Сборная сейсмоизолирующая опора здания

 

Изобретение касается выполнения сейсмоизолирующей опоры здания и позволяет снизить сейсмическую нагрузку на надопорную часть здания. Сейсмо- , изолирующая опора состоит из опорного блока 1 со стаканом. 2, стойки 3, ростверка 4 и демпферной плиты 5. Стойка установлена в опорного блока с возможностью качания и меет на нижнем торце выступ 10. Демпфер .размещен на верхней поверхности опор--- ного блока и выполнен с центральным отверстием, соосным стакану. В отвер - стии демпфера размещен ростверк, который на нижней поверхности имеет выс

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COLiHAllHCTH×ECHÈX

РЕСПУБЛИК

Бо (584 Е 02 D 27/34 .Е 04 Н 9 02

К А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПОДБЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4185183/29-33 (22) 21. 01. 87 (46) 30. 10.88, Бюл. У 40 (71) Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А.Кучеренко (72) А.М.Курзанов, Н.Н. Складнев и Л.А.Латышев (53) 624. 159. 11 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 316817, кл. Е 02 П 27/34, 1966.

Авторское свидетельство СССР

9 554386, кл. E 02 D 27/34, 1972.

;(54) СБОРНАЯ СЕЙСМОИЗОЛИРУЮЩАЯ ОПОРА ЗДАНИЯ (57) Изобретение касается выполнения сейсмоизолирующей опоры здания и позволяет снизить сейсмическую нагрузку на надопорную часть здания. Сейсмоизолирующая опора состоит из опорного блока 1 со стаканом 2, стойки 3, ростверка 4 и демпферной плиты 5.

Стойка установлена в стакане опорногО блока с возможностью качания и меет на нижнем торце выступ 10. Демпфер размещен на верхней поверхности опорного блока и выполнен с центральным отверстием, соосным стакану. В отверстии демпфера размещен ростверк, который на нижней поверхности имеет выс6

1434033 туп 11, Ростверк через свой выступ сперт на верхний торец стойки с воэможностью скольжения. Ростверк размещен с зазором относительно стенок от-. верстия демпфера и относительно верхней поверхности опорного блока. Надо порная часть здания жестко соединена с ростверком. Высота стойки и размеры выступов стойки и ростверка опреИзобретение относится к строитель" ,ству и касается выполнения опор, ис пользуемых при возведении зданий в сейсмических районах.

Цель изобретения - снижение сейс5 мической нагрузки на надопорную часть здания.

На чертеже изображена описываемая опора, вертикальный разрез.

Сейсмоизолирующая опора включает oIIopHblH 6JIoK 1 со стаканом 2, cTQHK J ,3, ростверк 4 и демпфер 5 в виде пли- !ты. Нацопорная часть здания 6 жестко соединена с ростверком 4, На дно ста" 15 кана 2 уложена металлическая закладная пластина 7, на которую свободно

:установлена стойка 3, имеющая по сво им торцам закладные пластины 8 и 9. Нижний торец стойкй снабжен .выступом 20 .10. Стойка 3 имеет возможность совер шать качательные перемещения внутри стакана 2. Ростверк 4 выполнен внизу

:,c квадратной или круглой в плане плоской металлической закладной пластиной -5

11 с выступом 12 и свободно опирается этим выступом на верхний торец стойки 3 с возможностью возвратно-посту- . пательных перемещений при качании стойки 3. Демпфер 5 отделен от ростверка 4 зазором, что дает ему возможность скользить с сухим трением по верхней поверхности блока 1. Стенки стакана 2 выполнены наклонными, расширяющимися кверху. Поперечные размеры стойки 3 и размеры в плане,цна ста-» кана 2 одинаковы. Высота стойки 3 и размеры выступов 10 и 12 определены таким образом, чтобы тангенс угла d. образованного вертикалью и прямой, 40 соединяющей расположенные по разные стороны от оси стакана углы выступов делены таким образом, чтобы тангенс угла, образованного вертикалью и прямой, соединяющей расположенные по раз ные стороны от оси стакана углы выступов стойки и ростверка, не превосходил О, 1. Стакан опорного блока выполнен с наклонными стенками. Угол их наклона меньше укаэанного выше угла. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

10 и 12, не превосходил 0,1. Таким образом, в начале качательного перемещения стойки 3 мгновенный вектор направления перемещения ростверка составляет с горизонталью угол oL тангенс которого не превышает 0,1 °

Угол наклона стенок стакана меньше уг 8 ocо °

Сейсмоизолирующая опора работает следующим образом.

При действии сейсмической нагрузки стойка 3 отклоняется от вертикального положения. Поскольку Ср с, 0,1, сейсмическая нагрузка, действующая на вышележащее здание 6, не превосходит одной десятой части веса Q здания 6, т,е. величины 7-балльной расчетной нагрузки, Когда стойка 3 отклоняется от вертикального положения, ростверк

4 и жестко соединенное с ним здание б совершают поступательное перемещение по.окружности радиуса R с центром в точке О. В натуральных условиях дуга, по которой перемещаются ростверк 4 и здание 6, определяется не только величиной радиуса R чо и местными упруго дла".òè÷åñêèìè деформациями закладных пластин и бетона в узлах стыка стойки 3 со стаканом 2 и ростверком 4.

Зти деформации способствуют уменьшению сейсмической нагрузки на здание б, При отклонении стойки 3 от вертикального положения действущая на нее ,нагрузка от веса g здания 6 образует восстанавливающий момент N=qr с переменным плечом г относительно точки 0

По мере увеличения угла наклона стойки величина плеча г и, соответственно, восстанавливающий момент N уменьшаются ° Как показывают результаты натурных испытаний сейсмоизолирующей опоры, 1434033 зависимость между величиной горизонтальной силы, действующей на здание

6, и величиной его горизонтального перемещения существенно нелинейна.

