Фундамент сейсмостойкого здания,сооружения

 

ФУНДАМЕНТ СЕЙСМОСТОЙКОГО ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ, включащий выступы над его поверхностью и сейсмо изолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальная - с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции , установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной части стержневой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента, отличающийся тем, что. с целью повышения сейсмостойкости здания , сооружения за счет увеличения надежности сейсмоизолирующих устройств при сейсмических колебаниях и снижения трудоем , кости материалоемкости фундамента, вертикальная и горизонтально ориентированная части стержневой системы каждого сейсмоизолирующего устройства выполнены из щарнирно соединенных между собой стержней, при этом горизонтальная часть системы снабжена стяжными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций , смежные концы которых шарнирно прикреплены к выступу, а другие - к нижнему несущему элементу надфундаментi ной конструкции, причем каждый груз размещен в пролете вантовых конструкций и (Л соединен с их стержнями и нижним стержнем вертикальной части стержневой системы щарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которых размещена нижняя часть груза с зазором относительно их стенок , а надфундаментная часть установлена на выступы фундамента через двухрядные роликоподшипниковые опоры. сд г со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(5И Е 04 Н 902

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4,10

J

14 12 1,1

16 1Õ 12

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3573150/29-33 (22) 06.04.83 (46) 23.05.85. Бюл. № 19 (72) А. Н. Долгих (71) Государственный проектный и научноисследовательский институт «Казпромстройниипроект» (53) 699.841 (088.8) (56)1.Авторское свидетельство СССР № 737609, кл. Е 04 H 9/02, 1978.

2. Патент США № 3940895, кл. Е 04 Н 9/02, 1976 (прототип). (54) (57) ФУНДАМЕНТ СЕЙСМОСТОЛКОГО ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ, включа; щий выступы над его поверхностью и сейсмо изолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальная — с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной части стержневой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента, отличающийся тем, что, „„SU„„11571 9 А с целью повышения сейсмостойкости здания, сооружения за счет увеличения надежности сейсмоизолирующих устройств при сейсмических колебаниях и снижения трудоемкости материалоемкости фундамента, вертикальная и горизонтально ориентированная части стержневой системы каждого сейсмоизолирующего устройства выполнены из шарнирно соединенных между собой стержней, при этом горизонтальная часть системы снабжена стяжными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций, смежные концы которых шарнирно прикреплены к выступу, а другие — к нижнему несущему элементу надфундамент- д ной конструкции, причем каждый груз размещен в пролете вантовых конструкций и фр соединен с их стержнями и нижним стерж- %УФ нем вертикальной части стержневой системы шарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которых размещена нижняя часть груза с зазором относительно их стенок, а надфундаментная часть установлена на выступы фундамента через двухрядные о роликоподшипниковые опоры.

Сд

6 3!

157199

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов сейсмостойких зданий, сооружений с системами активной сейсмозащиты.

Известен фундамент здания, включающий опорную часть и прикрепленную к ней стержнями надопорную плиту, воспринимаю шую вес надфундаментной части здания, в котором горизонтальная сейсмическая нагрузка HH надфундаментную часть уменьшается с изменением его динамических параметров (динамическая жесткость, характеристики затухания и др.) за счет изменения при колебаниях расчетной длины стержней при их контактах с ограничителями колебаний, расположенных по высоте опорной части (1).

Недостатком фундамента является сложность и ненадежность.

Наиболее близким техническим решением является фундамент, сейсмостойкого зда- 20 ния, сооружения, включающий выступы над его поверхностью и сейсмоизолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена с выступами, а верти- 25 кальная — с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможностью горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной части стерж невой системы и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента (21.

Недостатком известного фундамента является работа горизонтального стержня на продольный изгиб и возникновение изгибающих моментов в вертикальном стержне, ра- 35 ботающем как рычаг, что влечет развитие поперечных сечений обоих стержней, а создание реактивного момента за счет увеличения плеча вертикального стержня без зн:ительного развития массы груза требует; величения высоты помещения для сейсм золирующего устройства.

