Многоэтажное сейсмостойкое здание

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МНОГОЭТАЖНОЕ СЕф:ИОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ Изобретение относится к строительству зданий и сооружений в сейсмических районах с расчетной серсмичностью семь и более баллов,Известно многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа, между которыми установлены связевые панели, прикрепленные к ним с возможностью отключения при сейсмических воздействиях. Отключение достигается разрушением связевых панелей 1)Недостатком такого здания является то, что связевые панели после каждого сейсмического воздействия разрушаются и их требуется восстанавливать.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами и гибким нижним этажом, выполненным из строительных блоков высотой на этаж, соединенных между собой ступенчатыми шпонками из вязкопластичного материала, например асФальтобетонной композиции. Восстановление ступенчатых шпонок в случае их разрушения происходит самопроизвольнопод действием собственного веса5 и пластичности асфальто-бетонной,композиции.Недостатком такого здания является медленное самовосстановлениешпонок, и при нескольких сейсми 1 О ческих толчках, следуемых один задругим, шпонка не успеет восстановиться и здание может получить значительные деФормации,Цель изобретения - повышение сейсмостойкости путем обеспечения мгновенного включения связей после колебаний.указанная цель достигается тем,что в многоэтажном сейсмостойком2 О здании с пространственно жесткимиверхними этажами и гибким нижнимэтажом, снабженным выключающимисясвязями, размещенными между стойками двух взаимно перпендикулярныхнаправлениях, каждая выключащщаяся25 связь выполнена в виде однопролетных стержней с консолями, имеющимиодну шарнирную и одну. свободнуюопоры, при этом консоль, ближняя кстойке, расположена под углом кпоследней от 0 до 90 в вертикальной плоскости, а противоположнаяконсоль пригружена.На фиг.1 показана одностержневаявыключающаяся связь с прямым стержнем; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1на Фиг.3 - связь с изогнутым стержнем на Фиг.4 - связь с наклонной,гранью гибкой стойки нижнего этажа;на Фиг.5 - связь с криволинейнойповерхностью гибкой стойки; нафиг.б - то же, с изогнутым стержнем;на фиг.7 - взаимодействие системы;на фиг.8 - план выключающихся связей;на фиг.9 - разрез Б-Б на фиг.8; нафиг.10 - узелна Фиг.9; на фиг.11схема действия сил на включающуюсясвязь в точке касания; на фиг.12зависимость изменения горизонтальногоусилия от перемещения гибкой стойкиздания.Выключающаяся связь состоит из 20стержней 1 с двумя консолями с однойшарнирной опорой 2 и свободной опорой 3, длинный конец которого загружен силой Р и свободно лежит наопоре 3, консоль, ближняя к стойке, 25расположена в вертикальной плоскости .под углом 6 к грани гибкой стойки4 нижнего этажа и соприкасается сней в точке а, Уголь/, .который может.наэначаться в пределах от 0 до 3090, создается за счет наклона к горизонтали всего стержня 1, короткого его конца, путем устройства награни стойки 4 напротив стержня наклонной плоскости 5, или криволиней- З 5ной поверхности 6, а также за счетсочетания, например, криволинейнойповерхности и наклона короткого конца стержня,Стержни облокированы на одну шарнирную опору 2, концы которой черезспециальные муфты 7 крепятся к опорной ферме 8 Ферма выполнена иэ железобетона или.прокатного металлаи установлена нижним поясом в распор на Фундаменты 9 стоек и служитдля передачи на них усилий, возникающих вопоре 2 при изгибе стойки. Муфта 7 снабжена горизонтальным.и вертикальным винтовыми упорами , с помощью которых регулируется положениестержней с точностью до 0,5 мм, Кре-пятся муфты к верхнему поясу фермыболтами или электросваркой, Здесьже устанавливается и свободная опора 3. 55Для создания пригруза на консоли,удаленные от стоек, навешиваютсягрузы 10 на стальных подвесках 11.Грузы выполняются в виде гирь-дисков.Стержни взаимодействуют со стойкой через стальной упор, состоящийиэ наклонной плоскости 5, которая в.точке касания переходит в круглоцилиндрическую поверхность 6 и за тем, в нижнем положении, - в горизонтальную плоскость 12. Стержни в точ- ке касания также имеют круглоцилиндрическую поверхность.Стержни 1, шарниры 2, муфты 7, грузы 10 и т.д. должны изготавливаться в заводских условиях, опор" ная ферма 8 может быть изготовлена на месте.Сущность действия выключающейся связи состоит в следующем.В статическом состоянии здание с выключающимися связями представляет жесткую систему с низкими величинами периодов собственных колебанйй, При землетрясении с преобла.