Многоэтажное сейсмостойкое здание

Многоэтажное сейсмостойкое здание

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. МНОГОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ, включающее фундамент , жестко соединенное с ним несущее ядро жесткости с консольным оголовком, про79 1 странственные конструкции этажей, размещенные с зазором относительно ядра жесткости и объединенные жесткими вертикальными тяжами, и амортизирующие связи, размещенные в зазоре между оголовком и конструкциями этажей и между последними и ядром жесткости, отличающееся тем, что, с целью повыщения сейсмостойкости и снижения материалоемкости, здание снабжено горизонтальными замкнутыми рамами, охватывающими ядро жесткости и расположенными в уровне перекрытий с консольным опиранием на рамы конструкций этажей, причем верхняя рама выполнена гибкой в вертикальной плоскости, при этом амортизирующие связи соединяют оголовок с верхней рамой и выполнены в виде гибких подвесок из упругоподатливого материала, а узлы (Л крепления к верхней раме подвесок смещены по ее периметру относительно узлов крепления к ней тяжей. оо о го i А Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)4 E 04 Н 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3676356/29-33 (22) 22.12.83 (46) 15.08.85. Бюл. № 30 (72) Е. П. Дуброва, В. И. Щербина, Л. П. Тимофеенко и И. П. Гордеев (71) Научно-исследовательский институт автоматизированных систем планирования и управления в строительстве (НИИАСС) и

Главное управление проектных работ по жилищно-гражданскому и коммунальному строительству «Киевпроект» (53) 699.841 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1055844, кл. Е 04 С 21/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 477227, кл. E 04 Н 9/02, 1971. (54) (57) 1. МНОГОЭТАЖНОЕ СЕйСМОСТОЛКОЕ ЗДАНИЕ, включающее фундамент, жестко соединенное с ним несущее ядро жесткости с консольным оголовком, про„„SU„„1173027 А странственные конструкции этажей, размещенные с зазором относительно ядра жесткости и обьединенные жесткими вертикальными тяжами, и амортизирующие связи, размещенные в зазоре между оголовком и конструкциями этажей и между последними и ядром жесткости, отличающееся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости и снижения материалоемкости, здание снабжено горизонтальными замкнутыми рамами, охватывающими ядро жесткости и расположенными в уровне перекрытий с консольным опиранием на рамы конструкций этажей, причем верхняя рама выполнена гибкой в вертикальной плоскости, при этом амортизирующие связи соединяют оголовок с верхней рамой и выполнены в виде гибких подвесок из упругоподатливого материала, а узлы крепления к верхней раме подвесок смещены по ее периметру относительно узлов крепления к ней тяжей.

1173027

2. Здание цо п. 1, отличающееся тем, что амортизирующие связи, размещенные в зазоре между конструкциями этажей и ядром жесткости, выполнены в виде изогнутых консольных стержней с постоянным радиусом кривизны, жестко закрепленных на рамах и взаимодействующих свободными концами с поверхностью ядра жесткости, причем радиус кривизны равен величине зазора, а

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения многоэтажных жилых и гражданских зданий с центральным ядром жесткости и подвешенными этажами в сейсмических районах.

Цель изобретения — повышение сейсмостойкости и снижение материалоемкости.

На фиг. 1 изображено многоэтажное сейсмостойкое здание; на фиг. 2 — сечение

А А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел I на фиг. 1; на фиг. 4 — узел II на фиг. 2; на фиг. 5 — узел крепления подвесок и тяжей к верхней раме.

Многоэтажное сейсмостойкое здание включает фундамент 1, жестко соединенное с ним несущее ядро жесткости 2 с консольным оголовком 3, пространственные конструкции этажей 4, размещенные с зазором 5 относительно ядра жесткости 2 и объединенные жесткими вертикальными тяжами 6, и амортизирующие связи 7 и 8, размещенные в зазоре 9 между оголовком 3 и конструкциями этажей 4 и в зазоре 5 между конструкциями этажей 4 и ядром жесткости 2.

Здание снабжено горизонтальными замкнутыми рамами 10, охватывающими ядро жесткости 2, и расположенными в уровне перекрытий 11 с консольным опиранием на рамы 10 конструкций этажей 4. Верхняя рама 12 выполнена гибкой в вертикальной плоскости.

Амортизирующие связи 7 соединяют оголовок 3 с верхней рамой 12 и выполнены в виде гибких подвесок 13 из упругоподатливого материала. Узлы крепления подвесок

13 к верхней раме 12 смещены по ее периметру относительно узлов крепления к раме 12 тяжей 6.

