Многоэтажное сейсмостойкое здание

 

L МНОГОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ, включающее несущий ствол, . оголовок, установленный на несущем стволе, этажные конструкции, подвешенные к оголовку посредством подвесок и упругих элементов, установленные с зазором относительно ствола и с возможностью одновременного перемещения вдоль и вокруг ствола, и амортизаторы, размещенные в зазоре между стволом и этажными конструкциями, отличающееся тем, что, с целью повыщения сейсмостойкости, здания, оголовок выполнен с сферической опорной поверхностью, взаимодействующей с ответной опорной поверхностью на конце ствола, и установлен с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях . 2. Здание по п. 1,отличающсе с я тем, что оголовок вьтолнен с радиально расположенными консольными балками, (О на концах которых закреплены подвески. О) о 01

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИК (l 9) (111

15114 Е 04 Н 9/02

FC".;:(,"51 6»- - - Я

1 ). ° Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54) (57) 1. МНОГОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ, включающее несущий ствол, ° оголовок, установленный на несущем стволе, этажные конструкции, подвешенные к оголовку с

° °

Ф °

Ъю (21) 3718469/29 — 33 (22) 29.03.84 (46) 30.08.85. Бюл. У 32 (72) В. И. Щербина и Л. П. Тимофеенко (71) Научно-исследовательский институт автоматизированных систем планирования и управления в строительстве, (53) 699.841 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1055844, кл. Е 04. В 1/34, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 477227, кл. Е 04 Н 9/02, 1971. посредством подвесок и упругих элементов, установленные с зазором относительно ствола и с возможностью одновременного перемещения вдоль и вокруг ствола, и амортизаторы, раз. мещенные в зазоре между стволом и этажными конструкциями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения сейсмостойкости. здания, оголовок выполнен с сферической опорной поверхностью, взаимодейетвующей с ответной опорной поверхностью на конце ствола, и установлен с возможностью поворота в вертикальной н горизонтальной плоскостях.

2. Здание по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оголовок выполнен с радиально расположенными консольными балками, на концах которых закреплены подвески.

1176052

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении сеУсмостойких зданий башенного типа с несущим центральным ядром, в частности многоэта>кных зданий с подвесными .этажами. 5 ,Цель изобретения. — повышение сейсмостойкости здания, На фиг. 1 схематически изображено здание, разрез; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1; на фиг. 3 — узел соединения оголов-1ц ка со стволом; на фиг. 4 — схема работы (деформирования) здания при действии сейсмического толчка с горизонтальной и вертикальной составляющими, Много этажное здание включает центральный несущий ствол 1, установленный на фундаменте 2, оголовок 3 и подвешенные к нему с HoMoIgbIo подвесок

4 этажные конструкции 5, объединенные между собой в жесткий блок 6, Оголовок 3 20 со сферической опорной поверхностью 7, взаимодействующей с ответной поверхностью 8 на конце ствола 1. Поверхности 7 и 8 покры.. ты антифрикционным материалом, например на основе полисилоксановых соединений. Ого- 25 ловок 3 имеет радиально расположенные консольные балки 9, на концах которых установлены упругопластические опорные элементы 10 подвесок 4. Для изготовления элементов 10 могут быть использованы набо- 311 ры тарельчатых пружин. Между этажными конструкциями 5 и стволом 1 размещены амортизаторы 11 и включаюшиеся связи 12.

Здание монтируют следующим образом.

После изготовления фундамента 2 возводят 3 несущий ствол 1, например, методом скользящей опалубки. На конце ствола 1 выполняют опорное гнездо для оголовка 3. Затем монтируют на стволе оголовок 3 с консольными балками 9. На отметках первого, вто- 4п рого и третьего этажей осуществляют монтаж пространственных этажных конструкций 5, осуществляя по мере их ступенчатого подъема с помощью трособлочной системы и лебедок отделку и оборудование этажей до полной готовности. При .этом появляется возможность применить на указанных постах методы механизированной отделки и оборудования, включая применение манипуляторов (роботов) . !

Здание обладает. повышенной сейсмостойкостью при толчках большой интенсивности, связанных со значительными перемещениями. основания. Указанная сейсмостойкость обеспечивается конструктивными особенностями здания и объясняется следующими физическими явлениями.

