Каркас сейсмостойкого многоэтажного здания

О П И С А Н И Е 754005ИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Фг фФпо делам нэобретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения В. Л. Новиков и Г. М. Остриков Казахское отделение Ордена Трудового Красного Знамени центрального научно-исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций(54) КАРКАС СЕИСМОСТОЙКОГО МНОГОЭТАЖНОГО ЗДА 11 ИЯ 20 1Изобретение относится к строительству и может найти применение в конструкциях каркасов сейсмостойких зданий.Известен каркас сейсмостойкого здания, сконструированный по связевой схеме, состоящий из ячеек, образованных колоннами и ригелями, и элементов связей, соединяющих противоположные углы ячеек 11 .Недостатком известного каркаса является его пониженная надежность по сравнению с рамными в силу меньшей степени статической неопределимости и возможности потери устойчивости сжатых элементов связей.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является металлический связевый каркас сейсмостойкого многоэтажного 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 знакопеременных пластических деформаций 2.Существенным недостатком данной конструкции каркаса является предложенный для работы в пластической стадии прямо 2угольный контур, размещенный на пересечении диагональных перекрестных связей. Проведенные экспериментальные исследования показывают, что прямоугольный контур плохо работает на знакопеременные циклические нагрузки типа сейсмических, так как уже на первых 2 - 3-х циклах нагружения в углах контура появляются сквозные трещины, что приводит к резкому снижению несущей способности конструкции и ее разрушению. Причиной столь быстрого появления и роста трещин являются входящие углы контура, в которых возникает высокая концентрация напряжений, причем снизить их простыми конструктивными мероприятиями практически не удается, В результате прямоугольный контур перестает выполнять защитную функцию.Цель изобретения - повышение сейсмостойкости каркаса здания. Указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого многоэтажного здания, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них по диагоналям связи, объединенные замкнутым контуром, расположенным в центре ячеек и жестко прикрепленным к связям, замкнутый контур выполнен в виде кольца,При этом кольцо может быть выполненов четырех конструктивных вариантах: двутаврового поперечного сечения с плоскойстенкой и поясами одинакового сечения, дву-таврового сечения с плоской стенкой и поясами разного сечения, двутаврового сечения с равными поясами и с гофрированнойстенкой, двутаврового сечения с разнымипоясами и с гофрированной стенкой,фоПодатливость гофр при изгибе кольцапозволяет снизить относительные деформации поясов и тем самым повысить долговечность работы кольца,На фиг. 1 изображен сейсмостойкий каркас, общий вид; на фиг. 2 - ячейка каркасас положением элементов до и во время колебания здания; на фиг. 3 - узел А на фиг. 2(крепление диагональной связи к кольцу);нафиг, 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 -разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - узел А 2 она фиг. 2 (вариант кольца с гофрированнойстенкой); на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6.Предлагаемый сейсмостойкий каркас здания включает колонны 1, ригели 2, образующие ячейки, диагональные связи 3 и замкнутый контур в виде кольца 4, размещенныйна пересечении диагональных связей 3.Сечения основных несущих элементов 1,2 и 3 ячейки каркаса подбираются таким образом, чтобы в момент, когда в кольце 4от повышенных сейсмических воздействий по- зоявятся пластические деформации, напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превышали расчетных, При этом сечения элементов 3 подби"раются таким образом, что одновременно работают элементы обоих направлений как насжатие, так и на растяжение.При сейсмических колебаниях в зданиипо направлению диагональных связей 3 возникают усилия растяжения и сжатия, передающиеся на кольцо, в котором развиваются изгибающие моменты и пластические де- воформации.При изменении направления знак усилияв элементах 3 изменится на противоположный. В кольце 4 величины изгибающих моментов сначала снижаются до нуля, послечего увеличиваются, изгибая кольцо в противоположном направлении, При этом остаточные деформации, возникшие в кольце 4в предыдущем полуцикле, исчезают и развиваются деформации противоположногознака, напряжения в элементах 1, 2 и 3 не щпревышают расчетных, диагональные связи 3 сохраняют устойчивость при любых перегрузках и не получают остаточных удлинений.Таким образом, предлагаемая конструктивная схема связевого каркаса создаст условия для развития в элементах связей знакопеременных пластических деформаций, что обеспечит сохранность связей и их надежную работу на протяжении всего времени колебания здания при землетрясении.Экспериментальные исследования показывают, что надежность работы кольца в упруго-пластической стадии в несколько раз выше по сравнению с центральным прямоугольным контуром, Предлагаемая конструкция связевого каркаса сейсмостойкого здания обладает высокой надежностью по сравнению с известным каркасом. Применение такой конструкции обеспечивает снижение сейсмической нагрузки на здание на 15 - 20 О/о и экономию металла 5 - 10 О/о. Формула изобретения1. Каркас сейсмостойкого многоэтажногоздания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них подиагоналям связи, объединенные замкнутым контуром, расположенным в центре ячеек и жестко прикрепленным к связям, отличающийся тем, что, с целью повышениясейсмостойкости, замкнутый контур выполнен в виде кольца,2. Каркас по п. 1, отличающийся тем,что замкнутый контур имеет двутавровое сечение с плоской стенкой и поясами равногосечения.3. Каркас по п, 1, отличающийся тем,что замкнутый контур имеет двутавровоесечение с плоской стенкой и поясами разного сечения,4. Каркас по и, 1, отличающийся тем,что замкнутый контур имеет двутавровоесечение с равными поясами и гофрированной стенкой.5. Каркас по п. 1, отличающийся тем,что замкнутый контур имеет двутавровое сечение с разными поясами и гофрированнойстенкой,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР393423, кл. Е 04 Н 9/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССР562630, кл. Е 04 В 1/24, Е 04 Н 9/02,1974.(ароа Нт КолЬца.С" сОРРиро Ваин Орс мчи ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 113035, Москва, Ж - 35, Рауш илиад ПГ 1 П Патент г. Ужгоро Редактор Т. Портна Заказ 5036/7 Составитель Г. ИТехред К. ШуфриТираж 72 УЩ Кольча.О Разного сеа оу) ановаКорректор М. ДПодписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5д, ул. Проектная, 4