Амортизирующие связи 8, размещенные между конструкциями этажей 4 и ядром жесткости 2, выполнены в виде изогнутых консольных стержней 14 с постоянным радиусом кривизны, жестко закрепленных на рамах 10 и 12 и взаимодействующих свободными концами 15 с поверхностью ядра жест5

1О

30 длина стержней равна четверти длины окружности их радиуса.

3. Здание по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что гибкие подвески выполнены по периметру верхней рамы с переменной площадью поперечного сечения с увеличением ее от узлов крепления тяжей к центру пролетов верхней рамы.

2 кости 2. Радиус кривизны равен величине зазора 5, а длина стержней 14 равна четверти длины окружности их радиуса. Гибкие подвески 13 выполнены по периметру верхней рамы 12 с переменной площадью попе речного сечения, с увеличением ее от узлов крепления тяжей 6 к верхней раме 12 к центру пролетов последней.

Монтаж здания осуществляют следующим образом.

После устройства фундамента 1 возводят центральное ядро жесткости 2, преимущественно из сборных объемных блоков, на котором размещают пространственный консольный оголовок 3 с размещенными на нем подъемниками. Смонтированные на отметке первого этажа пространственные конструкции этажей 4 поднимают на проектные отметки, объединяя их между собой с помощью тяжей 6 в единую жесткую пространственную конструкцию, которую с помощью гибких подвесок 13 соединяют с нижним поясом оголовка 3. Для устранения жесткой связи между образовавшимся блоком этажей и ядром 2 в зазоре 5 между ними размешают выключающиеся связи 8 в виде стержней 14. При этом один конец стержней 14 жестко закрепляют на раме 10, свободный конец 15 размещают с возможностью его перемещения на ядре 2.

Конструкция здания работает следующим образом.

При сейсмическом воздействии ниже расчетной величины, принятой для здания, последнее начинает упруго колебаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Колебания в вертикальной плоскости происходят за счет упругого деформирования подвесок 13 и верхней гибкой рамы 12.

При этом блок этажей 4 перемещается относительно ядра 2, преодолевая силы трения между поверхностью ядра 2 и взаимодействующими с ней свободными концами

15 поджатых изогнутых стержней 14. Стержни 14, взаимодействующие с поверхностью ядра 2 и закрепленные на рамах 10 и 12, 1173027

15 работают как фрикционно-демпфирующее устройство, обеспечивая гасящий эффект.

Колебания здания в горизонтальной плоскости происходят за счет упругих изгибносдвиговых деформаций ядра 2 и упругого изгиба стержней 14. Блок этажей 4 также перемещается относительно ядра 2, преодолевая силы трения между поверхностью ядра 2 и взаимодействующими с ней концами стержней 14, расположенных с боковых сторон от направления горизонтального перемешения.

При сейсмическом воздействии расчетной величины усилия в несущих элементах здания от вертикальной составляющей будут уменьшены до допустимого значения за счет . возникновения пластических деформаций в подвесках 13 и раме 12, выполненных из упругопластического материала. Передаваемые на блок этажей 4 горизонтальные толчки от ядра 2 гасятся благодаря пластическому деформированию стержней 14, расположенных с фронтальной стороны к направлению воздействия. После пластического деформирования стержней 14 они выключаются из работы и обеспечивают свободное перемещение ядра 2 относительно блока этажей 4. Выключение стержней 14 из работы начинается с первого этажа, где ядро 2 получает при сейсмическом толчке наибольшие перемещения относительно блока этажей 4, и по мере возрастания интенсивности сейсмических воздействий распространяется на верхние этажи. При этом увеличивается свободная длина упругосдвигового деформирования ядра 2 и, следовательно, возрастает горизонтальная податливость сооружения, что обеспечивает высокую его сейсмостойкость. Стержни 14, расположенные с боковых сторон от плоскости горизонтальных колебаний здания и не выключенные из работы, выполняют функции демпфирующего устройства и обеспечивают гашение как вертикальных, так и горизонтальных колебаний. Выключенные из работы стержни 14 при возрастании амплитуды колебаний ядра 2 относительно блока этажей 4 выполняют функции буферных устройств с увеличивающейся сопротивляемостью демпфированию, что исключает возможность разрушения здания от соударения ядра 2 и блока этажей 4.

