Система сейсмозащиты каркасных зданий


 


Владельцы патента RU 2513605:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к области сейсмостойкого строительства и может быть использовано при строительстве каркасных зданий с отдельными фундаментами. Система сейсмозащиты каркасных зданий характеризуется наличием элементов скольжения. Состоит из колонн с расширенной верхней частью, установленных в цокольном или подвальном этаже, элементов скольжения (стальной и фторопластовой пластин) и ограничителей перемещений в виде арматурных стержней или стальных канатов, опирающихся одним концом на ригели через стальные пружины, а другим - в фундамент. На опорные части ригелей установлена стальная пластина из нержавеющей стали, а на расширенную часть колонны - стальная пластина и пластина из фторопласта. Технический результат состоит в снижении сейсмических нагрузок на надфундаментную часть здания, повышении надежности работы системы сейсмоизоляции при вертикальных составляющих сейсмического воздействия. 1 ил.

 

Изобретение относится к области сейсмостойкого строительства и может быть применено при строительстве каркасных зданий с отдельными фундаментами.

Известен сейсмоизолирующий скользящий пояс (прототип), который выполняется в виде ряда опор, расположенных между фундаментом здания и надземными конструкциями, как правило, в местах пересечения продольных и поперечных стен. Каждая опора имеет две пластины - из нержавеющей стали и фторопласта. Благодаря низкому коэффициенту трения скольжения в опорах, при превышении инерционными нагрузками определенного уровня здание начинает проскальзывать относительно фундамента. С этого момента сейсмические нагрузки, действующие на здание, практически не изменяются.

Для обеспечения надежности в системе предусмотрены упругие и жесткие ограничители горизонтальных и вертикальных перемещений. Скользящая опора выполнена с наклонными участками нижней пластины, с переменным углом наклона (3 и 6°). Такая конструкция способствует возникновению при надвижке опоры на эти участки гравитационной восстанавливающей силы, создает благоприятные условия для уменьшения амплитуд колебаний надземных конструкций относительно фундамента и возвращения здания в исходное положение после окончания землетрясения.

Недостатками сейсмоизолирующего скользящего пояса является возрастание сейсмических нагрузок на надфундаментную часть здания при надвижке опор на наклонные участки и упоре системы об ограничители перемещений, а также отсутствие сейсмозащиты от вертикальной составляющей сейсмического воздействия. Эффективность данного изобретения заключается в возможности обеспечить сейсмоизоляцию каркасных зданий по принципу работы сейсмоизолирующего скользящего пояса (применяемого для зданий с ленточными фундаментами).

Целью данного изобретения является снижение сейсмических нагрузок на надфундаментную часть здания, плавное снижение перемещений при низкочастотных сейсмических воздействиях, повышение надежности работы системы сейсмоизоляции при вертикальной составляющей сейсмического воздействия и повышение сейсмостойкости каркасного здания в целом, что и является техническим результатом.

Для достижения указанной цели предлагается использовать конструктивное решение (см. фиг.1), состоящее из колонн с расширенной верхней частью 1, установленных в цокольном или подвальном этаже, элементов скольжения (стальной 2 и фторопластовой 3 пластин) и ограничителей перемещений в виде арматурных стержней или стальных канатов 4, опирающихся одним концом на ригели 5 через стальные пружины 8, а другим - в фундамент 6. На опорные части ригелей установлена стальная пластина из нержавеющей стали, а на расширенную часть колонны - стальная пластина 7 и пластина из фторопласта 3.

Железобетонные колонны выполняются из бетона класса В20, а железобетонные ригеля - из бетона класса В30. Фторопласт имеет плотность 2,12-2,28 г/см3, предел прочности на сжатие 12 МПа и на растяжение 14-25 МПа, коэффициент трения-скольжения по стали 0,04-0,08. Стальная пластина 2 из нержавеющей стали. Ограничители перемещений выполняются из арматуры класса AIV или каната К-7. В качестве наиболее близкого к заявленному изобретению можно принять аналог, указанный в источнике 1 на странице 3.

