Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 1973770(22) Заявлено 0 3 1.81 соединением заявки рственный комСССРлам изобретени открытий осул итет 23) Приорите по ле 2. Бюллетень М ликовано 11 699.841 (088,8) Дата опубликования описания 15. 11.82) МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС СЕЙСМОСТОЙК МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ ени ение на- сейсмимерных ратурных сткости обретения - повы аботы каркаса пр егрузках, неравн основания и темп ях, увеличение ж Цель идежностических пепросадкахвоздейств Казахское отделениецентрального научностроительных металло Изобретение относится к строительству и может быть использовано в каркасах зданий и сооружений,. возводимых в сейсмических районах и на посадочных территориях, а также для компенсации температурных воздействий.Известны связевые каркасы, включающие колонны, ригели и наклонные расположенные связи, образующие вер. тикальные диафрагмы для обеспеч я горизонтальной жесткости 1).Недостатком таких каркасов явля-ется то, что при перегрузках в работу включаются лишь растянутые элементы связей. При возникновении в них растягивающих усилий, превышающих предел текучести, в растянутых элементах связей развиваются остаточ ные удлинения, которые не исчезают при перемене знака усилия в элементах связей во время циклических знакопеременных перегрузок каркаса. В связях постепенно накапливаются остаточные удлинения, и их несущая способность снижается, связи включаются в работу рывком, что может привести к разрушению каркаса.Наиболее близким техническим решением является металлический каркас дена Трудового Красного Зн следовательского института нструкцийЦНИИпроектстальк сейсмостойкого многоэтажного здания,включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них наклонные связи, снабженные дополнительным элементом, расположенным вуглах ячеек и соединенным с колонной,ригелем и связью с помощью фасонок 2)Недостатками такого каркаса являются сложность выполнения дополнительного элемента - энергопоглотителя для восприятия значительных сил,возникающих в связях при перегрузках; большая податливость изгибаемыхэлементов энергопоглотителя, ведущая 5 к возникновению в несущих конструкциях дополнительных усилий при смещении ячеек, и малая удельная энергоемкость в связи с тем, что энергиювнешних воздействий поглощают лишь 20 максимальные участки энергопоглотителей, в которых развиваются пластические деформации, следствием этого является их повышенная металлоемкость.25каркаса и снижение металлоемкостикаркаса,Поставленная цель достигаетсятем, что в металлическом каркасесейсмостойкого многоэтажного здания,включающем колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в нихнаклонные связи, снабженные дополнительным элементом - энергопоглотителем, расположенным в углах ячееки соединенным с колонной ригелеми связью с помощью фасонок, каждыйдополнительный элемент выполнен ввиде отрезка двутавра, причем параметры стенки двутавра определены поФормулагл г1а . (2,0 - 3,0)Ь где а - длина стенки, см;высота стенки, см;д - толщина стенки, см,1 О Л - гибкость стенки,Х - усилие в связи, кН;Йг - предел текучести материаластенки, кН/смПри сейсмических колебаниях или15 периодических температурных воздействиях в каркасе по направлениюнаклонных связей 4 возникают усилиярастяжения или сжатия, передающиеся через фасонки б на стенку 8, вкоторой развиваются сдвиговые пластические деформации, на что затрачивается часть энергии внешнего воздействия. Ограниченная величина усилия передается через фасонки 7 нар 5 несуцие конструкции каркаса 1 и 2.