Многоэтажное сейсмостойкое здание

Изобретение относится к строительству, а именно к многоэтажным зданиям, возводимым в сейсмических районах. Данная конструкция сейсмозащиты относится к многоэтажным сейсмостойким зданиям. Технический результат заключается в повышении устойчивости и надежности эксплуатации здания при широком диапазоне изменений колебаний грунта при землетрясениях средней интенсивности (7-8 баллов). Многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно-жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа с системой выключающихся связей, размещенных между ребрами фундаментной плиты и конструкциями верхней части подземного этажа, причем фундаментная плита выполнена с ребрами, на которые оперты стойки нижнего этажа, и имеет габаритные размеры в плане, превышающие габаритные размеры здания, а образующиеся при этом консольные части пригружены слоем грунта, кроме того, здание снабжено дополнительным наружным ограждением и демпфирующим элементом, причем дополнительное наружное ограждение установлено на консольные выступы фундаментной плиты по периметру нижнего подземного этажа здания с образованием замкнутой полости, заполненной жидкостью и газом с регулируемым давлением, а демпфирующий элемент размещен в верхней части полости между дополнительным ограждением и ограждением нижнего этажа. Система выключающихся связей поземной части здания выполнена комбинационной в виде пакета хрупких и пластических вантов-связей, имеющих разные пороги включения и разрушения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Данная конструкция сейсмозащиты относится к многоэтажным сейсмостойким зданиям. Цель работы - повышение устойчивости здания за счет ограничения его смещений и поворотов. Верхние этажи 1 оперты на гибкие в горизонтальном направлении стойки 2 нижнего этажа 3. Последний снабжен системой выключающихся связей 4. Стойки 2 оперты на ребра 6 фундаментной плиты 5. Над консольными выступами 7 по периметру подземного этажа 3 здания образована замкнутая полость 11, которая заполнена жидкостью 12 и газом 13 с регулируемым давлением, перегружена грунтом 8 и перекрыта в верхней части демпфирующим элементов 10 (фиг.1)

Разработка относится к строительству, а именно к многоэтажным зданиям, возводимым в сейсмических районах.

Уровень техники.

Известна комплексная система сейсмозащиты здания или сооружения по патенту №2512054 (Заявка: 2012145680/03, от 25.10.2012. Опубликовано: 10.04.2014 Бюл. №10), включающая сейсмостойкое здание замкнутого типа на пространственной фундаментной платформе со скользящим слоем в основании, имеющей верхнюю и нижнюю плиты, скрепленные ребрами, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит автоматически управляемую систему-предохранитель с сейсмозащитным устройством, повышающую сейсмостойкость здания и обеспечивающую его сейсмозащиту в аварийной ситуации, автоматически управляемая система-предохранитель содержит проводную или беспроводную быстродействующую связь между сейсмостанцией наблюдения, находящейся на удаленном расстоянии от здания, и размещенным в здании модулем управления, воспринимающим аварийный сигнал с сейсмостанции и передающим его актуаторам, размещенным в полостях фундаментной платформы, при этом актуаторы выполнены в виде напорных баллонов со смазывающей жидкостью и снабжены запорными элементами, взаимодействующими с модулем управления и срабатывающими по управляющему решению при получении аварийного сигнала от сейсмостанции впрыскиванием дозированной порции смазки в скользящий слой под фундаментной платформой здания, нижняя плита которой снабжена отверстиями или решетками, а скользящий слой, являющийся амортизатором сейсмического воздействия, образован из нескольких слоев полимерной пленки, верхние из которых выполнены перфорированными с отверстиями, пропускающими смазывающую жидкость внутрь между верхними слоями пленки, а нижние слои непроницаемы.

Недостатком этого аналога является тот факт, что платформа имеет относительно большую жесткость на растяжение в вертикальном направлении и малую жесткость на изгиб, поэтому такая система сейсмоизоляции обеспечивает защиту здания преимущественно от горизонтальных составляющих сейсмических воздействий.

