Сейсмостойкое здание кочетова с усиленным перекрытием
Изобретение относится к сейсмостойким объектам. Технический результат - повышение прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения. Это достигается тем, что в сейсмостойком здании с усиленным перекрытием, содержащем каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, а конструкция пола выполнена на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух жестко связанных между собой базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями. Система виброизоляции фундамента с цокольным этажом выполнена с одновременной отрезкой его швами типа антисейсмических от соседних зданий и окружающего грунта, причем для защиты от вибраций вертикального направления виброизоляторы установлены в ниши стен цокольного этажа на участки ленточного фундамента. Каждый комплект системы виброизоляции состоит из металлической плиты, четырех виброизоляторов, двух листов наждачной бумаги для исключения возможности скольжения элементов фундамента и двух опорных железобетонных блоков, а для защиты здания от вибраций горизонтального направления, распространяющихся по грунту, устроена система виброизоляции по вертикальным граням наружных стен цокольного этажа на уровне фундамента и перекрытия. Каждый из виброизоляторов, воспринимающих вертикальные нагрузки, выполнен в виде виброизолятора симметричного шайбового сетчатого, который содержит основание, расположенное в средней части виброизолятора, и сетчатые упругие элементы, верхний и нижний, с осесимметрично расположенными демпферами сухого трения, а каждый из виброизоляторов, воспринимающих горизонтальные нагрузки, состоит из жестко связанных между собой плит из эластомера: верхней и нижней, в которых выполнены сквозные отверстия, расположенные по поверхности виброизолятора в шахматном порядке. 8 ил.
Изобретение относится к сейсмостойким объектам.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является сейсмостойкая конструкция по патенту РФ №123433, кл. F01N 1/04, [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая сейсмостойкость перекрытия здания и эффективность его шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия.
Технический результат - повышение прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в сейсмостойком здании с усиленным перекрытием, содержащем каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, а конструкция пола выполнена на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух жестко связанных между собой базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями.
На фиг. 1 изображен общий вид сейсмостойкого здания с усиленным перекрытием, на фиг. 2 - разрез междуэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - система виброизоляции фундамента с цокольным этажом, на фиг. 4 - схема вибродемпфирующей вставки в полостях базовых плит, на фиг. 5 - общий вид виброизолятора 22, воспринимающего вертикальные нагрузки, на фиг. 6 - его фронтальное сечение, на фиг. 7 - общий вид виброизолятора 26, воспринимающего горизонтальные нагрузки, на фиг. 8 - разрез А-А этого виброизолятора.
Сейсмостойкое здание с усиленным перекрытием (фиг. 1) содержит каркас цеха (не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1-4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием 11.
Конструкция пола на упругом основании (фиг. 2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух жестко связанных между собой базовых плитах 15 и 18 межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями соответственно 16 и 19 через слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 с зазором 17 относительно несущих стен 1-4 производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 12 по всем направлениям, слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 1-4 и базовой несущей плите 15 перекрытия.
Для повышения прочности и сейсмостойкости зданий, а также эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием полости, между базовыми плитами 15 и 18 межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала 20, а полости 16 и 19 базовых плит 15 и 18 расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены 1-4 облицованы звукопоглощающими конструкциями.
Система виброизоляции фундамента с цокольным этажом 21 (фиг. 3) осуществляется путем установки поднимаемой части здания на виброизоляторы 22 с одновременной отрезкой его швами типа антисейсмических (не показано) от соседних зданий и окружающего грунта. Для защиты от вибраций вертикального направления виброизоляторы устанавливаются в ниши стен цокольного этажа 21 на участки ленточного фундамента 25. Каждый комплект системы виброизоляции состоит из металлической плиты, 4-х виброизоляторов, 2-х листов наждачной бумаги для исключения возможности скольжения элементов фундамента и 2-х опорных железобетонных блоков (не показано).
Каждый из виброизоляторов 22 (фиг. 5 и 6), воспринимающих вертикальные нагрузки, выполнен в виде виброизолятора симметричного шайбового сетчатого, который содержит основание 30, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 31, а сетчатые упругие элементы, верхний 36 с верхней нажимной шайбой 34 и нижний 37 с нижней нажимной шайбой 39 жестко соединены с основанием 30 посредством опорных колец соответственно 35 и 38, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 36, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 34, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 33, охватываемым соосно расположенным кольцом 32, который жестко соединен с основанием 30. В нижним сетчатом упругом элементе, в центре осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней нажимной шайбы 39, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 40, охватываемым соосно расположенным кольцом 41, жестко соединенным с основанием 30.
Каждый из виброизоляторов 26 (фиг. 7 и 8), воспринимающих горизонтальные нагрузки, состоит из жестко связанных между собой плит из эластомера: верхней 42 и нижней 43, в которых выполнены сквозные отверстия 44, расположенные по поверхности виброизолятора в шахматном порядке. По форме виброизоляторы 26 выполнены квадратными или прямоугольными, а также их боковые грани могут быть выполнены в виде криволинейных поверхностей n-го порядка, обеспечивающие равночастотность системы виброизоляции в целом. Отверстия 44 имеют в сечении форму, обеспечивающую равночастотность виброизолятора 26. В качестве материала виброизоляторов 26, воспринимающих горизонтальные нагрузки, применен эластомер, например полиуретан.
