Каркас сейсмостойкого здания,сооружения мальцева г.в.

Каркас сейсмостойкого здания,сооружения мальцева г.в.

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<щ998713

on NCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CoO®TclcNx

Социвлистичесник

Рес ублии (ф

Я:

/ г г (6!}Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22. 12. 80 (2! ) 3 22 317б/29-33 с присоединением заявки № (И) М. Nn.

Е 04- H 9/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.02.83,Бюллетень ¹ 7

133) УДН б99.841 (088.8) Дата опубликования описания 23.02.83 (72) Автор изобретения

Г В Чальцев

Казахское отделение Ордена Трудового Красног (7!) Заявитель центрального научно-исследовательского и про института строительных металлоконструкций (54) КАРКАС СЕЙСМОСТОЙКОГО ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ ИАЛЬЦВА Г.В.

Изобретение относится- к строитель ству и может быть использовано при возведении металлических каркасов сейсмостойких зданий и-сооружений, преимущественно многоэтажных.

Известен металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены— наклонные связи, соединяющие углы ячеек с серединой вышележащих ркгелей и снабжены дополнительными элементами, размещенными в углах ячеек, соединенными с колоннами, ригелями.. и связями посредством фасоиок и выполненными из отрезков труб !.1 3.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является каркас сейсмостойкого здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные связи, соединяющие углы ячеек с серединой вькаерасположенных ригелей H снабжены дополнительными элементами, размещенными в углах ячеек и соединенных с колоннами и,ригелями посредством фасонок (2)..

Общим недостатком таких решений является недостаточная сейсмостойкость вследствие малой энергоемкости дополнительных элементов, неспособ.,ности поглощать энергию толчков конструкциями (элементами ) самого каркаса здания и вследствие получения каркасом здания остаточных деформа- к ций н перекосов в результате работы дополнительных элементов в пластической стадии, а также из-за возможной потери устойчивости дополнительных элементов из труб при сжимающих усилиях в связях.

Целью изобретения является повышение сейсмостойкости здания за счет сообщения каркасу способности к плаВному возвращению в свое первоначальное положение после землетрясения и снижения металлоемкостн. указанная цель достигается тем, что в каркасе сейсмостойкого здания, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, в которых размещены наклонные связи, соединяющие углы ячеек с серединой вышерасположенных ригелей и снабжены дополнительными элементами, размещенными в углах ячеек и соединенных с колоннами и ригелями посредством фасонок, дополнительные элементы выполнены в виде упоров и скоб переменного сечения, причем концы скоб меньшего сеченит

998713 изогнуты под углом 180, а концы скоб большего сечения прикреплены к упорам. Концы скоб меньшего сече-. ния прикреплены к наклонным связям с образованием односторонней податливости последних.

На фиг; 1 изображен каркас здания, общий вид; на фиг. 2 — ячейка, образованная ригелями, колоннами с размещенными в них связями в момент отклонения здания от вертикали при сейсмическом толчке, на фиг. 3— узел 1 на фиг. 2 с дополнительными элементами в сжатом состоянии; на фиг. 4 — узел и на фиг. 2 с дополнительными элементами в растянутом состоянии.

Каркас сейсмостойкого здания со>оружения включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки 3, в которых размещены наклонные связи 4, соединяю щие углы 5 ячеек 3 с серединой вышерасположенных ригелей 2 и снабжены дополнительными элементами б,,размещенными в углах 5 ячеек 3 и соединенных с колоннами 1 ригелями 2 посредством .фасонок 7 25

Дополнительные элементы б выполнены в виде упоров 8 и скоб 9 переменного сечения. Концы скоб 9 большего сечения прикреплены к упорам 8 по наружной поверхности последних, ЗО а концы скоб 9 меньшего сечения изогнуты под углом 180 и прикреплены к наклонным связям 4 по наружной поверхности скоб 9 с образованием односторонней податливости связей. 35

При сейсмическом толчке ниже расчетной величины, принятой для здания, каркас работает как обычный. связевой в упругой стадии, при этом .одна из связей 4 в каждой ячейке 3 4О

„-работает на растяжение, другая — на сжатие.