Принцип работы данной системы заключается в следующем. При горизонтальной сдвигающей сейсмической силе в уровне системы сейсмоизоляции, превышающей силу трения между стальными пластинами ригелей 2 и фторопластовыми пластинами 3, система переходит в состояние скольжения. С этого момента сейсмические нагрузки, действующие на надфундаментную часть здания, практически остаются низкими. Арматурные стержни или канаты 4 выполняют роль ограничителей как горизонтальных, так и вертикальных перемещений. Регулируя уровень преднапряжения в ограничителях, можно регулировать их жесткость. Таким образом, в предлагаемом конструктивном решении осуществляется сейсмоизоляция каркасных зданий путем создания скользящей поверхности на уровне верха колонн подвального или цокольного этажа с низким коэффициентом трения и плавного ограничения сейсмических перемещений здания в горизонтальном и вертикальном направлениях с помощью арматурных стержней или канатов и стальных пружин.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 изображены следующие элементы:

1 - колонна с расширенной верхней частью;

2 - стальная пластина;

3 - фторопластовая пластина;

4 - стальной канат;

5 - ригель;

6 - фундамент;

7 - стальная пластина, установленная на расширенную часть колонны;

8 - стальная пружина.

Литература

1. B.C. Поляков, Л.Ш. Килимник, А.В. Черкашин. Современные методы активной сейсмозащиты зданий и сооружений, М.: Стройиздат, 1989, стр.148, рис.4.2.

2. Э. Атрек, Р.Г. Галагер, К.М. Рэгзделл, O.K. Зенкевич. Новые направления оптимизации в строительном проектировании, М.: Стройиздат, 1989.

3. Журнал «Строительство и архитектура», Москва, 1987.

Система сейсмозащиты каркасных зданий, характеризующаяся наличием элементов скольжения, отличающаяся тем, что состоит из колонн с расширенной верхней частью, установленных в цокольном или подвальном этаже, элементов скольжения (стальной и фторопластовой пластин) и ограничителей перемещений в виде арматурных стержней или стальных канатов, опирающихся одним концом на ригели через стальные пружины, а другим - в фундамент, на опорные части ригелей установлена стальная пластина из нержавеющей стали, а на расширенную часть колонны - стальная пластина и пластина из фторопласта.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении тяжелых с перекрестно-стеновой конструктивной схемой сооружений, которые устраиваются на сжимаемых грунтах в районах с повышенной сейсмичностью.

Изобретение относится к области строительства сейсмостойких сооружений. Технический результат: обеспечение оперативного управления сейсмозащитой здания или сооружения и повышение сейсмостойкости объекта в аварийной ситуации.

Изобретение относится к электроэнергетике. Устройство сейсмоустойчивой установки разрядника содержит монтажный узел под нижнем фланцем разрядника, заземлитель, регистратор срабатывания и стойку-фундамент.

Изобретение относится к строительству, в частности к области обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений. Предварительно напряженная сейсмоизолирующая опора для зданий и сооружений состоит из нижней и верхней частей, образующих замкнутую камеру, в которой размещена промежуточная подушка из шариков и смазки.

Изобретение относится к области строительства, а именно к возведению зданий и сооружений в сейсмических районах. Сейсмостойкое здание включает каркас и фундаментную плиту, подвешенную на жестких в вертикальном направлении тягах к объемлющему ее, заглубленному в грунт фундаментному стакану.