При изменении направления перегрузкизнак усилия в связях 4 изменяется напротивоположный, В элементах узла 1сдвигающие усилия падают до нуля,З 0 после чего увеличиваются, сдвигаястенку 8 в противоположном направленииПри этом остаточные деформации,возникающие в предыдущем полуциклев элементах узла 1, исчезают, и развиваются сдвиговые деформации противоположного знака. При односторонних перегрузках, например, отнеравномерной осадки основания, вэлементах узла 1 развиваются однозначные пластические деформации,стенка 8 остается в деформированномсостоянии. Усилия в элементах каркаса 1, 2 и 4 при рассматриваемыхперегрузках не превышают расчетных,связи 4 сохраняют устойчивость и не45 получают остаточных удлинений.- 50Ьл Сесение несущих элементов каркаса 12 и 4 подбирается таким образом, чтобы в момент, когда в стенке 8 двутавров-энергоносителей от сдвигающих усилий пластические деформации достигают заданного уровня, напряжения в колоннах 1, ригелях 2 и связях 4 не превышают расчетных. Сечение связей 4 подбирают так, чтобы энергопоглотители .5 одновременно работали в обоих направлениях как от растягивающих, так и от сжимающих усилий. Фасонки б и 7 служат для передачи усилий от связей 4 на .несу. щие конструкции 1 и 2 через отрезок двутавра, а также предохраняют стен- ку 8 двутавра от потери устойчивос 50 55 60 б 5 где а - длина стенки, см;1 - высота стенки, см,Ф - толщина стенки, см,Л - гибкость стенки;6 - предел текучести материаластенки, кН/сгл,И - усилие в связи, кН.На Фиг, 1 изображена схема каркаса на Фиг, 2 - узел 1 на фиг, 1 (вариант с колонной коробчатого сечения); на Фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - узел 1 на фиг, 1 (вариант с колонной двутаврового сечения); нафиг, 5 - разрез Б-Б на фиг. 4. Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки 3, и наклонные связи 4, уста- новленные в ячейках 3 и снабженные дополнительными элементами - энерго- поглотителями 5.Энергопоглотители 5 установлены в углах ячеек 3, прикреплены к колоннам 1, ригелям 2 и связям 4 с помощью Фасонок б и 7 и выполнены в виде отрезков двутавров. ти, Параметры стенки 8 двутавровогоотрезка назначаются по формулам: а(2,0 3,0)Ь, л . 50,Ь Экспериментальные исследования по изучению энергопоглощающих элементов, работающих на сдвиг, показывают их высокую надежность и стабильность работы вплоть до разрушения, а также высокую удельную энергоемкость, что объясняется развитием равномерных сдвиговых пластинных деформаций во всем объеме металла стенки 8.При необходимости увеличения податливости энергопоглотителя 5 он может быть выполнен из материала с меньшим модулем упругости, например, сплавов алюминия, меди и т,п., а для увеЛичения надежности работы рекомендуется уменьшать количество сварных швов, приводящих в околошовной зоне к перекристаллизации ме. талла и снижению пластичности этихВНИИ Тира участков, для чего возможно исполнение энергопоглощающих элементов 5 литыми.Предлагаемый каркас здания или сооружения обладает высокой надежностью, большей горизонтальной жесткостью по сравнению с известными решениями связевых каркасов с изгибаемыми энергопоглотителями. Применение такого каркаса обеспечивает снижение металлоемкости энергопоглощающих элементов в 2-3 раза. Формула изобретения Иеталлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них наклонные связи, снабженные дополнительным элементом - энергопоглотителем, расположенным в углах ячеек и соединенным с колонной ригелем и связью с помощью фасонок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы каркаса при Филиал ППП "Патент",г,ужгород, Ул,Проектная сейсмических перегрузках, неравномерных просадках основания и температурных воздействиях, увеличенияжесткости и снижения металлоемкостикаркаса, каждый дополнительный элемент выполнен в виде отрезка двутавра, причем параметры стенки двутавра определены по формулам: а с (2,0-3,0) 11, Л- с 50,с длина стенки, см;высота стенки, см,толщина стенки, см;гибкость стенки;предел текучести материаластенки, кН/смусилие в связи, кН. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9393423, кл. Е 04 В 1/24, 1972. 2, Авторское свидетельство СССР 9600268, кл. Е 04 В 9/02, 1976,А-Д