Известно многоэтажное сейсмостойкое здание (по авторскому свидетельству №1310505 А2, опубл. 1987.05.15.) и сейсмостойкое здание (по авт.св. №625012 A1, опубл. 1978.09.25) с пространственно жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа с системой выключающихся связей и фундаментную плиту, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости здания за счет ограничения его смещений и поворотов, здание снабжено дополнительным наружным ограждением и демпфирующим элементом, причем дополнительное наружное ограждение установлено на консольные выступы фундаментной плиты по периметру нижнего подземного этажа здания с образованием замкнутой полости, заполненной жидкостью и газом с регулируемым давлением, а демпфирующий элемент размещен в верхней части полости между дополнительным ограждением и ограждением нижнего этажа. Техническое решение принято в качестве прототипа.

Цель разработки - повышение сейсмостойкости здания при неполной сейсмологической информации.

Технический результат заключается в повышении устойчивости и надежности эксплуатации здания при широком диапазоне изменений колебаний грунта при землетрясениях средней интенсивности (7-8 баллов) за счет того, что подземная часть здания оснащена дополнительной системой комбинаций хрупких и пластических вантов-связей, установленных с разными порогами включения и разрушения и обеспечивающих самонастраивание системы за счет каскадного срабатывания и разрушения резервных элементов (вантов-связей).

Раскрытие сущности изобретения и краткое описание чертежей.

На чертежах схематически изображено многоэтажное сейсмостойкое здание.

1 - ванты-связи свойственно за пределами упругости хрупко-скачкообразно разрушаться

1' - ванты-связи свойственно упруго-пластически деформироваться

2 - гибкие в горизонтальном направлении стойки

3 - нижний подземный этаж

4 - хрупкие ванты-связи

4' - пластически ванты-связи

5 - фундаментная плита

6 - ребра, на которые оперты стойки 2

7 - консольные выступы

8 - грунт

9 - наружные ограждения

10 - демпфирующий элемент

11 - замкнутые полости

12 - жидкость

13 - газ

14 - ограждение

15 - конструкции верхней части подземного этажа

Многоэтажное сейсмостойкое здание включает в себя рамно-связевой пространственный каркас, оснащенный комбинационными вантами-связями 1 и 1' (фиг.3, 4), с разными механическими характеристиками. Части вантов-связей типа 1 свойственно за пределами упругости хрупко-скачкообразно разрушаться, а другой - 1' упруго-пластически деформироваться (фиг.1, 2). Выбор такого технического решения обусловлен тем, что хрупко-скачкообразно разрушающиеся элементы непосредственно воспринимают сейсмические удары, а пластически деформирующиеся элементы - сейсмические толчки.

Несущие элементы наземной части дополнительно оперты на гибкие в горизонтальном направлении стойки 2 нижнего подземного этажа 3 с дополнительной системой (пакет) комбинацией хрупких и пластических вантов-связей 4,4' (фиг.3, 4). Фундаментная плита 5 выполнена с ребрами 6, на которые оперты стойки 2 нижнего этажа 3, и имеющие консольные выступы 7 за габариты здания, перегруженные грунтом 8. Подземная часть здания имеет дополнительные наружные ограждения 9, установленные на консольные выступы 7 фундаментной плиты 5 по периметру подземного этажа 3 здания с образованием замкнутой полости 11, заполненной жидкостью 12 и газом 13 с регулируемым давлением. В верхней части полости 11 между дополнительным ограждением 9 и ограждением 14 нижнего этажа 3 размещен демпфирующий элемент 10. Система выключающихся связей 4,4' установлена между ребрами 6 фундаментной плиты 5 и конструкциями 15 верхней части подземного этажа.

Осуществление изобретения.

Система работает следующим образом:

1) При слабых землетрясениях грунт 8 над консольными выступами 7 фундаментной плиты 5 совместно с регулируемым давлением внутри полости 11 ограничивают недопустимые смещения и повороты здания, за счет чего повышаются поглощающие свойства системы и обеспечиваются сейсмостойкость здания.

