Каркас сейсмостойкого здания

ОП ИСАНИЕ изовеитиния Союз СоветскихСоциалистицесааРеспублик п 1 661094 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свид-ву - (22) Заявлено 01.03.77 (21) 2457373/29-33 с присоединением заявки-151) М. Кл. Е 04 Н 9/02 123) Приоритет -Государственный комитет СССР оо делам нзооретоннй н открытнй(72) Автор изобретения Г. М. Остриков Казахское отделение ордена Трудового Красного Знамени Центрального научно-исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций(71) Заявитель 154) КАРКАС СЕИСМОСТОИКОГО ЗДАНИЯ 1Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений в сейсмических районах.Известны каркасы зданий и сооружений для обеспечения устойчивости и жесткости которых между колоннами устанавливают крестовые, портальные и полураскосные вертикальные связи, выполненные из стальных прокатных профилей 11.Недостатком таких каркасов является то, что они могут работать только в упругой стадии, так как при возникновении в растянутых элементах связей пластических деформаций сжатые стержни последних теряют устойчивость, гнутся и разрушаются после 2-3 циклов загружения знакопеременной сейсмической нагрузкой.Наиболее близким к предложенному изоб.ретению является каркас сейсмостойкого зда.ния, включающий колонны, опертые на них ригели и вертикальные связи, прикрепленные к колоннам, причем в конструкции крестовых связей включены замкнутые элементы жесткости, например, в виде прямоугольной металлической рамки, стержни двутавро 2вого сечения которой работают на изгиб от горизонтальной сейсмической нагрузки, при этом в них могут развиваться упруго- пластические деформации 2.Недостатками этого решения являетсянебольшой объем материала замкнутых эле ментов жесткости, работающего в пластической стадии, что не позво 1 яет использовать все потенциальные возможности металла для повышения сейсмостойксости каркаса, а также наличие больших остаточных 1 Одеформаций каркаса после землетрясения, препятствующих нормальной эксплуатации здания или сооружения.Цель настоящего изобретения - повышение сейсмостойкости несущих конструкций зданий и сооружений, надежности ра боты связей за пределами упругости и устранение остаточных деформаций каркаса после землетрясения.Эта цель достигается тем, что в известном каркасе сейсмостойкого здания, включающем колонны, опертые на них ригели и вертикальные связи, прикрепленные к колоннам, каждая вертикальная связь выполнена составной из трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, ик ним в местах их соединения между собойи с колоннами прикреплены стержни, причем длина первых стержней в 5-10 раз меньше последних.На фиг. 1 изображен каркас одноэтажного здания, продольный разрез; фиг. 2 -то же, поперечный разрез; фиг, 3 - конструктивное выполнение связи; фиг. 4разрез А-А на фиг. 3.Каркас одноэтажного промышленногоздания включает колонны 1, установленныемежду колоннами спаренные вертикальныесвязи 2 и распорки 3, ригели 4 и шарнирные соединения с колоннами,Вертикальная связь содержит жесткиетрубчатые элементы 5, телескопическое соединение. 6 трубчатых элементов, прорезь 7,упорный стержень 8, короткие стержни 9,длинные стержни 10, упор 11, болт 12,фасонку связи 13.Все элементы связи выполнены из стали,при этом короткие стержни из пластической стали, например, ст. 3, а длинныестержни из высокопрочной.Короткие 9 и длинные 10 стержнисвязи крепят концами к жестким трубчатымэлементам 6, имеющим телескопическое соединение друг с другом, с помощью разъемных упоров 11.Одну из пластин упора 11 привариваютк трубчатому элементу 5, вторую - крепятк ней с помощью болтов 12. В отверстиямежду этими двумя пластинами упора свободно устанавливают стержни 9 или 10,концы которых имеют утолщение в формеголовки болта.Одним концом жесткие элементы 5 связи крепят с помощью фасонок 13 к колоннамкаркаса, другим - телескопически соединяют друг с другом, что обеспечивает ихсвободное относительное перемещение в пределах длины прорези 7.На горизонтальные сейсмические нагрузки работают только растянутые связи; в товремя как сжатые - свободно деформируются за счет телескопического соединения 6,жестких трубчатых элементов 5 и свободного закрепления стержней 9 и 10 в упорах11. В растянутых связях головки стержней9 и 10 упираются в упоры 11 и препятствуют свободным перемещениям концов связи, при этом в коротких 9 и длинных10 стержнях растянутых связей от горизонтальных нагрузок возникают соответствующие усилия. Вследствие большой жесткости трубчатых элементов 5, короткие идлинные стержни связей получают близкие по величине абсолютные удлинения. Короткие стержни 9, имея в несколько разменьшую длину, чем длинные стержни 10,получают гораздо большие относительныеудлинения.В результате этого в коротких 9 идлинных 10 стержнях связи возникают15 Преимуществом описываемого каркасаявляется то, что наличие-упругих элементов в связях позволяет избежать ударных нагрузок во время колебания каркаса, вызванных свободными перемещениями конструк ций вследствие наличия неупругих остаточных удлинений связей, вернуть каркас в первоначальное положение после землетрясения, благодаря чему легко восстановить первоначальную несущую способность связей путем замены деформированныхкоротких стержней новыми, а применение в качестве пластических элементов связей растянутых стержней позволяет полностью использовать их способность к поглощению энергии, полученной каркасом во время зем летрясения, тем самым повысить егосейсмостойкость и надежность работы при перегрузках от горизонтальных сейсмических сил,Формула изобретения 50 55 5 10 20 25 напряжения, величины которых обратно пропорциональны соотношению их длин, так как короткие стержни 9 имеют значительно более высокие напряжения, чем длинные.При сейсмических нагрузках большой интенсивности в коротких стержнях 9 растянутой связи возникают пластические деформации, вызванные растяжением, за счет чего поглощается значительная часть энергии внешних воздействий, при этом длинные стержни 10, вследствие гораздо меньших относительных удлинений, работают в упругой стадии.В сжатых связях стержни 9 и 10 свободно перемещаются в упорах 11 или выпучиваются.Выполнениыетаким образом связи работают только на растяжение, поэтому они устанавливаются парами, что позволяет воспринимать знакопеременные сейсмические на. грузки.Общая деформация связи ограничена перемещением упорного стержня 8, в прорези 7 телескопического соединения 6. Длина прорези определяется предельной величиной каркаса,Каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны,опертые на них ригели, и вертикальные связи, прикрепленные к колоннам, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости здания, надежности работы связей за пределами упругости и устранения остаточных деформаций после сейсмического воздействия, каждая вертикальная связь выполнена составной из трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, и к ним в местах их соединения между собой и с колоннами прикреплены661094 стержни, причем длина первых стержней в 5-10 раз меньше последних.Источники информации, принятые во внимание при экспретизе 1. Беленя Е. И. и др., Металлическиеконструкции, М., 1973, с. 323, 422, 521. 2. Авторское свидетельство СССР511420, кл. Е 04 Н 9/02, 1974. г,моиг, Ф Составитель Г. Мишихред О. Луговаяраж 810 Редактор И. ПрошинаЗаказ 2381/23 Корректор А. ВласенкПодписное венног ретени 35, Р о комитет й и открь аушская на город, ул. ЦН И И П И Государспо делам изо113035, Москва, Ж - Филиал П П П а Патент,тий б., д. 45 Проектная