Изобретение относится к области строительства и используется при сооружении и анализе напряженно-деформированного состояния строящихся преимущественно высоких и высотных зданий и сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству сейсмозащиты зданий и сооружений для защиты конструкций, людей и оборудования от интенсивных горизонтальных и вертикальных колебаний природного и техногенного происхождения, передающихся на эти здания, сооружения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к сейсмоизолирующим устройствам зданий и сооружений. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для защиты территорий с расположенными зданиями и сооружениями, находящихся в сейсмически опасных районах, а также для их защиты от виброколебаний, источником которых может быть любое технологическое оборудование или оружие.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам, используемым для укрепления фундамента зданий и сооружений и предотвращения их разрушения в сейсмически неблагоприятных районах.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для мониторинга основания фундаментов в проблемных грунтовых условиях. Фундамент с индикатором сверхнормативных деформаций, просадок, провалов в основании представляет собой монолитную железобетонную плиту, ленту либо сборный блок, в которых выполнены на всю толщину вертикальные технологические каналы (штрабы). В технологическом канале смонтирован индикатор деформации, представляющий собой расположенное между верхней и нижней выпадающей крышками реле зазора с двумя пластинами и клеммой, установленными соосно вертикально одна над другой и удерживаемыми в разомкнутом состоянии с помощью распорной пружины, нижняя крышка связана с реле зазора, реле зазора подключено к пульту службы охраны или к пульту диспетчерской ЖКХ. Технический результат состоит в обеспечении подачи своевременного автоматического сигнала на пульт при начавшихся деформациях основания, повышении надежности фундамента. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к защите строительных конструкций от сейсмического воздействия и снижению сейсмической нагрузки на здание. Технический результат: повышение сейсмостойкости здания, позволяющей упростить конструкцию фундаментов, и вместе этим расширить область использования сейсмозащиты, повышение технико-эксплуатационных характеристик здания с уменьшением горизонтальной сейсмической нагрузки на 2-3 балла в широком спектре частот. Сейсмостойкое здание включет пространственно жесткие этажи, колонны каркаса, опертые на нижнее железобетонное основание, которое не имеет жестких связей с вышележащими несущими конструкциями и лежит на скользящей прокладке, фундаменты выполнены из монолитного бетона в виде плиты или перекрестных лент. Для сейсмозащиты здания используется диссипация энергии землетрясения, построенная на принципах демпфирования сухого трения, при этом коэффициент трения материала прокладки между фундаментом и несущими элементами здания принимается от доли весовой характеристики, приложенной на каждой опоре, а несущие колонны здания в уровне сопряжения с фундаментом имеют дополнительные упругие элементы опор, которые принимают участие в работе по достижению перемещений несущими колоннами заданной величины и способствуют возвращению несущих колонн в исходное положение, при этом жесткость упругих опор назначается от остаточной доли, которая воспринимается демпферами сухого трения по весовой характеристике здания для каждого опорного элемента колонн, а упругие элементы выполнены из цилиндрических, или тарельчатых пружин, или их комбинации; для обеспечения условий устойчивости здания от суммарной ветровой нагрузки, интенсивности сейсмической нагрузки и предельного значения перемещения здания при сейсмическом воздействии колонны опираются на фундаменты через скользящие прокладки и объединенны жесткой горизонтальной платформой из перекрестных балок, на фундаментных конструкциях устроены опорные столики с закладными анкерами и пластинами, в пространстве между опорными столиками и перекрестными балками вставлены упругие элементы. 10 з.п. ф-лы, 22 ил. 4 табл.

Изобретение относится к области строительства, в частности к опорам сейсмостойких сооружений (зданий). Сейсмоизолирующая опора включает несущий элемент колонны, которая через верхнюю опорную плиту опирается на резинометаллическую опору (РМО), а нижняя опорная пластина РМО при помощи анкерных болтов соединена с фундаментом, РМО выполнена из поочередно уложенных друг на друга упругих резиновых листов (прокладок) и металлических листов, а в средней части устроено центральное ядро. В фундаментах устроены стаканы, в которые вставлены пластинчатые (цилиндрические) упругие элементы в виде анкерных болтов, величина затяжки, которых назначается с коэффициентом надежности γf, в 1,2-1,5 раза большим, чем горизонтальная составляющая на опору от расчетной ветровой нагрузки Pw. Нижняя опорная пластина РМО опирается на закладную металлическую пластину фундамента с отверстиями для перемещения пластинчатых упругих элементов через скользящую прокладку. Технический результат состоит в повышении сейсмостойкости здания, упрощении конструкции, расширении области использования сейсмозащиты для зданий с различной интенсивностью землетрясения. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

Изобретение относится к строительству фундаментов мелкого заложения на вечномерзлых грунтах. Плитный фундамент в вечномерзлом грунте, усиленный заглубленной обоймой, расположенной вне фундамента по его периметру на некотором расстоянии от края плиты. Заглубление низа обоймы превышает глубину максимальных горизонтальных перемещений грунта, расстояние обоймы от края плиты назначают в зависимости от запланированной проектной несущей способности или осадки фундамента. В составной обойме из армоэлементов их верхние части соединены поясом. Составная обойма выполнена из отдельных армоэлементов без зазоров между ними или с шагом, зависящим от запланированной проектной несущей способности или проектной осадки фундамента. В грунтовое основание под плитой ниже планируемой осадки фундамента предварительно погружают вертикальные термоэлементы для принудительного охлаждения или подогрева грунта при выравнивании фундамента. Термоэлементы соединяют подающими и отводящими магистралями с источником холода и источником тепла. Технический результат состоит в повышении надежности конструкции, снижении материалоемкости при строительстве плитного фундамента в вечномерзлом грунте. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению фундаментов на просадочных основаниях. Фундамент для просадочных оснований, включающий наружную коническую или пирамидальную оболочку с уширением в нижней части. Внутренняя оболочка, состоящая из соединенных угловых элементов, шарнирно закрепленных в пазах наружной оболочки фундамента, выполнена в форме конуса или пирамиды с уширением или с сужением в нижней части. Технический результат состоит в повышении несущей способности и надежности фундамента на деформируемых основаниях, снижении трудоемкости. 4 ил.