Для защиты здания от вибраций горизонтального направления, распространяющихся по грунту, устраивается система виброизоляции по вертикальным граням наружных стен 24 цокольного этажа 21 на уровне фундамента и перекрытия 12 (фиг. 2). С этой целью вокруг всего здания устраивается подпорная стенка, контрфорсы 23 которой соединяются с торцами несущих стен через виброизоляторы, которые устанавливаются в нишах контрфорсов 23. Конструкция виброизолированного здания имеет повышенную жесткость.
Возможен вариант, когда в полостях 16 и 19 соответственно базовых плит 15 и 18 межэтажного перекрытия расположены вибродемпфирующие вставки (фиг. 4), выполненные в виде цилиндра 27 из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник 28, вдоль оси которого жестко закреплены по всей длине полости, демпфирующие диски 29, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром 28 из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовых плит 15.
Вибродемпфирующие вставки способствуют поглощению виброакустической энергии межэтажного перекрытия на средних и высоких частотах, вызывающих звуковые колебания, а следовательно и повышенные уровни шума в самом здании.
Цокольный этаж здания выполнен в виде пространственной рамной конструкции из монолитного железобетона с включенными в раму перекрытием и перегородками (не показано). Такая конструкция обеспечивает повышенную жесткость здания, компенсирующую ее снижение из-за опирания на виброизоляторы. С этой же целью усилены перемычки над дверными и иными проемами (не показано) так, чтобы жесткость перегородок не изменилась, а фундамент цокольного этажа 21 выполнен в виде ленточной перекрестной конструкции высотой порядка 50 см, выступающей над фундаментной плитой-стяжкой.
Сейсмостойкое здание с усиленным перекрытием работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, попадает на слои звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций, которыми облицованы несущие стены 1-4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и которые установлены над шумным оборудованием 11. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собой модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.
При установке виброактивного оборудования на плиту 12, происходит двухкаскадная виброзащита, за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 12, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 14, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м3. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. При этом стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.
Цокольный этаж здания выполнен в виде пространственной рамной конструкции из монолитного железобетона с включенными в раму перекрытием и перегородками (не показано). Такая конструкция обеспечивает повышенную жесткость здания, компенсирующую ее снижение из-за отпирания на виброизоляторы. С этой же целью усилены перемычки над дверными и иными проемами (не показано) так, чтобы жесткость перегородок не изменилась, а фундамент цокольного этажа 21 выполнен в виде ленточной перекрестной конструкции высотой порядка 50 см, выступающей над фундаментной плитой-стяжкой.
Сейсмостойкое здание с усиленным перекрытием, содержащее каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, установленные над шумным оборудованием, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, пол выполнен на упругом основании, конструкция пола на упругом основании содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая установлена на двух жестко связанных между собой базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями, при этом упругое основание пола выполнено из иглопробивных матов типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, или из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м3, а система виброизоляции фундамента с цокольным этажом выполнена с одновременной отрезкой его швами типа антисейсмических от соседних зданий и окружающего грунта, причем для защиты от вибраций вертикального направления виброизоляторы установлены в ниши стен цокольного этажа на участки ленточного фундамента, а каждый комплект системы виброизоляции состоит из металлической плиты, четырех виброизоляторов, двух листов наждачной бумаги для исключения возможности скольжения элементов фундамента и двух опорных железобетонных блоков, а для защиты здания от вибраций горизонтального направления, распространяющихся по грунту, устроена система виброизоляции по вертикальным граням наружных стен цокольного этажа на уровне фундамента и перекрытия, при этом вокруг всего здания устроена подпорная стенка, контрфорсы которой соединены с торцами несущих стен через виброизоляторы, которые установлены в нишах контрфорсов, при этом цокольный этаж здания выполнен в виде пространственной рамной конструкции из монолитного железобетона с включенными в раму перекрытием и перегородками, а также усиленными перемычками над дверными и иными проемами при неизменной жесткости перегородок, отличающееся тем, что в полостях базовых плит межэтажного перекрытия расположены вибродемпфирующие вставки, выполненные в виде цилиндра из жесткого вибродемпфирующего материала, внутри которого осесимметрично и коаксиально расположен упругий сердечник, вдоль оси которого жестко закреплены по всей длине полости, демпфирующие диски, при этом крайние диски закреплены «заподлицо» с цилиндром из вибродемпфирующего материала, торцы которого, в свою очередь, расположены «заподлицо» с боковыми поверхностями базовой плиты, причем каждый из виброизоляторов, воспринимающих вертикальные нагрузки, выполнен в виде виброизолятора симметричного шайбового сетчатого, который содержит основание, расположенное в средней части виброизолятора, и сетчатые упругие элементы, верхний и нижний, с осесимметрично расположенными демпферами сухого трения, а каждый из виброизоляторов, воспринимающих горизонтальные нагрузки, состоит из жестко связанных между собой плит из эластомера: верхней и нижней, в которых выполнены сквозные отверстия, расположенные по поверхности виброизолятора в шахматном порядке.
