная сила з раскосе, кН; (JT - предел текучести кН/см ; D - наружный диаметр раскоса,с На фиг. 1 представлен сейсмостой кий каркас, общий вид; на фиг. 2 ячейка каркаса до и во время колеба ния; на фиг. 3 - узел I на фиг. Ij на фиг, 4 и 5 - варианты конструктивного решения проточки раскоса; н фиг. б - разрез А-А на фиг. 5. Сейсмостойкий каркас сооружения включает колонны 1, ригели 2, раскосы 3 крестовых связей 4, выполненные по их концам с поперечными проточками 5. Сечения основных несущих элементов 1, 2 и 3 ячейки каркаса при рас те ва горизонтальные сейсмические силы подбираются таким образом, что бы в момент, когда в ослабленном проточкой 5 поперечном сечении раскоса 3 связи 4 от нормальных сил по яьятся пластические деформации, напряжения в элементах 1, 2 и 3 не пр вышали бы расчетшлх сопротивлений. При этом условии обеспечивается сохранность сварных узловых соединени от хрупких разрушений. Поперечное сечение раскосов 3 связей 4 назнача ется таким образом, чтобы была обе печена работа раскосов в обоих направлениях как на сжатие, так и на растяжение. Развитие пластических деформаций на длине поперечной проточки 5 предохраняет основные несущие элементы каркаса 1, 2 и 3 от по явления в них дополнительных неконт ролируемых .усилий, следовательно, проточка. 5 выполнят роль предохрани теля несущих конструкций от перегру зок. Поперечная проточка 5 должна выполняться возможно ближе к опорным частям раскоса и ее дЛина находится в пределах 0,5-1,5 наружного диаметра раскоса 3. В этом случае ослабление поперечного сечения раскоса 3 практически не увеличивает его расчетной гибкости. Для уменьшения или сохранения гибкости раско са 3 неизменной, как без проточки 5 раскоса 3, могут служить вкладыши и отрезков труб 6. Местная устойчивос стенки раскоса 3 на участке проточки 5 обеспечивается назначением тол ны стенки раскоса 3 не меньше 1/30 диаметра раскоса. При сейсмических, колебаниях каркаса в раскосах связей 4 возникают переменные усилия растяжения и сжатия, которые приводят -к появлению в зоне проточек 5 знакопеременных пластических деформаций. Этот процесс происходит следующим образом. Усилие а раскосе 3 связи 4 при отклонении каркаса от первоначального положения возрастает от нуля до мак симальной величины, которая ограничивается заданными параметрами проточек 5 благодаря развитию в них пластических деформаций. При отклонении каркаса в другую сторону усилие в раскосе 3 связи 4 уменьшается до нуля и после этого, меняя знак на противоположный, возрастает также до максимальной величины. Соответственно этому остаточные деформации, возникшие в проточках 5, в первом полуцикле исчезают и развиваются деформации противопрложного знака. Напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превышают расчетных, раскосы 3 связей 4 сохраняют устойчивость и несущую способность при перегрузках. Элементы каркаса 1, 2 и 3, работающие упруго, обеспечивают колебание каркаса около первоначального положения. Указанная конструкция раскосов создает условия для развития в связевой системе каркаса знакопеременных пластических деформаций и существенно повышает сохранность конструкций. Предлагаемая конструкция каркаса, обладает высокой надежностью в сравнении с известным каркасом. Развитие пластических деформаций значительно увеличивает диссипативные свойства каркаса, что ведет к быстрому затуханию колебаний сооружения и позволяет уменьшить расчетные сейсмические горизонтальные нагрузки на 15-20%, благодаря чему уменьшается металлоемкость каркасов на 5-15%. Формула изобретения Каркас сейсмостойкого сооружения в виде многоячеистой структуры, включающий стальные трубчатые колонны, ригели и раскосы крестовых связей, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и надежности каркаса, раскосы выполнены по концам- с поперечными проточками длиной 0,5-1,5 наружного диаметра раскосов, причем толщина , стенки раскосов в пределах проточек назначена по формулам t 7, 0 толщина стенки раскоса пределах проточек, см/ нормальная сила в раскосе, кН ,2 -Z бт - предел текучести кН/см , 15 - наружный диаметр раскоса, см, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе / 1.Жилищно-гражданское строительство. Экспресс-информация, вып. 5, Алма-Ата, Госстрой Казахской ССР, 1974, с. 15. 2.Сейсмостойкое строительство. Реферативный сборник, сер. 14, вып.8, ЦИНИС Госстроя СССР, 1979, с. 14 и 15, рис. 5 (прототип).