Сейсмостойкое многоэтажное здание

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий башенного типа в сейсмических районах. Технический результат: повышение устойчивости, прочности и степени обтекаемости ветровыми воздушными потоками конструкции многоэтажного здания. Сейсмостойкое многоэтажное здание включает центральное ядро жесткости, этажные конструкции с наружным ограждением, гасители колебаний в виде пустотелых замкнутых элементов, подвешенных к верхней части каркаса наружного ограждения, образованного из металлических труб круглого сечения, установленных наклонно и соединенных в узлах пустотелыми фасонками. Ядро жесткости и наружное ограждение здания расположены коаксиально. Гасители колебаний с каркасом наружного ограждения соединены посредством гофрированных трубчатых элементов. Ядро жесткости, каркас наружного ограждения и гасители колебаний в плане выполнены в виде треугольника Рёло, гофрированные трубчатые элементы располагаются в плане в угловых частях треугольника Рёло, а здание одним из углов установлено напротив направления основного вектора розы ветров. 2 ил.

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий башенного типа в сейсмических районах.

Известно многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее центральное ядро жесткости, этажные конструкции с наружным ограждением и гасители колебаний (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №791871, МПК Е 9/02, 1980 г.).

Однако соединение балок перекрытия с ядром жесткости здания недостаточно прочное, передача нагрузок с нижних этажей через подвески на ствол здания и только после этого на фундамент нерациональна.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому (прототипом) является сейсмостойкое многоэтажное здание, включающее центральное ядро жесткости, этажные конструкции с наружным ограждением и гасители колебаний. Ядро жесткости и наружное ограждение выполнены цилиндрической формы и расположены коаксиально, причем каркас наружного ограждения образован из металлических труб круглого сечения, установленных наклонно и соединенных в узлах пустотелыми фасонками, при этом гасители колебаний выполнены в виде пустотелых тороидальных колец, подвешенных на тросах к верхней части каркаса наружного ограждения и соединенных с ним посредством гофрированных трубчатых элементов (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1033681, МПК Е04Н 9/02, 1983 г.).

Основными недостатками здания - прототипа являются относительно ограниченные устойчивость, прочность и степень обтекаемости ветровыми воздушными потоками.

Задачей изобретения является повышение устойчивости, прочности и степени обтекаемости ветровыми воздушными потоками конструкции многоэтажного здания.

Для решения поставленной задачи в сейсмостойком многоэтажном здании, включающем центральное ядро жесткости, этажные конструкции с наружным ограждением, гасители колебаний в виде пустотелых замкнутых элементов, подвешенных на тросах к верхней части каркаса наружного ограждения, образованного из металлических труб круглого сечения, установленных наклонно и соединенных в узлах пустотелыми фасонками, причем ядро жесткости и наружное ограждение расположены коаксиально, гасители колебаний с каркасом наружного ограждения соединены посредством гофрированных трубчатых элементов, а ядро жесткости, каркас наружного ограждения и гасители колебаний в плане выполнены в виде фигуры постоянной ширины, ядро жесткости, каркас наружного ограждения и гасители колебаний в плане выполнены в виде треугольника Рёло, гофрированные трубчатые элементы располагаются в плане в угловых частях треугольника Рёло, а здание одним из углов установлено напротив направления основного вектора розы ветров.

Сущность изобретения заключается в том, что ядро жесткости, каркас наружного ограждения и гасители колебаний в плане выполнены в виде треугольника Рёло, гофрированные трубчатые элементы располагаются в плане в угловых частях треугольника Рёло, а здание одним из углов установлено напротив направления основного вектора Розы ветров.

Такой новый признак, как выполнение в плане ядра жесткости, каркаса наружного ограждения и гасителей колебаний в виде треугольника Рёло, позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что у ядра жесткости, каркаса наружного ограждения и у гасителей колебаний повышаются внешние боковые поверхности и внутренние поверхности, что позволяет более эффективно рассеивать напряжения в конструкции, возникающие при динамических, статических и температурных нагрузках, при этом повышается жесткость конструкции в целом. Второй новый признак, как расположение гофрированных трубчатых элементов в угловых частях треугольника Рёло, позволяет предложенному техническому решению приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что гофрированные трубчатые элементы, являющиеся поглотителями внешних воздействий, возникающих между каркасом внешнего ограждения и гасителями колебаний, устанавливаются в самых жестких угловых контактных зонах элементов конструкции здания и их количество становится в пространстве наименьшим и предельно оптимальным. Третий новый признак, как установка здания одним из углов напротив направления основного вектора Розы ветров, позволяет предложенному техническому решению достигнуть нового свойства, заключающегося в заметном уменьшении сопротивления конструкции здания движению ветровых воздушных потоков.

Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть эффектов, заключающихся в повышении прочности и устойчивости конструкции многоэтажного здания к внешним динамическим и статическим воздействиям, а также улучшения обтекаемости ветровыми воздушными потоками. Это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено сейсмостойкое многоэтажное здание; на фиг.2 изображен разрез А-А на фиг. 1.

Сейсмостойкое многоэтажное здание состоит из центрального ядра 1 жесткости, этажных конструкций 2 с наружным ограждением 3 и гасителей 4 колебаний. Ядро 1 жесткости и наружное ограждение 3 выполнены в виде Рёлообразной цилиндрической формы и расположены коаксиально. Каркас наружного ограждения 3 образован из металлических труб 5 круглого сечения, установленных наклонно и соединенных в узлах пустотелыми фасонками. Гасители 4 колебаний выполнены в виде пустотелых Рёлообразных колец, подвешенных на тросах 6 к верхней части каркаса наружного ограждения 3 и соединенных с ограждением 3 посредством гофрированных трубчатых элементов 7, выполняющих роль переходов и демпферов.

При колебании здания во время землетрясения инерционные силы подвешенных Рёлообразных колец 4 действуют в направлении, противоположном сейсмическому воздействию, благодаря чему уменьшаются сейсмические нагрузки на здание. Смещения гасителей 4 по отношению к наружному ограждению 3 здания вызывают в гофрированных трубчатых элементах 7 вязкоупругие деформации, что приводит к поглощению внешних динамических воздействий и быстрому затуханию колебаний.

Треугольник Рёло представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса a, центры которых находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной a.

Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Рёло обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна а, то его площадь равна . Следовательно, при равных площадях, треугольник Рёло имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с многоэтажным зданием с ядром жесткости и наружным ограждением, выполненными в плане в виде круга, многоэтажное здание с ядром жесткости и наружным ограждением, выполненными в плане в виде треугольника Рёло, имеет в указанных конструктивных элементах больший суммарный периметр (внешний плюс внутренний), а следовательно, большую суммарную поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеяния поверхностных динамических, статических, температурных напряжений и повышения трещиностойкости. Что касается конструкции гасителя, выполненного в плане в виде пустотелого Рёлообразного кольца, то по сравнению с гасителем, выполненным в виде пустотелого торообразного кольца, предложенный гаситель на основе геометрических и механических свойств, присущих фигуре Рёло и описанных выше, обладает более высокими жесткостными и прочностными характеристиками. При этом подобность Рёлообразного гасителя геометрическим характеристикам основных несущих элементов здания (ядро и каркас) создает оптимальную конструкционную компактность сейсмостойкого многоэтажного здания.

Расположение гофрированных трубчатых демпферных элементов 7 в угловых частях (зонах) конструкции здания с Рёлообразной структурой создает условия наиболее эффективного поглощения внешних силовых воздействий, которые концентрируются в наиболее жестких частях конструкции здания.

В предложенной конструкции многоэтажное здание одним из углов установлено напротив направления основного вектора розы ветров, установленного для территории возведения здания.

Углы при вершинах треугольника Рёло равны 120°, это более чем на 30% меньше угла, образованного касательными пересекающимися линиями, куда может вписаться круг. Естественно, обтекаемость здания Рёлообразной формы при установке его одним из углов напротив ветрового воздушного потока будет заметно лучше обтекаемости здания круглой формы. Следовательно, ветровые нагрузки на здание предложенной конструкции уменьшаются.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, заключается в повышении жесткости, прочности и устойчивости по отношению к динамическим, сейсмическим, статическим и температурным нагрузкам, кроме этого у конструкции многоэтажного здания повышается степень обтекаемости ветровыми воздушными потоками.

Сейсмостойкое многоэтажное здание, включающее центральное ядро жесткости, этажные конструкции с наружным ограждением, гасители колебаний в виде пустотелых замкнутых элементов, подвешенных на тросах к верхней части каркаса наружного ограждения, образованного из металлических труб круглого сечения, установленных наклонно и соединенных в узлах пустотелыми фасонками, причем ядро жесткости и наружное ограждение расположены коаксиально, гасители колебаний с каркасом наружного ограждения соединены посредством гофрированных трубчатых элементов, а ядро жесткости, каркас наружного ограждения и гасители колебаний в плане выполнены в виде фигуры постоянной ширины, отличающееся тем, что ядро жесткости, каркас наружного ограждения и гасители колебаний в плане выполнены в виде треугольника Рёло, гофрированные трубчатые элементы располагаются в плане в угловых частях треугольника Рёло, а здание одним из углов установлено напротив направления основного вектора розы ветров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции, восстановлению или возведению сейсмостойких зданий и сооружений. Технический результат - усиление конструкций зданий или сооружений, снижение их уязвимости при воздействии ветровых нагрузок и землетрясений, повышение их сейсмической безопасности, долговечности и остаточного ресурса.