2) При землетрясениях средней интенсивности включаются в работу комбинированные ванты-связи 4,4', которые имеют меньший порог срабатывания и разрушения, чем ванты-связи 1,1'. Пакет комбинационной системы вантов-связей 4,4' имеет переменный порог срабатывания и повреждения. При достижении порога повреждения разрушается часть вантов-связей, имеющих меньший порог повреждений. В дальнейших циклах сейсмических колебаний постепенно разрушаются комбинационные ванты-связи, имеющие больший порог срабатывания и разрушения (фиг.3, 4).

Таким образом, пакет комбинационной системы вантов-связей устанавливается каскадными выходами резервных элементов, обеспечивая самонастраивание системы (живучесть здания), при широком диапазоне изменения параметров сейсмических воздействий. Разрушенные элементы подвального этажа могут быстро восстанавливаться с незначительными затратами.

3) При сильных и разрушительных землетрясениях в работу включается система комбинационных вантов-связей 1,1' основного каркаса (фиг.4). Пакет вантов-связей 1,1', имеет большие пороги срабатывания и разрушения, чем система 4,4'. Однако система 1,1', тоже устанавливается разными порогами разрушения, что обеспечивает живучесть здания при широком диапазоне изменения параметров внешнего сейсмического воздействия.

Сильные и разрушительные землетрясения сопровождаются интенсивными сейсмическими ударами и толчками. Сейсмические удары характеризуются мгновенным скачкообразным нарастанием (скорости) функции переноса движения. Сейсмические толчки характеризуются изменением силовой функции (нарастание ускорения).

При интенсивных сейсмических ударах непосредственно срабатывают и разрушаются хрупкие ванты-связи 1 (условно назовем типа i), при этом происходит отток значительной части энергии сейсмических ударов, приходящих на здание.

При интенсивных сейсмических толчках непосредственно срабатывают упруго-пластические связи 1' (условно назовем типа j). Образуются площади течения пластических связей, что способствует оттоку энергий сейсмических толчков, приходящих на здание.

Был произведен расчет 14-ти этажного здания, оснащенного комбинационными вантами-связями, как наземной, так и подземной части каркаса (фиг.3). Внешние сейсмические воздействия принимались акселерограммы 7-ми 8-ми балльных землетрясений. При срабатывании и разрушении комбинационной системы вантов-связей, сейсмические нагрузки значительно уменьшаются. На фиг.5, 6 приведены графики изменения безразмерного коэффициента сейсмических сил в зависимости от безразмерного коэффициента периодов при разрушении комбинационной системы вантов-связей. Как видно из графиков, в зависимости от степени разрушений вантов-связей, сейсмические нагрузки значительно уменьшаются: 20-25% и 30-40% соответственно в семи и восьми балльных зонах.

После землетрясения разрушенные связи могут быть восстановлены.

При монтаже связи устанавливаются в пластиковых трубках, имеют специальные участки доступа к разрушенным местам, и могут быть быстро восстановлены без особых затрат.

Таким образом, при сильных и разрушительных землетрясениях происходит каскадное разрушение комбинационных вантов-связей, поглощается значительная часть сейсмических воздействий, обеспечивая живучесть и сейсмостойкость здания в широком диапазоне изменения параметров колебания грунта.

Многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно-жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа с системой выключающихся связей и фундаментную плиту, причем фундаментная плита выполнена с ребрами, на которые оперты стойки нижнего этажа, и имеет габаритные размеры в плане, превышающие габаритные размеры здания, а образующиеся при этом консольные части пригружены слоем грунта; кроме того, здание снабжено дополнительным наружным ограждением и демпфирующим элементом, причем дополнительное наружное ограждение установлено на консольные выступы фундаментной плиты по периметру нижнего подземного этажа здания с образованием замкнутой полости, заполненной жидкостью и газом с регулируемым давлением, а демпфирующий элемент размещен в верхней части полости между дополнительным ограждением и ограждением нижнего этажа, отличающееся тем, что:

1) с целью повышения устойчивости и надежности эксплуатации здания при широком диапазоне изменений колебаний грунта при землетрясениях средней интенсивности (7-8 баллов) подземная часть здания оснащена дополнительной системой (пакет) комбинаций хрупких и пластических вантов-связей 4,4', причем они устанавливаются разными порогами включения и разрушения, что обеспечивает самонастраивание системы (живучесть здания) за счет каскадного срабатывания и разрушения резервных элементов (вантов-связей), причем разрушением хрупких связей компенсируются нагрузки от сейсмических ударов, а пластических связей - нагрузки от сейсмических толчков;

2) многоэтажное сейсмостойкое здание по п. 1, отличающееся тем, что с целью обеспечения устойчивости и надежности эксплуатации за счет ограничения его смещений и поворотов при сильных землетрясениях (9 и >9 баллов), а также сильных сейсмических ударах и толчках каждый ярус наземного каркаса оснащен системой комбинационных вантов-связей, которые имеют больший порог срабатывания и разрушения при многоцикличеких воздействиях.

1. Многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно-жесткими верхними этажами, опертыми на гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа с системой выключающихся связей, размещенных между ребрами фундаментной плиты и конструкциями верхней части подземного этажа, причем фундаментная плита выполнена с ребрами, на которые оперты стойки нижнего этажа, и имеет габаритные размеры в плане, превышающие габаритные размеры здания, а образующиеся при этом консольные части пригружены слоем грунта, кроме того, здание снабжено дополнительным наружным ограждением и демпфирующим элементом, причем дополнительное наружное ограждение установлено на консольные выступы фундаментной плиты по периметру нижнего подземного этажа здания с образованием замкнутой полости, заполненной жидкостью и газом с регулируемым давлением, а демпфирующий элемент размещен в верхней части полости между дополнительным ограждением и ограждением нижнего этажа, отличающееся тем, что система выключающихся связей поземной части здания выполнена комбинационной в виде пакета хрупких и пластических вантов-связей 4, 4', имеющих разные пороги включения и разрушения.

2. Многоэтажное сейсмостойкое здание по п. 1, отличающееся тем, что каждый ярус наземного каркаса оснащен системой комбинационных вантов-связей, имеющих больший порог срабатывания и разрушения при многоциклических воздействиях, чем ванты-связи 4, 4' подземной части здания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области фортификации и может быть использовано в качестве шахтного сооружения в районах высокой сейсмической активности. Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости включает вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой.

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.

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.

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

Изобретение относится к области панельных перегородок, а именно к защитной конструкции для ограничения повреждения панельных перегородок, вызванного землетрясениями. Предлагается конструкция сейсмической защиты (100) для защиты панельной перегородки (190), при этом конструкция сейсмической защиты (100) содержит: первую стойку (110) и вторую стойку (120), при этом первая стойка (110) установлена на соседней стене (150), а вторая стойка (120) расположена на расстоянии от первой стойки так, что защитная панель установлена на первой стойке и второй стойке, и клин (140), установленный и расположенный на второй стойке (120) так, что защитная панель (130), установленная на первой и второй стойках, выталкивается по меньшей мере частично из плоскости панельной перегородки (190) посредством клина при возникновении заданного уровня сейсмического напряжения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу возведения крупнопанельных зданий для строительства в обычных условиях и сейсмоопасных районах. Изобретение направлено на снижение трудоемкости монтажа несущих стен крупнопанельных зданий, повышение надежности и прочности стыка соединяемых конструкций.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к причальным сооружениям. Предложено причальное сооружение мостового типа, характеризующееся тем, что опоры, состоящие из фундаментной плиты, нескольких последовательно монтируемых железобетонных пустотелых массивов, засыпаемых песчано-гравийной смесью, и железобетонная плита верхнего строения связываются между собой вертикальными арматурными каркасами, а на горизонтальных поверхностях фундаментных плит и каждого массива выполнены бетонные шпонки и соответствующие им углубления, что обеспечивает работу опор и плиты верхнего строения как единой омоноличенной конструкции.

