Каркас сейсмостойкого здания

Каркас сейсмостойкого здания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И C А-Н-И-Е < ) 661094

ИЗОВРИтИНИЯ

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0 1.03.77 (21) 2457373/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл

E 04 Н 9/02 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР оо делам нзооретоннй н открытнй

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 14.05.79 (53) УДК 694.016. .7 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. М. Остриков

Казахское отделение ордена Трудового Красного Знамени

Центрального научно-исследовательского и проектного института строительных металлоконструкций (71) Заявитель (54) КАРКАС СЕИСМОСТОИКОГО ЗДАНИЯ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений в сейсмических районах.

Известны каркасы зданий и сооружений для обеспечения устойчивости и жесткости которых между колоннами устанавливают крестовые, портальные и полураскосные вертикальные связи, выполненные из стальных прокатных профилей (I).

Недостатком таких каркасов является то, что они могут работать только в упругой стадии, так как при возникновении в растянутых элементах связей пластических деформаций сжатые стержни последних теряют устойчивость, гнутся и разрушаются после 2-3 циклов загружения знакопеременной сейсмической нагрузкой.

Наиболее близким к предложенному изобретению является каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны, опертые на них ригели и вертикальные связи, прикрепленные к колоннам, причем в конструкции крестовых связей включены замкнутые элементы жесткости, например, в виде прямоугольной металлической рамки, стержни двутавро2 вого сечения которой работают на изгиб от горизонтальной сейсмической нагрузки, при этом в них могут развиваться упругопластические деформации (2).

Недостатками этого решения является небольшой объем материала замкнутых эле5 ментов жесткости, работающего в пластической стадии, что не позво яет использовать все потенциальные возможности металла для повышения сейсмостойксости каркаса, а также наличие больших остаточных

1О деформаций каркаса после землетрясения, препятствующих нормальной эксплуатации здания или сооружения.

Цель настоящего изобретения — повышение сейсмостойкости несущих конструкций зданий и сооружений, надежности работы связей за пределами упругости и устранение остаточных деформаций каркаса после землетрясения.

Эта цель достигается тем, что в известном каркасе сейсмостойкого здания, включающем колонны, опертые на них ригели и вертикальные связи, прикрепленные к колоннам, каждая вертикальная связь выполнена составной из трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, и

661094 к ним в местах их соединения между собой и с колоннами прикреплены стержни, причем длина первых стержней в 5-10 раз меньше последних.

На фиг. 1 изображен каркас одноэтажного здания, продольный разрез; фиг. 2— то же, поперечный разрез; фиг. 3 — конструктивное выполнение связи; фиг. 4 разрез А-А на фиг. 3.

Каркас одноэтажного промышленного здания включает колонны 1, установленные между колоннами спаренные вертикальные связи 2 и распорки 3, ригели 4 и шарнирные соединения с колоннами.

Вертикальная связь содержит жесткие трубчатые элементы 5, телескопическое соединение. 6 трубчатых элементов, прорезь 7, упорный стержень 8, «короткие» стержни 9, «длинные» стержни 10, упор 11, болт 12, фасонку связи 13.

Все элементы связи выполнены из стали, при этом «короткие» стержни из пластической стали, например, ст. 3, а «длинные» стержни из высокопрочной.

«Короткие» 9 и «длинные» 10 стержни связи крепят концами к жестким трубчатым элементам 6, имеющим телескопическое соединение друг с другом, с помощью разъемных упоров 11.

Одну из пластин упора 11 приваривают к трубчатому элементу 5, вторую — крепят к ней с помощью болтов 12. В отверстия между этими двумя пластинами упора свободно устанавливают стержни 9 или 10, концы которых имеют утолщение в форме головки болта.

Одним концом жесткие элементы 5 связи крепят с помощью фасонок 13 к колоннам каркаса, другим — телескопически соединяют друг с другом, что обеспечивает их свободное относительное перемещение в пределах длины прорези 7.

На горизонтальные сейсмические нагрузки работают только растянутые связи; в то время как сжатые — свободно деформируются за счет телескопического соединения 6, жестких трубчатых элементов 5 и свободно го закрепления стержней 9 и 10 в упорах

11. В растянутых связях головки стержней

9 и 10 упираются в упоры 11 и препятствуют свободным перемещениям концов связи, при этом в «коротких» 9 и «длинных»

10 стержнях растянутых связей от горизонтальных нагрузок возникают соответствующие усилия. Вследствие большой жесткости трубчатых элементов 5, «короткие» и

«длинные» стержни связей получают близкие по величине абсолютные удлинения. «Короткие» стержни 9, имея в несколько раз меньшую длину, чем «длинные» стержни 10, получают гораздо большие относительные удлинения.

В результате этого в «коротких» 9 и

«длинных» 10 стержнях связи возникают напряжения, величины которых обратно пропорциональны соотношению их длин, так как «короткие» стержни 9 имеют значительно более высокие напряжения, чем «длинные».

При сейсмических нагрузках большой интенсивности в «коротких» стержнях 9 растянутой связи возникают пластические деформации, вызванные растяжением, за счет чего поглощается значительная часть энергии внешних воздействий, при этом «длинные» стержни 10, вследствие гораздо меньших относительных удлинений, работают в упругой стадии.

В сжатых связях стержни 9 и 10 свободно перемещаются в упорах ll или выпучиваются.

Выполнениыетаким образом связи работают только на растяжение, поэтому они устанавливаются парами, что позволяет воспринимать знакопеременные сейсмические нагрузки.

Общая деформация связи ограничена перемещением упорного стержня 8, в прорези 7 телескопического соединения 6. Длина прорези определяется предельной величиной каркаса.

15

Формула изобретения

Каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны,опертые на них ригели, и вертикальные связи, прикрепленные к колоннам, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмостойкости здания, надежности работы связей за пределами упругости и устранения остаточных деформаций после сейсмического воздействия, каждая вертикальная связь выполнена составной из трубчатых элементов, телескопически соединенных между собой, и к ним в местах их соединения между собой и с колоннами прикреплены

Преимуществом описываемого каркаса является то, что наличие-упругих элементов в связях позволяет избежать ударных нагрузок во время колебания каркаса, вызванных свободными перемещениями конструкЗ0 ций вследствие наличия неупругих остаточных удлинений связей, вернуть каркас в первоначальное положение после землетрясения, благодаря чему легко восстановить первоначальную несущую способность свя35 зей путем замены деформированных«коротких» стержней новыми, а применение в качестве пластических элементов связей растянутых стержней позволяет полностью использовать их способность к поглощению энергии, полученной каркасом во время зем4р летрясения, тем самым повысить его сейсмостойкость и надежность работы при перегрузках от горизонтальных сейсмических сил.

661094

1оиг. 1

1вик я

+us. 4

1рис. з

Редактор И. Прошина

Заказ 2381/23

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Филиал П П П «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 стержни, причем длина первых стержней в 5-10 раз меньше последних.

Источники информации, принятые во внимание при экспретизе

1. Беленя Е. И. и др., Металлические конструкции, М., 1973, с. 323, 422, 521.

2. Авторское свидетельство СССР № 511420, кл. E 04 Н 9/02, 1974.

Составитель Г. Мишина

Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Тираж 810 Подписное