Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(ii) 600268

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Соввтскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.06.?6 (21) 2373685/29-33 (51) М. Кл,2 E 04В 1/24

Е 04Н 9/02 с присоединением заявки № 2373834/29-33

ГосУдаРствеииык комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 694.016.7 (088.8) (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.78 (72) Авторы изобретения В. Л. Новиков и Г. М. Остриков (71) Заявитель Казахское отделение ордена Трудового Красного Знамени центрального научно-исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций «Проектстальконструкция» (54) МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАРКАС СЕЙСМОСТОЙКОГО

МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в каркасах сейсмостойких зданий.

Известны связевые металлические каркасы, включающие колонны, ригели и наклонно расположенные связи, образующие вертикальные диафрагмы, необходимые для обеспечения горизонтальной жесткости (1).

Связи могут располагаться в рамах каркаса по различным схемам, но работать только по двум: на сжатие — растяжение и только на растяжение.

В таких каркасах связевой схемы надежность их недостаточна по сравнению с рамными в силу меньшей степени статистической неопределенности, возможна потеря устойчивости сжатых элементов связей и невозможно восстановление их несущей способности, кроме замены деформированных элементов целиком.

Наиболее близким техническим решением является металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны с прикрепленными к ним ригелями, и вертикальные диафрагмы жесткости со связями, соединяющими диагонально противоположные углы ячеек, образованных колоннами и ригелями, расположенными в плоскостях этих диафрагм, в котором для обеспечения горизонтальной жесткости здания в работу включены растянутые элементы связей, установленные в ячейках диафрагмы жесткости расположенные в шахматном порядке (2).

Основным недостатком вышеописанного каркаса является включение в работу только растянутых элементов связей. При возникновении в них растягивающих усилий, превышающих предел текучести, в растянутых элементах связей развиваются остаточные удлинения, которые не исчезают при перемене знака усилия в элементах связей во время колебания каркаса здания. С каждым последующим циклом колебаний связи получают дополнительные остаточны . удлинения, их несугцая способность снижается.

В результате горизонтальные перемещения каркаса возрастают, растянутые связи при колебании каркаса включаются в работу. рывком. Это в целом представляет опасность для

20 здания.

Целью предлагаемого изобретения является повышение сейсмостойкости каркаса здания.

Это достигается тем, что связи снабжены

25 дополнительными элементами, размещенными в углах ячеек перпендикулярно связям и соединенными с колоннами и ригелями.

При этом каждый дополнительный элемент может быть выполнен из труб разной длины, 30 соединенных продольными сторонамп и.ш в виде балки жесткости, шарнирно соединенной с колонной и ригелем.

На фиг. 1 изображен металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, общий вид; на фиг. 2 дана ячейка каркаса с положением элементов до и во время колебания здания; на фиг. 3 и 4 — узел 1 ячейки каркаса; на фиг. 5 — разрез по А — А фиг. 3; на фиг.

6 — разрез по Б — Б фиг. 3; на фиг. 7 — разрез по  — В фиг. 4.

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания включает колонны 1, ригели 2, образующие ячейки, и наклонные связи

3, снабженные дополнительными элементами

4, размещенными в углах ячеек.

Дополнительный элемент может быть выполнен в виде балки жесткости 5, шарнирно закрепленной к ригелю и колонне, или же в виде рессоры, выполненной из двух труб 6 разной длины, соединенных продольными сторонами.

Сечение элементов 1, 2, 3 колонны, ригеля, связей и балок 5 подбираются таким образом, чтобы в момент, когда в балках 5 и рессоре от изгибающих усилий развиваются пластические деформации, напряжения в колоннах, ригелях и связях не превышали расчетных.

При этом сечения связей 3 подбирают таким образом, что одновременно работают элементы обоих направлений как на сжатие, так и на растяжение.

При сейсмических колебаниях в здании по направлению наклонных связей 3 возникают усилия растяжения и сжатия, передающиеся на элементы, в которых развиваются изгибающие моменты и пластические деформации.

При изменении направления колебания знак усилия в связях 3 изменится на противоположный. В элементах 4 величина изгибающего момента падает до нуля, после чего увеличивается, изгибая их в противоположном направлении. При этом остаточные деформации, возникшие в элементах 4 в предыдущем полуцикле, исчезают, и развиваются деформации противоположного знака. Напряжения в элементах 1, 2 и 3 не превышают расчетных, наклонные связи 3 сохраняют устойчивость при любых перегрузках и не получают остаточных удлинений.

Преимуществом описываемого изобретения является то, что такая конструктивная схема связевого каркаса создает условия для развития в связях знакопеременных пластических деформаций. Тем самым устраняется недостаток связевой конструкции, возникающий при односторонних пластических деформациях и существенно повышается надежность связсвой системы, Экспериментальные исследования показали, что надежность системы с элементами, работающими в пластической стадии, существенно возрастает, если элементы обладают повышенной способностью к поглощению энергии деформации. Величина энергоемкости прямо пропорциональна объему металла изгибаемого элемента, одновременно работающего за пределами упругости.

В целях увеличения энергоемкости балок жесткости сечение их принято по длине переменным с тем, чтобы 50 /о металла одновременно находилось в пластической стадии работы.

Конструкция рессоры обладает повышенной способностью к поглощению энергии колебаний, так как при деформации конструкции более 60О/о объема металла рессоры работает в пластической стадии.

Для уменьшения напряжепий в околошовной зоне сварных соединений сечений труб, из которых изготовляется рессора, они имеют переменное сечение по длине.

Описываемый металлический каркас сейс25 мостойкого многоэтажного здания обладает высокой надежностью по сравнению с известными решениями связевых систем. Применение такого каркаса обеспечивает снижение сейсмической нагрузки на здание на 15—

З0 20 и экономию металла до 30 — 40/О.

Формула изобретения

35 1. Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные связи, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости

40 здания, связи снабжены дополнительными элементами, размещенными в углах ячеек перпендикулярно связям и соединенными с колоннами и ригелями.

2. Каркас по п. 1, отличающийся тем, 45 что каждый дополнительный элемент выполнен из труб разной длины, соединенных продольными сторонами.

3. Каркас по п. 1, отличающийся тем, что каждый дополнительный элемент выпол50 нен в виде балки жесткости, шарнирно соединенной с колонной и ригелем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поляков С. В. Сейсмостойкие конструк55 ции здания. М., Издательство литературы по строительству, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР М 393423, кл. Е 04В 1/24, 1972.

В00268

Дог, 7

Составитель Г. Мишина

Техред А. Камышникова

Корректоры: О. Тюрина и Е. Мохова

Редактор А. Осочников

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 360/1б Изд. № 347 Тираж 820

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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