- данием периодов колебаниИ грунта, близких к периодам собственных колебаний здания, вследствие резонансного эффекта нарастают амплитуды колебания здания, гибкие стойки нижнего этажа под действием горизонтальных сейсмических нагрузок Н изгибаются и вступают во взаимодействие со связями. В начальный момент взаимодействия сила Нс, которая в статическом состоянии уравновешивается реакцией й опоры 3, создает за счет угла о горизонтальное усилие Нр, действующее в направлении, обратном перемещению гибкой стойки 4. Последующее перемещение вызывает поворот стержня 1 вокруг шарнирной опоры 2, вследствие чего усилие Нр уменьшается и, таким образом, связь частично или полностью отключается. В случае криволинейной поверхности б можно даже при неэначитель" ном повороте стержня (порядка 2-3) добиться полного отключения связи (Н=О) эа счет резкого изменения направления равнодействующей по поверхности б. При перемещении гибкой стойки в обратном направлении стержень под действием силы Р мгновенно занимает первоначальйое положение, и, таким образом, связь вновь включается. Для обеспечения большей адаптации здания к сейсмическим воздействиям в каждой связи применяется не один, а несколько стержней, создающих различные по величине усилия Нр за счет разных значений сил Р при одинаковой длине стержней Или разных стержней при одинаковых силах, По отношению к грани стойки стержни в горизонтальной.плоскости располагаются ступенчато, с зазорами С, обеспечивающими податливость здания при землетрясении. Зазоры назначаются в зависимости от расчетной сейсмической нагрузки и жесткости гибкой стойки, а силы Р и расстояние, между опорами расчитываются на основании величины предпо968282 1 Р,тс Сечение,ммммм 0,18 0,051 0,18 0,045 0,18 0,040 76 12 75 1200 40 х 80 15 73 1500 . 40 х 80 18 71 1800 40 х 80 СреднийЛевыйПравый 75 формула изобретения лагаемого горизонтального сейсмического воздействия Н на гибкую стойку (условие Н=Н) с учетом сил трения, возникающих при взаимодействии системы, и возможности одновременного взаимодействия со стойкой одного или сразу неско-льких стержней.Еоличество стоек с выключающимися связями для всего здания назначается расчетом в зависимости от сейсмического воздействия и податливости здания в горизонтальном направлении, Для восприятия сейсмических воздействий с любой стороны, выключающиеся связи устанавливаются по контуру поперечного сечения гибкой стойки 4, например по четырем граням стойки квадратного сечения.1 При перемещении стойки 4 вправо происходит проскальзывание одной круглоцилиндрической поверхности по другой, в результате чего стержень 1 поворачивается вокруг шарнира 2 и происходит изменение направления и уменьшение равнодействующей Я. Это обуславливает .уменьшение горизонтального усилия Нр, т.е, частичное или полное отключение связи.Подбор груза Р осуществляется по ФормулеР Н (с 1 я с, Й) Стержень Н, и, в тс мм ммИногоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами и гибким нижним этажом, снабженным выключающимися связями, размещенными между стойками в двух, взаимно перпендикулярных направлениях, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости путем обеспечения мгновенного включения связей после колебаний, каждая выключающаяся связь выполне-, на в виде однопролетных стержней с двумя консолями, имеющими одну шаригде -- соотношение короткого и длинщного концов стержня 1;Й - коэффициент трения.Формула выведена.из условия равенства нулю суюы моментов. сил, дейст вующих на стержень, относительношарнира 2, а именно: Т и Н - вертикальной и горизонтальной составляющих равноцействующей (нормальной кповерхности) силы. Б; Г - силы трения 10 равной КЕ 1 Р - силы, действующей надлинном конце стержня.Значения расчетных параметров ирезультаты расчета представлены втаблице.(5 Предложенная конструкция выключающихся связей позволяет автоматически менять жесткость гибких стоек нижнего этажа. При,перемещении стойки .лишь на 1 мм горизонтальное усилиеНс уменьшается в 9,6 раэ,при перемещении на 2 мм - в 18 раз и т.д.Применение стержневой системав качестве выключающихся.связей многократного действия позволяет наибо-,лее рационально адаптировать зданияк сейсмическим воздействиям. Экономия достигается за счет примененияоблегченных конструкций стоек нижнего этажа, обеспечения сохранности зданий от сейсмических воздейст- .вий и сокращения ремонтных работ,необходимых для восстановления зданияна сумму до 3 от сметной стоимости. нирную и одну свободную опоры, приэтом консоль, ближняя к стойке, расположена под углом к последней от0 до 90 ф в вертикальной плоскости,а противоположная консоль пригружеиа. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР)Ф 371335, кл, Е 04 Н 9/02, 1970.2. Авторское свидетельство СССРВ 554387, кл. Е 04 Н 9/02,1974.968282 Составитель В.ИеламедВ,Иванова Техред М.Гергель КорректорВ.Бутяга к ка лиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная 8064/50 Тираж 724 ВНИИПИ Государственного по деламизобретений 113035, Москва, Ж, РПодписноеета СССРрытийя наб д. 4/5