Изобретение относится к промышленной акустике. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и сейсмостойкости здания.

Изобретение относится к промышленной акустике. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и сейсмостойкости здания.

Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции, восстановлению или возведению сейсмостойких зданий и сооружений. Технический результат - усиление конструкций зданий или сооружений, снижение их уязвимости при воздействии ветровых нагрузок и землетрясений, повышение их сейсмической безопасности, долговечности и остаточного ресурса.

Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции, восстановлению или возведению сейсмостойких зданий и сооружений. Технический результат - усиление конструкций зданий или сооружений, снижение их уязвимости при воздействии ветровых нагрузок и землетрясений, повышение их сейсмической безопасности, долговечности и остаточного ресурса.

Изобретение относится к технике предотвращения последствий землетрясений. Технический результат - уменьшение времени возведения укрытия за счет оснащения каркаса блочной замкнутой конструкцией.

Убежище // 2611612
Изобретение относится к технике предотвращения последствий землетрясений. Технический результат уменьшение времени возведения убежища за счет оснащения каркаса блочной замкнутой конструкцией.

Изобретение относится к технике возведения стойких к землетрясениям сооружений. Технический результат: повышение эффективности сейсмостойкости за счет пространственной защиты от сейсмических волн путем введения каждого блока в единую сейсмостойкую конструкцию посредством соединительных демпфирующих элементов.

Изобретение относится к промышленной акустике. Технический результат: повышение эффективности шумоглушения и сейсмостойкости здания.

Изобретение относится к технике предотвращения последствий землетрясений. Технический результат - повышение эффективности сейсмостойкости за счет пространственной защиты от сейсмических волн путем введения каждого блока в единую сейсмостойкую конструкцию посредством соединительных демпфирующих элементов.

Изобретение относится к строительству, а именно к сейсмоизолирующим устройствам для защиты сооружений от сейсмических колебаний. Сейсмоизолирующее устройство, помещающееся между частью здания выше фундамента и фундаментом, чтобы выдерживать вертикальную нагрузку части здания выше фундамента на фундамент и изолировать часть здания выше фундамента от горизонтальных вибраций фундамента, содержит верхний поясной лист, который соединен с частью здания выше фундамента, нижний поясной лист, который соединен с фундаментом. Корпус из слоистой резины помещается между верхним поясным листом и нижним поясным листом и содержит множество слоев упругого резинового материала и множество слоев жесткого материала, попеременно наслоенных в вертикальном направлении и путем вулканизации соединенных друг с другом. Полый цилиндрический облицовочный слой, который покрывает множество слоев упругого резинового материала и соответствующие наружные кромки множества слоев жесткого материала, путем вулканизации соединен с наружными кромками множества слоев жесткого материала и образует единое целое с множеством слоев упругого резинового материала. По меньшей мере, одно столбчатое отверстие в корпусе из слоистой резины. Цилиндрический свинцовый столбик помещается в столбчатом отверстии. Пара дисковидных запирающих элементов прикреплены соответственно к верхнему поясному листу и нижнему поясному листу на нижней поверхности и верхней поверхности цилиндрического свинцового столбика вблизи столбчатого отверстия. Множество слоев жесткого материала включают множество верхних слоев жесткого материала, находящихся в непосредственной близости от верхнего поясного листа и примыкающих друг к другу в вертикальном направлении, множество нижних слоев жесткого материала, находящихся в непосредственной близости от нижнего поясного листа и примыкающих друг к другу в вертикальном направлении, и множество промежуточных слоев жесткого материала, расположенных между множеством верхних слоев жесткого материала и множеством нижних слоев жесткого материала в вертикальном направлении. Каждый из множества верхних слоев жесткого материала имеет большую протяженность в горизонтальном направлении, чем соседний верхний промежуточный слой жесткого материала, и выступает в горизонтальном направлении наружу от наружной кромки верхнего соседнего промежуточного слоя жесткого материала, примыкающего к множеству верхних слоев жесткого материала из множества промежуточных слоев жесткого материала. Каждый из множества нижних слоев жесткого материала имеет большую протяженность в горизонтальном направлении, чем нижний соседний промежуточный слой жесткого материала, и выступает в горизонтальном направлении наружу от наружной кромки нижнего соседнего промежуточного слоя жесткого материала вблизи множества нижних слоев жесткого материала из множества промежуточных слоев жесткого материала. Верхний соседний промежуточный слой жесткого материала имеет одинаковую протяженность в горизонтальном направлении с центральным промежуточным слоем жесткого материала, находящимся ближе к центру в вертикальном направлении, чем верхний соседний промежуточный слой жесткого материала из множества промежуточных слоев жесткого материала. Нижний соседний промежуточный слой жесткого материала имеет одинаковую протяженность в горизонтальном направлении с центральным промежуточным слоем жесткого материала, находящимся ближе к центру в вертикальном направлении, чем соседний нижний промежуточный слой жесткого материала из множества промежуточных слоев жесткого материала. Верхний участок облицовочного слоя, который покрывает множество верхних слоев жесткого материала, выступает в горизонтальном направлении наружу относительно участка облицовочного слоя, который покрывает промежуточный слой жесткого материала и путем вулканизации соединен с нижней поверхностью верхнего поясного листа, расположенного вблизи множества верхних слоев жесткого материала. Нижний участок облицовочного слоя, который покрывает множество нижних слоев жесткого материала, выступает в горизонтальном направлении наружу относительно участка облицовочного слоя, который покрывает промежуточный слой жесткого материала и путем вулканизации соединен с верхней поверхностью нижнего поясного листа, расположенного вблизи множества нижних слоев жесткого материала. С нижней поверхностью верхнего поясного листа путем вулканизации соединен слой упругого резинового материала из слоев упругого резинового материала, который входит в соприкосновение с верхним поясным листом и находится между множеством верхних слоев жесткого материала и верхним поясным листом. С верхней поверхностью нижнего поясного листа путем вулканизации соединен слой упругого резинового материала из слоев упругого резинового материала, который входит в соприкосновение с нижним поясным листом и находится между множеством нижних слоев жесткого материала и нижним поясным листом. Самый верхний слой жесткого материала из множества верхних слоев жесткого материала, который расположен ближе всего к верхнему поясному листу, имеет большую протяженность, чем другие верхние слои жесткого материала, исключая самый верхний слой жесткого материала, и выступает в горизонтальном направлении наружу от наружных кромок других верхних слоев жесткого материала, исключая самый верхний слой жесткого материала, а самый нижний слой жесткого материала из множества нижних слоев жесткого материала, который расположен ближе всего к нижнему поясному листу, имеет большую протяженность, чем другие нижние слои жесткого материала, исключая самый нижний слой жесткого материала, и выступает в горизонтальном направлении наружу от наружных кромок других нижних слоев жесткого материала, исключая самый нижний слой жесткого материала. Каждый из множества верхних слоев жесткого материала имеет верхнюю круглую наружную кромку, проходящую по горизонтали снаружи от круглых наружных кромок множества промежуточных слоев жесткого материала. Каждый из множества нижних слоев жесткого материала имеет нижнюю круглую наружную кромку, проходящую по горизонтали снаружи от круглых наружных кромок множества промежуточных слоев жесткого материала. Верхняя круглая наружная кромка и нижняя круглая наружная кромка соответственно имеют больший диаметр, чем круглые наружные кромки множества промежуточных слоев жесткого материала. Технический результат состоит в обеспечении эффективной сейсмоизоляции конструкций сооружения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области строительства. Технический результат: обеспечение возможности усиления существующих зданий и сооружений или возведение усиленных зданий и сооружений с повышенной устойчивостью к воздействиям ветровых нагрузок и землетрясениям. Это достигается тем, что в сейсмостойком здании, содержащем виброизолированный фундамент, горизонтальные и вертикальные несущие конструкции с системой виброизоляции, внутренние перегородки, кровлю здания, а также дверные и оконные проемы с усилением, базовые несущие плиты перекрытия снабжены в местах их крепления к несущим стенам здания системой пространственной виброизоляции, состоящей из горизонтально расположенных виброизоляторов, воспринимающих вертикальные статические и динамические нагрузки, а также вертикально расположенных виброизоляторов, воспринимающих горизонтальные статические и динамические нагрузки, при этом пол в помещениях выполнен на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите межэтажного перекрытия с полостями через слои вибродемпфирующего материала и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем полости базовой плиты заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером. Каждый из виброизоляторов состоит или из жестко связанных между собой резиновых плит: верхней и нижней, в которых выполнены сквозные отверстия, расположенные по поверхности виброизолятора в шахматном порядке, а по форме виброизоляторы выполнены квадратными или прямоугольными, а их боковые грани выполнены в виде криволинейных поверхностей n-го порядка, обеспечивающие равночастотность системы виброизоляции в целом, при этом отверстия имеют в сечении форму, обеспечивающую равночастотность виброизолятора, или каждый из виброизоляторов выполнен в виде симметричного шайбового сетчатого виброизолятора, содержащего основание, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями, а сетчатые упругие элементы, верхний с верхней нажимной шайбой и нижний с нижней нажимной шайбой, жестко соединены с основанием посредством опорных колец соответственно, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, который жестко соединен с основанием, а также в нижнем сетчатом упругом элементе, в центре осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней нажимной шайбы, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом, охватываемым соосно расположенным кольцом, жестко соединенным с основанием. 11 ил.
Наверх