Кроме того, известный фундамент и сейсмоизолирующее устройство сложно по конструкции и материалоемко, поскольку надфундаментная конструкция требует дополнительных опор.

Цель изобретения — .повышение сейсмостойкости здания, сооружения за счет увеличения надежности сейсмоизолирующих устройств при сейсмических колебаниях и снижение трудоемкости и материалоемкости фундамента.

Указанная цель достигается тем, что в фундаменте сейсмостойкого здания, сооружения, включающем выступы над его поверх- 55 ностью и сейсмоизолирующие устройства в виде стержневой системы, горизонтально ориентированная часть которой шарнирно соединена с выступами, а вертикальная— с нижним несущим элементом надфундаментной конструкции, установленной с зазором и с возможност1ио горизонтального перемещения относительно выступов, и груза, прикрепленного к свободному концу стержня вертикальной часги стержневой системы-и размещенного с зазором относительно поверхности фундамента, вертикальная и горизонтально ориентированная части стержневой системы каждо ir ссйсмоизолирующего устройства выполнсны из 1парнирно соединенных мсжд, собой стержней, при этом горизоиталь11ая часть системы снабжена стяжными муфтами и размещена в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно выступа фундамента с образованием двухпролетных вантовых конструкций, смежные концы которых шарнирно прикреплены к выгт;1 ;. а,1руг. .:.: -- к 11ижнем несущему

ЭЛЕМЕНТ IIИ,ICP 4 II, . i; I !О1. .:; HCTTA I 1 H H, ПРИчем каждый груз размещен B пролеге вантовых конструкций и соединен с их стержнями и нижним стержнем вертикальной части стержневой системы шарнирно, при этом фундамент выполнен с выемками, в которых размещена нижняя часть груза с зазором о1носительно их стенок, а надфундаментная часть уcTBHQB.1сна на выступы фундамента через двухрядные роликоподшипниковые опоры.

1!а фиг. 1 изображен фундамент с сейсмоизолирующим устройством. на фиг. 2— сечение А — -А на фиг. 1; на фиг. 1 — — то же, вариант разме1цения сейсмоизолирующих устройств, вид в плане.

Фундамент 1 сейсмостойкого здания, сооружения содержит выступы 2 над его повсрхностью и сейсмоизолирую1цие устройства 3. Надфундамен.гная конструкция 4 установлена с зазором 5 и с возможностью горизонтального переме1цения относительйо выгту1гов 2 фундамента 1 и оперта на выст. И11 2 через двухрядные шарикоподшипниковые опоры б, что дает возможность надфундаментной конструкцйи 4 перемещаться относительно выступов 2 в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Сейсмоизолирующие устройства 3 выполнены в виде стержневой системы и грузов 7.

Горизонтально ориентированная часть стержневой системы образована шарнирно соединенными между собой стержнями 8 и размещена в двух взаимно перпендикулярных на11равлениях относительно выступа 2 фундамента 1 с образованием двухпролетных вантовых конструкций 9, смежные концы которых шарнирно прикреплены к выступу

2, а другие — к нижнему несущему элементу 10 надфундаментной конструкции 4.

Вертикальная часть стержневой системы выполнена в виде шарнирно соединенных между собой стержней 11, верхний из кото115 199 рых шарнирно прикреплен к нижнему несущему элементу 10 надфундаментной конструкции 4.

Грузы 7 размещены в пролете в:-.птовых конструкций 9 и шарнирно соединены со стержнями 8 вантовой конструкци;. 9 и прикреплены шарнирно к свободному концу нижнего стержня 11 вертикально;. части стержневой системы.

Нижняя часть грузов 7 размещена в выемках 12 фундамента 1 с зазорами 1,-:.

14 относительно дна 15 и стенок выемок 16.

Стержни 8 вантовых конструкций 9 снабжены стяжными муфтами 17.

Принцип работы устройства зак, юнас;ся в следующем.