Введение в конструкцию здания горизонтальных охватываюших ядро рам 10 и 12, несуших консольные этажи 4, объединение рам 10 и 12 между собой жесткими вертикальными тяжами 6 и закрепление верхней рамы 12 к консольному оголовку 3 посредством гибких подвесок 13 позволяет передать всю вертикальную нагрузку от блока этажей 4 на консольный оголовок 3 с минимальным плечом приложения этой нагрузки и в одной равноудаленной зоне от узла опирания оголовка 3 на центральное

55 ядро 2, поэтому оголовок 2 может быть выполнен с малым консольным вылетом и минимальным расходом материалов на его изготовление. реформирование оголовка 3 приводит только к гашению сейсмической нагрузки, передаваемой на пространственные конструкции этажей 4. Оголовок 3 выполняет функции амортизатора. Деформирование оголовка 3 не сопряжено с появлением дополнительных динамических усилий в этажных конструкциях 4. Условия работы блока этажей 4 при вертикальном сейсмическом толчке остаются такими же, как при статике. Уменьшение расхода материалов на изготовление оголовка 3 и увеличение предельной деформативности его консольной части в здании способствуют повышению сейсмостойкости здания в целом.

Выполнение верхней рамы 12 гибкой в вертикальной плоскости и соединение се с оголовком 3 посредством гибких подвесок

13 из упругопластического материала со смещением узлов крепления подвесок 13 по периметру рамы 12 относительно узлов крепления тяжей 6 позволяет просто и эффективно решить проблему подвески блока этажей 4 к оголовку 3. Гибкие подвески 13 и гибкая рама 12 совместно представляют собой амортизируюшую связь, соединякнцую тяжи 6 с оголовком 3 и обладающую высокими упругими и энергопоглощаюгцими свойствами. Гибкие подвески 13 работают на растяжение, а гибкая в вертикальной плоскости рама 12, точки приложения вертикальной нагрузки к которой (узлы крепления тяжей 6) смещены l10 периметру относительно точек ее опирания (узлов крепления гиб. ких подвесок 13),работает на изгиб, как обычная плоская пружи на. Упругие свойства амортизирующей связи определяются упругими характеристиками подвесок 13 и гибкой рамы 12 и легко регулируются изменением длины, площади поперечного сечения подвесок 13, геометрических характеристик поперечного сечения гибкой рамы 12, подвесок 13 по периметру рамы 12 с увеличением их от узлов крепления тяжей 6 к центру пролетов рамы 12, а также размещением узлов крепления подвесок 13 на раме относительно узлов крепления тяжей 6. В случае, когда гибких подвесок 13 по количеству значительно больше, чем тяжей 6, работу верхней гибкой рамы 12 можно сравнивать с работой плоской пружины «а упругопластическом основании. Причем закон изменения жесткостных характеристик основания по периметру рамы 12 можно задавать соответствующим изменением плогцади Ilоперечного сечения гибких подвесок 13. Предпочтительным является вариант, когда ж.сткость основания возрастает по мере удаления от узлов крепления тяжей 6, что соответствует увеличению плогцади попсречно1173027

13 го сечения каждой подвески 13 в направлении удаления от узлов крепления тяжей 6.

Высокие энергопоглощающие свойства рассматриваемой амортизирующей связи обеспечиваются тем, что при заданной интенсивности вертикального сейсмического толчка начинается пластическое деформирование гибких подвесок 13, расположенных вблизи от узлов крепления тяжей 6 к раме 12, где последняя получает максимальные прогибы. При этом подвески 13, более удаленные от узлов крепления тяжей 6, продолжают работать в упругой стадии. С возрастанием интенсивности толчков расширяется зона подвесок 13, вступивших в пластическую стадию работы, и увеличивается 1S поглощение энергии сейсмических воздействий. Гибкие подвески 13, получившие значительные пластические деформации, после окончания землетрясения могут быть заменены новыми.

Важным свойством рассматриваемой амортизирующей связи является то, что она не препятствует горизонтальному перемещению блока этажей 4.

Форма изгиба стержней 14 с постоянным радиусом кривизны, равным величине зазора 5 между ядром 2 и рамой 10, и длиной, равной четверти длины окружности радиуса 8, представляется оптимальной, поскольку для деформирования такого стержня 14 требуется максимальное количество энергии.

1173027 фиг. 5

Редактор Л. Авраменко

3а каз 5023/29

Составитель Г. Иванова

Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Тираж 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретени и и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4