Теоретически в момент начала переме5 щения действующая на здание 6 горизонтальная сила Т равна 0,1 Q и нелинейно убывает с ростом величины перемещения.

„1О

Нелинейная зависимость между силой и перемещением является препятствием для развития резонансных колебаний динамической системы, состоящей из сборных сейсмоиэолирующих опор и опер- 5 того на них пространственно-жесткого здания 6.

Амплитуда колебательного перемещения стойки 2 ограничена стенками стакана 1. При сильном качании.и соударении стойки 3 со стенкой стакана 2 ,горизонтальная динамическая сила, передаваемая на здание 6, ограниченасилой Т, достаточной для проскальзывания выступа 12 ростверка 4 по металлической закладной пластине 9 стойки

3. В крайнем наклоненном положении стойки 3, когда она прилегает к стенке стакана 2, эта сила равна

Т = Q (й cos P sing), где (3 — угол наклона стойки к вертикали в ее крайнем положении или, что то же самое, угол накпона к вертикали внутрен- З5 ней поверхности стенки стакана;

f — коэффициент трения стали по стали (принимается рав- ) ным 0,2).,40

Чтобы сила Т не превосходила О, 1Q полагаем (f, cosP — sin P) 4 0,1, откуда при f> =0,2 находим, что неравенство co(ëþäàåòcÿ при @ 0,1.

Однако tgp следует принимать меньшим tgcC„ r.å. меньшим 0,1, в противном случае стойка при сильном качании потеряет устойчивость из-за того, что восстанавливающий момент упа- 50 дет до нуля или, более того, превратится в опрокидывающий момент. При

tgc(0,1 и.tgPcЯa = 0,1 сила Т будет больше О, 1 Q. Чем ближе величина tg p подходит снизу к величине 55

tg о,», тем ближе сила Т подходит сверху к величине О, 1 Q. Незначитель ное превьш ение силой Т величины О, 1 Я в рассматриваемом крайнем случае работы с ейсмои золирующей опоры допустимо, поскольку в нормальных условиях ее работы сочдарения стойки со стеной стакана происходить не должно.

При раскачивании здания 6 с амплитудой, большей величины зазора между ростверком 4 и демпфером 5, последний совершает возвратно-поступательное скольжение по стакану 2 с диссипацией энергии, затрачиваемой на работу сил

-cvxoro трения между демпфером 5 и блоком 1. Величина зазора между:ростверком 4 и демпфером 5 назначается иэ условия, чтобы в момент включения демпферной плиты в работу суммарная гори- зонтальная сила, действующая на здание 6, не превысила О,i Q. Это усло- вие выполнимо, поскольку после достижения силой величины 0,1 Q no мере дальнейшего увеличения перемещения сйла нелинейно убывает.

Если при сильном землетрясении про изошло разрушение стойки 3 или местное разрушение в узле опирания ростверка 4 на стойку 3, или местное разрушение в узле опирания стойки 3 на дно стакана 2, происходит опускание ростверка 4 на верхнюю поверхность блока 1. В этом случае, если здание

6 продолжает раскачиваться, существенно возрастают силы сухого трения за счет той части веса здания 6, которая действует на опустившийся ростверк 4.

Чтобы опускание ростверка 4 не при. вело к разрушению здания, начальный зазор между нижней поверхностью ростверка 4 и верхней поверхностью блока составляет ке более 1 — 2 см.

Если под действием сейсмической нагрузки разрушается ростверк 4, происходит опускание здания 6 на демп- фер 5. В этом случае также существенно возрастают силы сухого трения демпфера 5 по верхней поверхности блока 1 эа счет того веса здания 6, который воспринимает демпферная плита. Чтобы опускание здания 6 на демпфер 5 не привело K разрушению здания, начальный зазор между низом здания и верхней поверхностью демпфера 5 устанавливается не более 1 — 2 см.

Во всех рассмотренных случаях разрушения увеличение сил сухого трения способствует гашению колебаний здания 6.

Составитель Г. Гаврищук

Т ехр ед И. Дидык Корректор М.Пожо

Редактор А.Маковская

Заказ 5522/31 Тираж 637 Подписное

ВНИВЛИ 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

5 1÷ 34033 6

Применение описываемой сборной щенной на опорном блоке и имевшей сейсмоизолирующей опоры для строитель- сквозное соосное со стаканом отверства зданий в районах с расчетной стие,верхний опорный элемент выполнен сейсмичностью 8 и 9 баллов позволит в виде ростверка с выступом на нижней снизить стоимость строительства и по- поверхности, размещенным на верхнем

5 высить сейсмостойкость самих зданий. торце стойки с возможностью скольжения, а стойка выполнена с выступом на

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я нижнем торце, причем ростверк размещен в отверстии плиты с зазором относиСборная сейсмоизолирующая опо- тельно его стенок и с зазором отнора здания, включающая опорный блок сительно верхней поверхности опорного со стаканом, выполненным с наклонны- блока, а поперечные размеры стойки ми стенками, установленную в стакане соответствуют размерам дна стакана. с возможностью качения стойку, демп- 15 2. Опора по п.1, о т л и ч а ю— фер и верхний опорный элемент, опер- щ а я с я тем, что угол, образовантый на верхний торец стойки и жестко ный вертикалью и прямой, соединяющисоединенный с надопорной конструкцией ми расположенные по разные стороны здания, отличающаяся тем,. от оси стакана углы выступов ростверчто, с целью снижения сейсмической ;20 ка и стойки, превышает угол наклона нагрузки на надопорную часть здания, стенок стакана, а его тангенс не пре; демпфер выполнен в виде плиты, разме- вышает О, 1.