Изобретение относится к строительству в сейсмически опасных районах, а именно к устройствам, снижающим воздействие горизонтальных колебаний земной коры на здания и сооружения, и способам защиты и сохранения несущих конструкций зданий при землетрясениях. Плоскостной подшипник качения, устанавливаемый в сейсмических фундаментах для защиты зданий и сооружений от горизонтальных колебаний земной коры при землетрясениях, состоит из трех расположенных строго горизонтально, одна над другой, стальных плит (квадратные в плане стальные листы с высокими плоскостными свойствами из низкоуглеродистой термически необработанной стали толщиной не менее 15 мм), между которыми в каретке из полиэтилена низкого давления с шагом 10 мм друг от друга укладываются элементы качения - стальные стержни из круглой стальной низкоуглеродистой термически необработанной проволоки диаметром 5 мм. Между первым и вторым листами стержни укладываются в одном направлении, а между вторым и третьим листами - в перпендикулярном направлении по отношению к первым. Технический результат состоит в обеспечении устойчивости зданий в сейсмически опасных районах, повышении надежности зданий. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам защиты зданий и сооружений от сейсмической нагрузки. Виброизолятор для фундаментов зданий, работающих в сейсмически опасных районах, содержит корпус, основание, упругий элемент, нижний и верхний ограничители хода упругого элемента, выполненные из эластомера, и резьбовую втулку, соединяющую упругий элемент с виброизолируемым объектом. Корпус жестко связан с основанием, выполненным в виде круглого подпятника, на который опирается нижний цилиндрический упругодемпфирующий элемент из эластомера с осевым цилиндроконическим отверстием, выполняющий функции нижнего ограничителя хода пружины, ось которой перпендикулярна основанию. Пружина взаимодействует с верхним и нижним ограничителями хода через нижний опорный стакан и верхнюю, охватывающую пружину, крышку, которая жестко соединена с осесимметричной пружине резьбовой втулкой. На крышке закреплен верхний ограничитель хода пружины, выполненный в виде цилиндрической втулки, охватывающей сверху крышку. Верхний ограничитель служит верхним упругодемпфирующим элементом и выполнен из эластомера, а в резьбовой втулке закреплен винт для соединения упругого элемента с виброизолируемым объектом. Корпус в верхней части соединен с крышкой, на торцевой поверхности которой, обращенной в сторону виброизолируемого объекта, закреплен упругий ограничитель динамического хода объекта, выполненный из эластомера, а в крышке, перпендикулярно ее оси, выполнено отверстие для закачки в систему смазочного вязкого материала, например солидола. В осевом цилиндроконическом отверстии нижнего цилиндрического упругодемпфирующего элемента из эластомера коаксиально между собой и соосно корпусу расположены два дополнительных демпфирующих элемента, один из которых, имеющий форму в виде цилиндроконической втулки, выполнен из полиуретана, а другой, расположенный внутри первого и имеющий цилиндрическую форму, выполнен упругим сетчатым элементом, плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин 1,2 г/см3…2,0 г/см3. Материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм. Пружина выполнена из винтовой, пустотелой и упругой стальной трубки, внутри которой коаксиально и осесимметрично установлена с зазором по крайней мере одна дополнительная упругая стальная трубка. В зазорах между трубками расположен, по крайней мере, один фрикционный элемент, например из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. Поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов, а их оси совпадают с осью витков корпуса, а центрально, коаксиально и осесимметрично корпусу расположен винтовой упругий стержень, выполненный сплошным, а фрикционные элементы выполнены трубчатыми, например из полиэтилена. Технический результат - повышение эффективности виброизоляции. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к возведению зданий и сооружений в сейсмических районах. Сейсмостойкое промышленное здание включает каркас, фундамент и промежуточные элементы. Фундамент выполнен из отдельных опор и ленты, установленных относительно друг друга с зазором. В подошве опор и на верхней поверхности ленты выполнены совмещенные чашеобразные углубления с образованием полости, внутри которой расположены промежуточные элементы в виде шара. Между опорами выполнены каналы, внутри которых установлены балки-распорки с зазором относительно стенок канала. Над лентой с зазором по периметру опор закреплены барьеры с образованием полости, над которой установлена надфундаментная плита. По периметру нижней поверхности плиты выполнены швы скольжения. Технический результат состоит в повышении надежности и сейсмостойкости промышленного здания при значительных горизонтальных сейсмических воздействиях, снижении материалоемкости и трудоемкости его возведения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх