Подвижная механическая система сейсмозащиты здания

Авторы патента:

E04H9/029 - Здания, группы зданий или убежища, предназначенные главным образом для защиты от опасности, грозящей извне, например военного нападения, землетрясения, для специфического климата (плавучие сооружения B63B; с точки зрения оснований или фундаментов E02D; строительные конструкции вообще E04B; шарнирные или аналогичные им опоры, допускающие смещение, E04B 1/36; специальные элементы для обеспечения изоляции или другой защиты E04B 1/62; опорные конструкции для разрушающихся или разрушенных зданий или их частей E04G 23/04; двери, окна E06B 5/00; кондиционирование воздуха, вентиляция F24F; маскировка F41H 3/00; помещения, защищенные от радиации, G21F 7/00)

E04H9/02 - сейсмостойкие сооружения (основания и фундаменты E02D 27/34)

Владельцы патента RU 2742677:

Пожбелко Владимир Иванович (RU)
Куц Екатерина Николаевна (RU)

Изобретение относится к области строительства и предназначено для сооружений, строящихся в сейсмических районах. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания содержит устройство, выполненное в виде устанавливаемого внутри здания многозвенного шарнирно-рычажного распорного механизма, замкнутая плоская кинематическая цепь которого составлена из многошарнирных звеньев и одноподвижных вращательных кинематических пар с вращательным или поступательным приводом от гидроцилиндров, соединенных со звеньями распорного механизма посредством двойных цилиндрических шарниров. Технический результат изобретения - повышение эффективности сейсмозащиты здания. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для сооружений, строящихся в сейсмических районах.

Известно устройство для защиты сооружения от сейсмического воздействия, выполненное в виде резино-металлическая опора зданий (патент RU 2200810 от 2003 года) -аналог.

Недостатками известного устройства для защиты сооружения от сейсмического воздействия являются:

1. Ограниченный срок службы из-за уменьшения упругих механических свойств резины с течением времени и ее старения.

2. Отсутствие достаточной по величине восстанавливающей силы, которая при землетрясениях возвращает здание в исходное положение, что приводит к низкой эффективности сейсмозащиты.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является подвижная механическая система сейсмозащиты здания, содержащая устройство для защиты здания от сейсмического воздействия, выполненного в виде пространственного жесткого каркаса с подвижными столбчатыми фундаментами (патент Японии JP №5129324 от 2010 г. ) - прототип.

Недостатками указанного устройства сейсмозащиты строительных зданий являются:

1. Сложная технология строительства и высокая стоимость строительных сооружений на основе сложного пространственного каркаса с подвижными столбчатыми фундаментами.

2. Ограниченная область применения, например, в районах с вечной мерзлотой.

3. Низкая эффективность сейсмозащиты из-за ограниченной по величине подвижности столбчатых фундаментов, особенно в условиях скалистого грунта.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в увеличении эффективности сейсмозащиты за счет установки внутри стен здания шарнирно-рычажного распорного механизма для создания динамического противодействия строительного сооружения действующим на него внешним нагрузкам.

Получение технического результата достигается за счет того, что устройство сейсмозащиты строительных зданий выполнено в виде установленного внутри стен здания многозвенного шарнирно-рычажного распорного механизма, замкнутая кинематическая цепь которого составлена из многошарнирных звеньев и одноподвижных вращательных кинематически пар с параллельными осями, образующих многосторонние контуры и имеющих вращательный (электропривод) звеньев или поступательный гидропривод звеньев с динамическим противодействия, создаваемым внутри периметра стен строительного сооружения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство сейсмозащиты зданий выполненное в виде устанавливаемого внутри здания многозвенного шарнирно-рычажного распорного механизма с вращательным электроприводом звеньев; на фиг. 2 и фиг. 3 представлены варианты выполнения устройства сейсмозащиты высотных зданий квадратной формы сечения с установленными по диагонали поворотными гидроцилиндрами; на фиг. 4 представлен вариант выполнения устройства сейсмозащиты многоэтажных зданий прямоугольной формы с (противоположно) установленными между собой двумя поворотными гидроцилиндрами.

Данной устройство сейсмозащиты строительных зданий выполнено в виде устанавливаемого внутри стен здания 1 многозвенного шарнирно-рычажного распорного механизма в виде плоской кинематической цепи, состоящей из восьми подвижных двухшарнирных звеньев 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9; соединенных между собой посредством одноподвижных вращательных кинематических пар с параллельными осями вращения, образующих внутри плоской кинематической цепи механизма четыре двойных цилиндрических шарнира (на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 обозначены через «j₂») и три замкнутых четырехсторонних контура (обозначены на фиг. 1 через «L₁», «L₂» и «L₃»).

Устройство сейсмозащиты на фиг. 1 выполнено с вращательным электроприводом звеньев распорного механизма с ведущим звеном 2.

Вариант устройства сейсмозащиты на фиг. 2 выполнен с установленным по диагонали ABC квадратного сечения стены здания 1 поворотным гидроцилиндром 10, внутри которого между штоком с поршнем 11 и дном гидроцилиндра 10 установлена пружина сжатия 12. Плоская кинематическая цепь шарнирно-рычажного распорного механизма на фиг. 2 состоит из шести подвижных двухшарнирных звеньев 13, 14, 15, 16, 17 и 18, соединенных между собой посредством четырех двойных цилиндрических шарниров А, В, D, Е (обозначены через «j₂»)» а поворотный гидроцилиндр 10 со штоком с поршнем 11 установлен между двумя двойными цилиндрическими шарнирами А и В.

На фиг. 3 представлен вариант устройства подвижной механической системы сейсмозащиты здания, выполненного в виде шарнирно-рычажного распорного механизма, в котором плоская кинематическая цепь составлена из шести подвижных двухшарнирных звеньев 19, 20, 21, 22, 23 и 24, соединенных между собой посредством четырех двойных цилиндрических шарниров (обозначены j₂), установленных по углам A, D, С и Е; одного тройного шарнира (обозначен «j₃», установленного в центре В (на пересечении диагоналей АС и DE) и двух противоположно установленных на одной из диагоналей (АС) поворотных гидроцилиндров 25 и 26, в которых шток с поршнем 27 одного гидроцилиндра 25 соединен в центре В со штоком с поршнем 28 другого гидроцилиндра 26. В этом же центре В квадратного сечения здания два двухшарнирных звена 23 и 24 связаны между собой посредством тройного шарнира (обозначен «j₃»).

На фиг. 4 представлен вариант устройства подвижной механической системы сейсмозащиты здания, выполненного в виде шарнирно-рычажного распорного механизма, в котором плоская кинематическая цепь составлена из двух трехшарнирных звеньев 29, 30 и шести двухшарнирных звеньев 31, 32, 33, 34, 35 и 36, соединенных между собой посредством шести двойных цилиндрических шарниров (обозначены j₂) и двух противоположно установленных поворотных гидроцилиндров 37 и 38, в которых шток с поршнем 39 одного гидроцилиндра 37 установлен раздельно со штоком с поршнем 40 другого гидроцилиндра 38.

Во всех представленных на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 вариантах выполнения устройства сейсмозащиты образованный звеньями шарнирно-рычажного распорного механизма его наружный контур плоской кинематической цепи равен внутреннему контуру стен здания.

Работа представленного устройства сейсмозащиты строительных зданий заключается в следующем. После установки во внутренний периметр стен здания устройства его сейсмозащиты в виде шарнирно-рычажного распорного механизма (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4) при повороте его ведущего звена 2 (фиг. 1) или при подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 10 (фиг. 2) или при одновременной подаче рабочей жидкости в поршневые полости обоих гидроцилиндров 25, 26 и 37, 38 (в устройстве на фиг. 3 и фиг. 4) внутри стен здания на установленном шарнирно-рычажном механизме создается распорное противодействие его звеньев на стены здания. В результате этого стены строительного здания с таким распорным механизмом могут выдержать в 2-3 раза большие внешние динамические нагрузки от внешней ударной волны и от сейсмического воздействия.

Достигаемый в предлагаемой стержневой конструкции сейсмостойких сооружений положительный эффект заключается в следующем:

1. За счет создаваемого внутри стен здания силовыми приводами шарнирно-рычажного устройства сейсмозащиты дополнительного распорного противодействия стены строительного здания могут выдержать (без их разрушения) в 2-3 раза большие динамические нагрузки от внешней ударной волны и от сейсмического воздействия.

2. Создаются стабильные и не зависящие от времени эксплуатации сооружений и от температур снаружи здания характеристики сейсмозащиты.

3. Неограниченная область применения в строительстве сооружений предлагаемого шарнирно-рычажного распорного устройства сейсмозащиты, особенно для зданий в зоне вечной мерзлоты (в отличие от известных по патенту RU 2200810 и патенту Японии JP №5129324), где установленные в грунт снаружи здания подвижные связи столбчатых фундаментов в условиях низких температур теряют свои упругие свойства и эффективность сейсмозащиты строительных сооружений.

1. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания, содержащая устройство для защиты здания от сейсмического воздействия, отличающаяся тем, что устройство для защиты здания от сейсмического воздействия выполнено в виде устанавливаемого внутри стен здания многозвенного шарнирно-рычажного распорного механизма, замкнутая кинематическая цепь которого составлена из многошарнирных звеньев и одноподвижных вращательных кинематических пар с параллельными осями вращения, а образованный звеньями наружный контур кинематической цепи равен внутреннему контуру стен здания.

2. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания по п. 1, отличающаяся тем, что многозвенный шарнирно-рычажный распорный механизм выполнен в виде плоской кинематической цепи, состоящей из восьми подвижных двухшарнирных звеньев, соединенных между собой посредством четырех двойных цилиндрических шарниров и образующих внутри кинематические цепи три замкнутых четырехсторонних контура.

3. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания по п. 1, отличающаяся тем, что многозвенный шарнирно-рычажный распорный механизм выполнен в виде плоской кинематической цепи, состоящей из шести подвижных двухшарнирных звеньев и четырех двойных цилиндрических шарниров, два из которых соединены между собой посредством поворотного гидроцилиндра, внутри которого между штоком и поршнем, и дном гидроцилиндра установлена пружина сжатия.

4. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания по п. 1, отличающаяся тем, что многозвенный шарнирно-рычажный распорный механизм выполнен в виде плоской кинематической цепи, состоящей из шести подвижных двухшарнирных звеньев, соединенных между собой посредством четырех установленных по периметру цепи двойных цилиндрических шарниров, одного расположенного внутри цепи тройного цилиндрического шарнира и двух противоположно расположенных поворотных гидроцилиндров, содержащих соединенные между собой штоки с поршнями.

5. Подвижная механическая система сейсмозащиты здания по п. 1, отличающаяся тем, что многозвенный шарнирно-рычажный распорный механизм выполнен в виде плоской кинематической цепи, состоящей из двух трехшарнирных звеньев и шести двухшарнирных звеньев, соединенных между собой посредством шести двойных цилиндрических шарниров и двух противоположно установленных поворотных гидроцилиндров, в которых шток с поршнем одного гидроцилиндра установлен раздельно со штоком с поршнем другого гидроцилиндра.

Изобретение относится к космической строительной технике. На естественном космическом объекте (1) размещают искусственный объект (2), обнесенный несущей структурой (3) с несущей поверхностью (4), на которую, после её раскрытия, укладывают заполненные реголитом оболочки (5).

Распределённая система автоматизированных пунктов спасания // 2718853

Изобретение относится к классу систем обеспечения безопасности жизнедеятельности населения. Распределенная система автоматизированных пунктов спасания включает соединенные между собой по топологии «активная звезда» сервер, процессор, базу данных, модуль электропитания, модуль коммутации, через который по беспроводному или проводному протоколу подключено множество автоматизированных пунктов спасания, каждый из которых представляет собой корпус в виде прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого оборудована дверью, внутри корпуса установлен блок энергопитания и мини-процессор, к которому по топологии «активная звезда» подключены сервер, установленные на боковых гранях дисплеи для вывода изображений и акустические динамики для вывода звука, установленные на верхней грани блок коммутации, четыре камеры наружного наблюдения, обеспечивающие круговой обзор местности, датчик барометрического давления, датчик звукового давления, датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха, датчик радиации, датчик задымления, газоанализатор, датчик ультрафиолетового излучения, датчик силы ветра, причем мини-процессор выполнен с возможностью автоматизированного распознавания лиц с изображений, фиксируемых видеокамерами, процессор выполнен с возможностями связывания распознанных лиц с профилями в социальных сетях, извлечения информации об увлечениях и хобби, связывания с этой информацией видео- аудиоконтента и последующей передачи его для вывода на дисплеи.

Светопрозрачная конструкция, обеспечивающая сброс избыточного давления внутри помещения (варианты) // 2715937

Изобретение относится к области строительства, а именно к светопрозрачным конструкциям, обеспечивающим взрывобезопасность помещения, где данная конструкция установлена, путем сброса избыточного давления из помещения при взрыве.

Конструкция сейсмической защиты для панельных перегородок // 2705640

Изобретение относится к области панельных перегородок, а именно к защитной конструкции для ограничения повреждения панельных перегородок, вызванного землетрясениями.

Заглубленный пункт управления комбинированного базирования // 2686765

Изобретение относится к строительству в области военного дела, а именно к убежищам, защищающим от воздушного нападения, которое может быть использовано при инженерном оборудовании позиций и районов длительного расположения войск для повышения живучести и защиты личного состава и специальной техники.

Мобильное средство защиты людей от лесного пожара // 2683736

Изобретение относится к техническим средствам спасения людей при окружении лесным пожаром, а также в других ситуациях, когда невозможно предотвратить попадание людей в очаг горения.

Несущая опора // 2665772

Несущая опора (10; 31) содержит тело (12) скольжения с основанием и выпуклой поверхностью скольжения, изогнутой в форме сегмента шара, а также гнездо (14), предназначенное для удержания тела (12) скольжения с возможностью перемещения, причем гнездо (14) имеет вогнутую приемную поверхность, изогнутую в форме сегмента шара, и по меньшей мере частично охватывает поверхность скольжения тела (12) скольжения.

Войсковое фортификационное сооружение для арктических регионов // 2651736

Изобретение относится к области военного дела, а более конкретно к войсковым фортификационным сооружениям промышленного изготовления, применяемым в неблагоприятных природно-климатических условиях Крайнего Севера и Арктики, с целью повышения в короткие сроки уровня комфортности для жизнедеятельности, работы и отдыха личного состава, выполняющего боевые задачи в отрыве от мест постоянной дислокации основных войсковых формирований.

Система защиты строительных конструкций от сверхнормативных взрывных, ударных и сейсмических воздействий // 2649207

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для защиты и обеспечения живучести строительных конструкций при неоднократных сверхнормативных динамических воздействиях.

Гаситель вибраций для сборных складов и аналогичных сооружений // 2648784

Изобретение относится к гасителю вибраций для сборных складов и других подобных сооружений. Гаситель вибраций для сборных складов и сооружений аналогичной конструкции содержит жесткий кронштейн, имеющий по существу плоский боковой фланец, на котором выполнена по существу прямолинейная продольная канавка или паз, и выполненный с возможностью жесткого закрепления на перемычке или колонне вблизи перекрывающей балки или вблизи вставной панели, так, чтобы указанный боковой фланец был обращен к боковой стороне перекрывающей балки или к поверхности вставной панели, а продольная канавка или паз были локально по существу параллельны продольной оси перекрывающей балки или продольной оси вставной панели; подвижный ползун, который с возможностью скольжения взаимодействует с продольной канавкой или пазом, выполненной на указанном боковом фланце, и выполнен с возможностью жесткого закрепления на перекрывающей балке или на вставной панели; и деформируемый соединительный элемент с упругопластическими характеристиками, который выполнен с возможностью соединения подвижного ползуна жестким образом с кронштейном и с возможностью упругопластической деформации в результате любого перемещения подвижного ползуна вдоль продольной канавки или паза кронштейна.

Многоуровневая сейсмостойкая автостоянка // 2731009

Изобретение относится к области зданий и сооружений, в частности к многоуровневым зданиям автостоянок. Целью настоящего изобретения является повышение экономичности, вместимости и сейсмостойкости здания автостоянки.