Многоэтажное сейсмостойкое здание

 

Изобретение; относится к многоэтажным сейсмостойким зданиям. Целью изобретения является снижение сейсмических воздействий на здание, повышение его надежности и упрощение антисейсмических устройств. Пространственно жесткие этажи оперты на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа, параметры которых определены из соотношения Т jgnEl где Т - период собственных колебаний здания по основному типу, равный 0,75-1,5 с; k - коэффициент, равный 0,04-0,4; Q - масса здания; Н - высота стоек; Е - модуль упругости стоек; I - момент инерции поперечного сечения стоек; п - количество стоек; g - ускорение силы тяжести. Между стойками размещена система выключающихся связей и диафрагм. 3 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU 1Ù1ß2 А1

Н 9 02 (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4060173/29-33 (22) 22.04.86 (46) 15.03.88. Бюл. Ф 10 (21) Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (72) Я.M. Айзенберг (53) 699.841 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 371335, кл. E 04 Н 9/02, 1923..(54) МНОГОЭТАЖНОЕ СЕИСМОСТОИКОЕ ЗДАНИЕ (57) Изобретение:относится к многоэтажным сейсмостойким зданиям, Целью изобретения является снижение сейсмических воздействий на здание, повышение его надежности и упрощение антисейсмических устройств. Пространственно жесткие этажи оперты на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа, параметры которых on0kH3, ределены из соотношения Т = 2»

gnEI где Т вЂ” период собственных колебаний здания по основному типу, равный

0,75-1,5 с; k — коэффициент, равный

0 04 0,4; Q — ; Н вЂ” высота стоек; Š— модуль упругости стоек;

I — - момент инерции поперечного сечения стоек; n — - количество стоек;

g — - ускорение силы тяжести. Между стойками размещена система выключающихся связей и диафрагм. 3 ил.

13812 Ы

Изобретение относится к строительству, а именно к многоэтажным сейсмостойким зданиям, Бель изобретения — снижение сейс5 мических воздействий на здание, повышение его надежности и упрощение антисейсмических устройств.

На фиг. 1 схематически изображено многоэтажное сейсмостойкое здание; на фиг. 2 — то же, вариант с дополни—

,òåëüíûì покрытием в нижнем гибком этаже; на фиг. 3 — узел I на фиг. 2.

Многоэтажное сейсмостойкое здание включает пространственно жесткие 15 верхние этажи 1, опертые на гибкие в горизонтальном направлении стойки 2 нижнего этажа 3, выполненного с системой выключающихся связей 4 и диафрагм 5 в виде, например, вертикальных жестких панелей, установленных между стойками 2 на фундаменте 6.

Пространственно жесткие верхние этажи 1 могут иметь несущие стены из панелей, блоков, монолитного желе- 25 зобетона, кирпичной или каменной кладки или других материалов, или каркас с заполнением, опертый на несущий горизонтальный элемент 7 пере.крытия нижнего этажа 3.

В случае необходимости дополнительного (одного или нескольких) перек,, рытия 8 в нижнем гибком этаже 3

; стойки 2 пропускают в отверстиях 9 перекрытия 8, а зазор между ними заполняют легкоразрушаемым материалом

10. устройство дополнительных перекрытий 8 возможно при значительных высотах Н стоек 2 нижнего этажа 3.

Во время сильного землетрясения материал 10 вследствие его низкой прочности свободно деформируется или разрушается, не препятствуя перемещению стойки 2 относительно перекрытия 8, а после землетрясения его восста.навливают.

Параметры стоек 2 нижнего этажа 3 определены из соотношения

Т.= 2A

gnEI где Т вЂ” период собственных колебаний здания по основному типу, равный 0,75-1,5 с; коэффициент, равный 0,04-0,4; масса здания;

Н вЂ” высота стоек 2 нижнего эта3;

E - модуль упругости стоек 2,нижнего этажа 3;

n — количество стоек 2 нижнего этажа 3;

g — ускорение силы тяжести, Многоэтажное сейсмостойкое здание работает следующим образом.

В период между землетрясениями вертикальная нагрузка от собственного- веса здания и других нагрузок воспринимается полностью стойками 2 нижнего этажа 3.

Восприятие ветровой нагрузки полностью обеспечивается системой вертикальных диафрагм 5, связанных включенными связями 4 с верхними пространственно жесткими этажами 1.

Аналогичным образом здание работает при землетрясениях с интенсивностью ниже расчетной.

При сильных землетрясениях с преобладанием в спектре низкочастотных (высокопериодных) колебаний и невысокой интенсивностью высокочастотных колебаний горизонтальные усилия в системе невелики, поскольку здание.

1 является первоначально жесткой системой за счет системы включенных через связи 4 диафрагм 5 нижнего этажа и пространственно жестких верхних этажей 1.

При этом сейсмическая нагрузка на такое здание существенно ниже, чем на гибкое здание, например, каркасной конструкции или со стойками в нижних этажах, но без системы диафрагм 5 с выключающимися связями 4.

В случае возникновения сильного землетрясения с преобладанием в спектре высокочастотных колебаний и малой интенсивностью низкочастотных колебаний происходит отключение вертикальных диафрагм 5 за счет выключения всех связей 4 (каскадно или частично) в зависимости от интенсивности землетрясения.

После выключения из работы на горизонтальные нагрузки диафрагм жесткость здания падает, гибкость и периоды собственных колебаний возрастают. В связи с этим происходит существенное снижение сейсмической нагрузки. Это снижение тем более существенно, чем выше гибкость здания после отключения диафрагм. Поскольку в сейсмостойком здании стойки 2 устраиваются повышенной RblcoTbl и гибкос. ти, то снижение сейсмической нагрузl.3 81262 ки в таком здании значительно выше, чем в известном здании.

В случае возникновения. случайных

"пиковых" сейсмических перегрузок

5 превышающих расчетные нагрузки, при определенном спектральном составе сейсмического движения грунта связи 4 выключаются полностью. В этом случае в работу включаются диафрагмы 5, играющие роль упора-ограничителя горизонтальных перемещений. Помимо ограничения горизонтальных перемещений при случайных перегрузках они выступают в качестве включающейся связи.

Работа включающейся связи улучшает динамическое поведение здания, обеспечивая снижение сейсмических нагрузок. В случае низкочастотных воздействий образуется система с жесткой нелинейной характеристикой. Поэтому с увеличением интенсивности сейсмического воздействия будет происходнть пбвышение мгновенной частоты, вследствие чего система будет "уходить из зоны резонанса с низкочастотными гармониками сейсмического спектра. В случае случайных перегрузок с преобладанием высоких частот при включении диафрагм 5 в них могут развиваться неупругие деформации и локальные повреждения. В этом случае система будет работать как нелинейная с мягкой нелинейной характеристикой.

С повышением интенсивности колебаний мгновенные частоты системы будут понижаться. При высокочастотном внешнем воздействии это обеспечит снижение или устранение сейсмических перегрузок, действующих на здание. Дополнительное снижение нагрузок обеспечивается за счет поглощения энергии при пластических деформациях диафрагм 5 и связей 4.

Таким образом, конструкция много45 этажного сейсмостойкого здания позволяет снизить уровень сейсмического воздействия на конструкции в результате адаптации здания к сейсмическим воздействиям с различным спектральным составом колебаний за счет повышенной гибкости стоек 2, расположенных в нижнем этаже 3 большой высоты, или в двух или более нижних этажах (фиг. 2) работы включающихся связей

4 как упоров-ограничителей колебаний, а также эа- счет пластических деформаций и локальных повреждений вертикальных диафрагм 5.

Вследствие снижения сейсмической нагрузки на сейсмостойкое здание снижаются материалоемкость конструкций, трудозатраты, упрощается конструктивное решение и повышается сейс-. мостойкость здания.

Формула изобретения

Многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее пространственно жесткие верхние этажи, опертые на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа, выполненного с системой выключающихся связей и диафрагм, отличающееся тем, что, с целью снижения сейсмических воздействий на здание, повьппения его надежности и упрощения антисейсмических устройств, параметры стоек нижнего этажа определены из соотношения

О Нз

Т=2У- — —, gnEI где Т вЂ” период собственных колебаний здания по основному типу, равный 0,75-1,5 с;

k — коэффициент, равный 0,04-0,4;

Q — масса здания;

Н вЂ” высота стоек нижнего этака;

Š— модуль упругости стоек нижнего этажа;

I — момент инерции поперечного сечения стоек нижнего Ътажа; и — количество стоек нижнего этажа;

g — - ускорение силы тяжести.

1381262

Составитель Г. Иванова Редактор Э. Слиган Техред Корректор О.Кундрик

Заказ 1114/33 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.