Вертикальная нагрузка воспринимается опорами 6, обеспечивающими свободное пере мещение в горизонтальной плоскости надфундаментной конструкции 4, т.е. являющимися опорами с безразличным положением равновесия. Пролеты вантовых конструкций

9 сейсмоизолирующего устройства 3 работают одновременно. В ; пок»и,:ом равновесие надфундаментной конструкции 4 обеспечивается уравновешенными силами го ризонтального распора в пролетах в точках 18 и 19 крепления вантовых конструкций 9, воспринимающих растягивающие усилия от действия гравитационных сил на массу грузов 7.

При горизонтальных сейсмических колебаниях инерция массы надфундамен i пой конструкции 4 здания, сооружения противодействует горизонтальному перемещению фундамента 1, что выражается в переносе на него сейсмической нагрузки через сейс»оизолирующие устройства 3. При колебаниях здания оба пролета вантовых конструк

9 одновременно изменяются на одинак;:.о величину с разными знаками, равную перемещению надфундаментной конструкции 4.

Изменения углов наклона продольной, оси вантовых конструкций 9 к lop",.çoí :1Jllt . ли изменение стрелок провесов) в возра:т;:к.— щем пролете будут больше. чем их изменения в уменьшающемся пролете. Разность изменений углов наклона продольной оси вант к горизонтали в смежных пролетах создает восстанавливающую горизонтальную силу, приложенную в точке 19 увеличи- ° вающегося пролета и направленную обратно горизонтальной сейсмической силе, действующей на надфундаментную конструкцию 4, возвращаемую в положение равновесия и обеспечения устойчивости.

При изменении приложения горизонтальной нагрузки на 90 в работу включается вторая двухпролетная вантовая конструкция 9 сейсмоизолирующего устройства 3, расположенная перпендикулярно первой вантовой конструкции 9.

Сейсмоизолирующее устройство 3 автоматически снижает действующую на надфундаментную конструкцию 4 горизонтальную сейсмическую нагрузку, причем чем больше перемещение надфундаментной конструкции 4, тем меньше стрелка провеса груза 7 в увеличивающемся пролете, тем значитель10 . нее величина разности горизонтального рас пора в обоих пролетах вантовых конструкций 9.

Гашение колебаний и перемещение надфундаментной конструкции 4 зависит от под15 бора динамических параметров сейсмоизолирующего устройства 3, т.е. от массы груза 7, стрелки провеса и длины вантовых конструкций 9, регулируемых стержнями муфтами 17, и сил трения в опорах 6 и узлах сейсмоизолирующего устройства 3.

Изменяющаяся при колебаниях величи50

35 .4 0

45 на распора (жесткость) сейсмоизолирующег»; òðoéããâà 3 снижает возможность вхождения системы в режим резонанса. При значительных --перемещениях надфундаментной конструкции 4 от отдельных перегрузочных циклов движения грунта из-за приближения частот сейсмического воздействия на здание к частотам его собственных колебаний груз 7 одного из пролетов упирается в фундамент 1 с мгновенным гашением распора в этом пролете, что вызывает резкое изменение частоты основного тона колебаний системы и, как следствие, предотвращение входа ее в зону резонансного режима, что повышает надежность конструкции при сейсмических воздействиях.

Висячие конструкции отличаются надежностью эксплуа —àöèè,,простотой изготовления и монтажа, что снижает их стоимость.

Изобретение позволяет повысить надежность сейсмоизолирующих устройств, что ведет к повышению сейсмостойкости здания, сооружения в целом, упростить конструкцию сейсмоизолирующих устройств за счет применения вантовых конструкций и снизить материалоемкость фундамента за счет использования выступов в качестве опор надфундаментной конструкции.

Экономическая эффективность предлагаемых конструкций систем сейсмозащиты принимается в виде снижения расходов за счет уменьшения расчетной сейсмичности надфундаментной части здания на 1 балл или повышения этажности на 1 этаж (при сохранении расчетной сейсмичности), что определяет среднее значение снижения стоимости 1 м общей площади около 2,5 руб.

1157199

++ -+ ++

+++ Ф++

Составитель Г. Иванова

Редактор П. Коссей Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3301 30 Тираж 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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