Изобретение относится к области строительства, а именно к строениям из панельных конструкций. Технический результат изобретения - повышение прочности строения при экстремальных воздействиях.

Изобретение относится к техническим средствам спасения людей при окружении лесным пожаром, а также в других ситуациях, когда невозможно предотвратить попадание людей в очаг горения. Мобильное средство защиты людей от лесного пожара имеет полую оболочку, выполненную в виде полусферы, снаружи укрытую слоями материалов с различными свойствами защиты от термических воздействий пожара, а внутри полая оболочка корпуса сверху вниз по кругу разделена перегородками из воздухонепроницаемой ткани, которые образуют отдельные полости, сообщающиеся между собой воздушными переходами поочередно сверху и снизу конструкции в виде лабиринта, и снабжена клапаном контроля давления и спуска воздуха, причем дно корпуса имеет юбку с отверстиями для фиксации средства на поверхности земли.

Убежище // 2670010
Изобретение относится к технике предотвращения последствий землетрясений и направлено на уменьшение времени возведения убежища за счет оснащения каркаса блочной замкнутой конструкцией. В убежище, содержащем основное помещение в виде сейсмостойкой конструкции, имеющей соединенные между собой стены, перекрытие и основание, выполненные из связанных между собой бетонных армированных панелей, вход, оснащенный шлюзом, и систему жизнеобеспечения, основное помещение оснащено блочной быстровозводимой сейсмостойкой конструкцией, содержащей соединенную в единую конструкцию систему блоков и соединительных элементов, она состоит из элементов, выполненных в виде блоков, одни из которых выполнены в виде прямоугольного параллелепипеда с пазами, выполненными на четырех гранях параллелепипеда, в плоскости его симметрии, при этом пазы выполнены с цилиндрическими отверстиями под внешний диаметр цилиндрического корпуса соединительного элемента, а другие блоки сопряжены с первыми и выполнены в виде прямоугольного параллелепипеда с шипами, выполненными на четырех гранях параллелепипеда, при этом шипы выполнены с цилиндрическими отверстиями под внешний диаметр цилиндрического корпуса соединительного элемента, причем поверхности пазов и шипов являются эквидистантными, конгруэнтными и равновеликими и соединяются в блочную быстровозводимую конструкцию посредством соединительных элементов, причем соединительный элемент для блоков сейсмостойкого сооружения состоит из упругого цилиндрического корпуса, с закрепленными по его торцам установочными дисками, при этом полость цилиндрического корпуса заполнена демпфирующим материалом, а корпус выполнен из двух фланцевых оппозитно расположенных и соосных цилиндрических резьбовых втулок с жестко прикрепленными к их торцевой части установочными дисками, на которых выполнены элементы для резьбового соединения втулок в единый цилиндрический корпус, и выполнен из упругого материала, например из упругой пружинной стали, полость которого заполнена демпфирующим материалом, например вибродемпфирующей мастикой типа «ВД-17», а внутри цилиндрического корпуса соединительного элемента соосно и коаксиально ему расположен упругий сердечник, вдоль оси которого жестко закреплены по всей длине полости, демпфирующие диски, при этом крайние диски закреплены с установочными дисками из вибродемпфирующего материала, при этом в полостях между дисками расположены винтовые цилиндрические пружины.

Изобретение относится к защитным сооружениям для защиты строений от сейсмических воздействий. Экран для защиты сооружений от вертикальных, горизонтальных и крутильных сейсмических воздействий включает размещенную вокруг сооружения траншею, перекрытую демпфирующей прокладкой из поглощающего колебания материала, причем траншея заполнена жидкостью и газом с возможностью регулирования их давления и величины сухого трения.
Наверх