При действии сейсмического толчка фундамент 2 совместно с нижней частью ствола 1 получает перемещение и занимает некоторое новое положение по отношению к состоянию покоя (на фиг. 4 последнее показано пунктиром). В результате толчка выключаются из работы связи 12, препятствующие колебательным движениям блока 6 s нормальных условиях эксплуатации здания. Вертикальная и горизонтальная составляющие толчка передаются через ствол 1 на оголовок 3 и затем на .блок 6. При этом горизонтальная составляющая гасится эа счет деформирования ствола

1, а вертикальная — за счет деформирования консольных балок 9 оголовка 3, упругопластических опорных элементов 10 подвесок 4 и самих подвесок 4. В результате блок 6 за время действия толчка получает незначительные перемещения и, следовательно, в этажных конструкциях 5 не возникает опасных перегрузок. Высокая степень гашения горизонтальной составляющей толчка обеспечивается благодаря наличию шарнирного соединения верхней части ствола 1 с оголовком 3. Выполнение оголовка 3 со сферической опорной поверхностью 7 и свободная установка его на ответную опорную поверхность 8 на конце ствола 1 практщески полностью исключает угловые перемещения оголовка 3 при изгибнокрутильных колебаниях ствола 1 в процессе сейсмического воздействия, поскольку обеспечивается свободный поворот верхней части ствола 1 относительно оголовка 3 в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Оголовок 3 при сейсмическом воздействии на здание остается в горизонтальном положении, а линейные перемещения его в вертикальной и горизонтальной плоскостях не приводят к перекосу и скручиванию блока этажей 6, что значительно повышает сейсмостойкость этажных конструкций 5. Узел опирания оголовка на верхнюю часть ствола 1 на самом деле представляет собой сферический шарнир, который при сейсмическом воздействии не только создает благоприятные условия работы для этажных конструкций 5 и несущего ствола 1, но и выполняет функции фрикционното демпфера. Энергия колебаний затрачивается на преодоление силы трения между взаимодействующими сферическими опорными поверхностями 7, 8 оголовка 3 и верхней части ствола 1, что обеспечивает быстрое затухание колебаний, Указанный демпфер характеризуется высокой эффективностью работы даже при самых малых значениях коэффициента трения взаимодействующих опорных поверхностей 7, 8 оголовка 3 и верхней части ствола 1, поскольку обеспечивается большая сила прижатия сферических поверхностей, создаваемая собственной массой блока этажей 6 и оголовка 3.! 176052

Покрытие опорных сферических поверхностей 7,8 оголовка 3 и верхней части ствола

1 антифрикционным материалом позволяет уменьшить влияние защемления верхней части ствола 1 и обеспечить включение в работу шарнирного узла опирания оголовка как фрикционного демпфера при относительно низких значениях сейсмических нагрузок, 25 что повышает сейсмостойкость здания..Наличие шарнирного соединения верхней части ствола 1 с оголовком 3 практически исключает при сейсмическом воздействии влияние защемления верха ствола 1 и дает стволу 1 свободу деформирования, что повышает предельную горизонтальную деформативность ствола 1, уменьшает сейсмические усилия в его сечениях и увеличивает надежность работы в условиях землетрясения.

Установка на головке упругопластических 10 опорных элементов 10 и закрепление к ним верхних концов подвесок 4 позволяет уменьшить величины максимальных сейсмических нагрузок в стволе 1, оголовке 3 и этажных конструкциях 5 при интенсивных вертикальных 1g толчках. Это обеспечивается включением опорных элементов 10 подвесок 4 при некоторых расчетных значениях нагрузок на них в пластическую стадию работы, когда происходит деформирование опорных элементов 10 без возрастания воспринимаемых ими нагрузок.

Конструктивное выполнение упругопластических опорных элементов 10 может быть различным: в виде набора тарельчатых пружин, в виде свободно опертых однопролетных балок и т.д. Главное, чтобы для изготовления опорных элементов был применен материал, обладающий большим, запасом пластических деформаций, .и были предусмотрены необходимые конструктивные меры, обеспечивающие при определенных расчетных нагрузках работу опорных элементов в пластической стадии.

Выполнение оголовка 3 с радиально расположенными консольными балками 9 и за репление подвесок 4 на концах балок 9 позволяет осуществить конструктивно простым способом гашение вертикальных сейсмических нагрузок, передаваемых на блок этажей 6, Каждая консольная балка 9 оголовка 3 обладает повышенной деформативностью и работает при сейсмическом воздействии на здание как амортизатор, Консольные балки 9 являются элементами оголовка 3 и одновре-. менно служат амортизаторами, к которым закреплены подвески 4. Балки 9 целесообразно изготавливать иэ упругопластического материала и предусматривать при сейсмическом воздействии на здание работу балок 9 пластической стадии.

Установка выключаюшихся связей 12 между стволом 1 и конструкциями этажей

5 предотвращает колебания блока 6 этажей, подвешенного на амортизаторах, в нормальных условиях эксплуатации здания и тем самым повышает комфортность здания (уменьшаются вибрации от ветровых нагрузок и микросейс. мов).

1176052

Фиг3

Составитель Г. Иванова

Техред М. Надь Корректор 3Т. бескид

Редактор М. Келемеш

Тираж 696

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Заказ 5322/35

Подписное

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