При горизонтальных сейсмических воздействиях расчетной величины происходит удлинение растянутой связи

4 за счет изгиба скоб 9 дополнительного элемента б этой связи 4 в пластической стадии. Изгиб скоб 9 дополнительного элемента б, выполненных из пластин переменного сечения, происходит за счет взаимного перемещения противоположных плоскостей каждой скобы, их "перекатывания". Дополнительный элемент б сжатой связи

4 находится в упругой стадии и связь

4 не укорачивается. Удлинение растянутой связи 4 становится возможным благодаря выгибу ригеля 2 вверх от "подпирания",его сжатой связью 4.

Под воздействием упругих сил ри- 60 геля 2 и действующих на него вертикальных нагрузок, каркас после землетрясения возвращается в свое начальное вертикальное положение. Бла годаря переменному сечению пластин 65 скобы 9 и увеличивающемуся сопротивлению. изгибу этих пластин возвращение происходит плавно без толчков

s конце движения.

Выгиб ригеля 2 вверх при горизонтальном сейсмическом толчке происходит по той причине, что одна иэ связей 4 в каждой ячейке 3 работает как

"пружина", т. е. способны вытягивать" ся, в то время как вторая благодаря упорам является йейодатливой, При воздействии сейсмических сил в сжатой связи 4 возникает направленное вверх усилие, которое при отклонений колонн 1 от вертикали "подпирает" ригели 2 снизу и выгибает его вверх.

Направленное вниз усилие в податливой связи 4 значительно меньше, направленного вверх.

При изменении направления сейсмических сил, в связях 4 усилия меняются и ригель 2 "подпирается" второй связью 4.

Ригель 2 вниз дальше исходного положения перемещаться не может, по . той причине, что в этом поло кении обе связи 4 в ячейке 3 сжаты под действием масс на перекрытиях и являются неподатливыми.

Для простоты статических расчетов соединения. ригелей 2 с колоннами

1 желательно выполнить шарнирными.

Соединения могут быть выполнены также и жесткими.

Ригели 2 могут быть выполнены из любого материала, в котором при работе допускается возникновение пластических деформаций сталь, железобетон, алюминий, пластмассы и т. п.).

При сейсмических перегрузках, которые могут быть в 2-3 раза выше принятой для данного района строитель ства, когда энергоемкость дополнительных элементов б оказывается уже недостаточной, при повышенном "удлинении" растянутой связи 4 изгиб ригеля 2 происходит в пластической стадии. Ввиду его огромной энергоемкости происходит интенсивное поглощение энер;ии сейсмического толчка и быстрое затухание колебаний. Возврат здания в начальное вертикальное положение происходит за счет

"выпрямления" ригеля 2 действующими на него вертикальными нагрузками.

Упор 8 предохраняет при сейсмических перегрузках "укорочение" сжатой связи 4.

Преимуществом предлагаемого устройства является повышенная сейсмостойкость при самых больших сейсмических перегрузках и снижение металлоемкости за счет упрощения допол- нительных элементов и работы ригелей .в пластической стадии.

К преимуществам относится также повышенная надежность сооружения

-998713.по той причине, что изгиб ригелей в пластической стадии происходит посередине их пролета в местах отсутствия концентраторов напряжений, что особенно важно для железобетонных

: ригелей, у которых в этих местах отсутствуют стыки арматурных сгереней, возможность применения устройства для самых различных зданий, сооружений, одноэтажных и многоэтажных,. включая различные промышленные этажерки, копры, и т. д., возможность применения устройства для усиления существующих каркасов зданий и сооружений с целью повышения их сейсмостойкости.

Формула изобретения

Каркас сейсмостойкого здания, сооружения, включающий колонны и ригели образующие ячейки, в которых разме- @ щены наклонные связи, соединяющие углы ячеек с серединой выаерасположен:ных ригелей и снабжены дополнительны. ми элементами, размещенными в углах ячеек и соединенных с колоннами и ригелями посредством.фасонок, о т л и ч а ю шийся тем> что, с целью повышения сейсмостойкости здания за счет сообщения каркасу способности к плавному возвращению в первоначальное положение после землетрясения и снижения металлоемкости, дополнительные элементы выполнены в виде упоров и скоб переменного сечения, причем концы скоб большего сечения прикреплены к упорам, а концы скоб меньшего сечения изогнуты под углом 1804 и прикреплены к наклонным связям с образованием односторонней податливости последних.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 600268,- кл. Е 04 Н 9/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 750000, кл. Е 04 Н 9/02, 1978 (прототип).

998713

Составитель Г. Иванова

Редактор В. Иванова Техред М.Коштура . Корректор О. Билак

Заказ 1099/55 Тираж 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4