Каркас сейсмостойкого здания

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 А 1 19) (11) 1)5 Е 04 Н 9/02 И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское1"ч. 562630, кл,АвторскоеМ 1074985, кл Бюл. М 4 венный ахский П ашян св идете Е 04 Н 9свидет(54) КАРКАС С (57) Испол ьзо сейсмостойки ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ИСМОСТОИКОГО ЗДАНИЯ ние: строительство каркасов зданий. Сущность изобретеИзобретение относится к,строительству и может быть использовано при возведении сейсмостойких зданий.Известен связевой каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны, ригели и диагональные перекрестные связи, на пересечении которых размещен прямоугольный стержневой контур, предназначенный для повышения надежности работы каркаса за счет развития в его элементах знакоперемен н ых пластических деформаций.Недостатком такой конструкции каркаса является наличие жестко соединенных входящих углов в прямоугольном контуре, где возникает высокая концентрация напряжений, вызывающая сквозные трещины и резкое снижение несущей способности связей и их разрушение,Известен каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки и размещенные в них по диагоналям связи, объединенные замкнутым контуром, расположенным в центре ния: в ячейках, образованных колоннами и ригелями, размещены наклонные предварительно-напрякенные связи, Они прикреплены одним концом в углах ячеек, а другим обеъдинены в центре ячеек прямоугольным контуром с горизонтальными стержнями и вертикальными элементами, шарнирно соединенными с последними, Вертикальные элементы контуров выполнены в виде пружин, узлы крепления которых со стержнями размещены между диагоналями ячеек и колонн, Связи шарнирно соединены с колоннами и с узлами соединения стержней и пружин ячеек. 3 ил,ячеек и жестко прикрепленным к связям. Замкнутый контур выполнен в виде кольца.Недостатком такого каркаса является пониженная надежность при больших уровнях сейсмического воздействия, кора кольцевой контур претерпевает значительные деформации. Снижению сейсмостойкости способствует и жесткое соединение контура с ветвями связей. При сейсмических знакопеременных нагрузках в этих узлах появляются сквозные трещины, приводящие к резкому снижению несущей способности.К недостаткам этого решения следует отнести и сложность изготовления стального кольцевого контура,Наиболее близким по технической сущ- ности и достигаемому результату к предложенному решению является каркас сейсмостойкого сооружения, включающий образующие ячейки колонны и ригели и размещенные в ячейках перекрестные диагональные связи, объединенные расположенным в центре ячейки прямоугольнымстержневым контуром, к углам которого прикреплены концы диагональных связей, а стержни рамки между собой соединены посредством цилиндрических упругопластических шарниров, полости которых заполнены пластическим материалом,Недостатком этого решения является то, что при развитии в цилиндрических шарнирах пластических деформаций в каркасе нет элементов, работающих в упругой стадии, способных возвратить каркас в первоначальное вертикальное положение, При этом будет происходить накопление недопустимых односторонних деформаций, в результате чего может происходить разрушение каркаса не только от сейсмических нагрузок, но и от ветровых нагрузок, воздействующих на каркас постоянно. Из-за больших крутящих моментов, возникающих в упругопластических цилиндрических шарнирах, стержни прямоугольного контура будут испь,тывать большие изгибающие усилия, для восприятия которых потребуется сечение их увеличить на порядок.Цель изобретения - повышение надежности каркаса при сейсмических перегрузках .и снижение материалоемкости и трудоемкости монтажа,Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого здания, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные предварительно-напрякенные связи, прикрепленные одним концом в углах ячеек, а другим концом обьединенные в центре каждой ячейки прямоугольным контуром с горизонтальными стержнями и шарнирно соединенные с узлами шарнирного крепления стержней и вертикальных элементов контура, вертикальные элементы контуров выполнены в виде растянутых пружин, а узлы крепления последних со стержнями размещены между диагоналями ячеек и колонна.ми, причем связи шарнирно соединены с колоннами. На фиг.1 изображена ячейка каркаса сейсмостойкого одноэтажного здания; на фиг.2 - ячейка каркаса сейсмостойкого многоэтажного здания; на фиг,3 - ячейка каркаса с положением ее элементов до и во время сейсмических воздействий,Каркас здания включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки 3, в которых размещены наклонные предварительно-напряженные связи 4, прикрепленные одним концом в углах ячеек к колоннам 1 шарниром 5, а другим концом 6 к прямоугольному контуру 7, расположенному в центре ячейки и состоящему из горизонтальных стержней 5 10 15 20 25 30 40 8 и вертикальных элементов в виде растянутых и ружй н 9.Работа каркаса сейсмостойкого здания осуществляется следующим образом. При действии на каркас горизонтальной нагрузки верхние ветви наклонных связей 4 и верхний стержень 8 контура 7 поступательно перемещаются, увеличивая растяжение вертикальных элементов 9 контура 7,На фиг,3 показано положение элемен-. тов связевой ячейки 3 в момент воздействия горизонтальной нагрузки слева направо. Усилия, возникающие в наклонных связях 4, передаются прямоугольному контуру 7 и изменяют вертикальное расстояние между концами пружины 9 и, таким образом, происходит растяжение пружин 9. Деформация пружин 9 сопровождается поглощением энергии сейсмического воздействия, Причем, величина поглощения энергии зависит от жесткости пружин 9 и может изменяться в широких пределах,Увеличивает эффект снижения сейсмической нагрузки и расположение узлов 6 между колонной 1 и диагональю ячейки 3. Благодаря такому расположению узлов 6 усилие, передаваемое наклонной ветвью 4 элементам прямоугольного контура 7, пере- распределяется; на вертикальные элементы 9 усилие увеличивается, а на горизонтальные стержни 7 уменьшается, В результате этого можно путем подбора жесткости пружин 9 и расположения узлов 6 уменьшить величину сейсмического воздействия на здания,За счет того, что жесткость связей можно менять в широких пределах, в результате оптимального проектирования можно уменьшить вес и количество связей, В качестве пружин можно использовать готовые стандартные пружины растяжения, широко используемые, например, в машиностроении.Формула изобретения Каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные предварительно-напряженные связи, прикрепленные одним концом в углах ячеек, а другим концом объединенные в центре каждой ячейки прямоугольным контуром с горизонтальными стержнями и шарнирно соединенные с узлами шарнирного крепления стержней и вертикальных элементов контура, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности каркаса при сейсмических перегрузках и снижения материалоемкости и трудоемкости монтажа, вертикальные элементы контуров выполнены в виде растянутых пружин, а узлы креп1791611 ления последних со стержнями размещены между диагоналями ячеек и колоннами,А.Амалбащян ргентал Составите Техред У Корректор С.Юс Редакто дак Подписноеета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРа, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101о 3 142 Тираж ВНИИПИ Государственного ко113035, Уо причем связи шарнирно соединены с колоннами,