Каркас здания,сооружения
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>958640 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 261230 (21) 3225247/29-33 () М Код 3 с присоединением заявки Ì9
Е 04 Н 9/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (Щ УДК 699. 841 (088. 8) Опубликовано 150982. Бюллетень Нот 34
Дата опубликования описания 1509.82 (72) Авторы изобретения
Г.M Oñòðmêîâ,m A A Îïëàí÷óê т. (тт
Ф 4тр; -,. канахсхое отдеденне Ордена трудоайм Красноте знад н центрального научноисследовательского -"Й ЬР9Екцо института строительных металлокофстру ОН9 .".ЦЙиййро стальконструкция хО j Щ. (71) Заявитель (54) КАРКАС ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ
Изобретение относится к строитель ству и может быть исцользовано в конструкциях каркасов одноэтажных и многоэтажных зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах, на просадочных грунтах, а также для компенсации температурныХ деформаций.
Известен каркас сейсмостойкого здания связевой схеж, состоящий из ячеек, образованных колоннами и ри-гелями, и элементов связей; соединяющих противоположные углы ячеекГ1).
Недостатками этого каркаса являются низкая надежность работы в связи, с возникновением при перегрузках в раскосах связей остаточных удлинений при растяжении и потеря устой чивости от сжимающих усилий.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является каркас здания, сооружения, вклю-, чающйй. колонны и ригели, образующие ячейки., и размещенные в них перекрестные диагональные связи, объединенные в центре ячейки с прямоугольным контуром посредством фасонок (2).
Недостатками известной конструк-ции каркаса являются высокая деформативность и низкая удельная энерго. емкость при знакопеременных циклических нагрузках, поскольку в стержневом контуре, элементы которого работают на изгиб, развиваются локальные пластические деформации в углах с большим уровнем относительных удлинений. Это определяет низкую удельную энергопоглощающую способность и быстрое разрушение прямоугольного стержневого контура после 515 циклов знакопеременного нагружения, что недостаточно для надежной работы здания. Кроме того, на контур расходуется значительное количество металла.
Целью изобретения является снижение металлоемкости и повышение жесткости и надежности работы карка20 са при сейсмических и температурных воздействиях и просадках основания.
Указанная цель достигается тем, что в каркасе, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, и раз25 мещенные в них перекрестные диагональные связи, объединенные в центре ячейки прямоугольным контуром посредством фасонок, прямоугольный контур выполнен из металлических зО пластин и снабжен внутри листовой
958640 диафрагмой с параметрами, определяемыми по ф рмулам
Х= — (50; Ъ=
1 где Л вЂ” отношение высоты диафрагмы к ее толщине; высота диафрагмы, см;
d — толщина диафрагмы, см;
М1+М - сумма абсолютных величин усилий в связях разного направления, кН; с — угол наклона. связей к горизонтали;
Т вЂ” предел текучести материала при сцвиге, кН/см .
На фиг.1 схематически изображен предлагаемый каркас, общий вид; на фиг.2 — ячейка каркаса с положением элементов до и во время смещения ячейки; на фиг.3 — варианты выполнения узла крепления связей к контуру на болтах и с помощью сварки; на фиг.4 — сварной прямоугольный контур из пластин с диафрагмой; на фиг. 5 — разрез A-A на фиг.,4; на фиг. вариант выполнения литого контура; на фиг.7 — разрез Б-Б на фйг.б.
Каркас здания, сооружения включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки 3, в которых размещены перекрестные диагональные связи 4, объединенные посредством фасонок 5 в центре ячеек 3 прямоугольным контуром б, выполненным из металлических пластин 7 и снабженным внутри листовой диафрагмой 8 из пластического металла с параметрами, определяемыми по формулам
1l
А= — <50 и=
1. где А - отношение высоты диафрагмы к ее толщине; и — высота диафрагмы, см; толщина диафрагмы, см;
N„ d — угол наклона связей к горизонтали; предел текучести материала диафрагмы при сдвиге, кН/см При указанных параметрах в диафрагме при перегрузках возникают пластические сдвиговые деформации в то время, как колонны, ригели и связи. работают в упругой стадии. При сейсмических колебаниях или при периодических температурных воздействиях в ячейке 3 каркаса по направлению диагональных связей 4 возникают усилия растяжения или сжатия, передающиеся через фасонки 5 на контур,б.и диафрагму 8, в которой возникают сдвигающие усилия. От расчетных сейсмических или температурных воздействий в диафрагме 8 контура б развиваются сдвиговые пластические деформации. При изменении направления внешнего воздействия сдвигающие усилия в диафрагме 8 контура 6 уменьшаются до нуля, после чего происходит увеличение этих усилий и сдвиг диафрагмы 8 в противоположном направлении. При этом остаточные сдвиговые деформации, возникшие; в диафрагме 8 контура 6 в предыдущем полуцикле, исчезают и развивают10 Формула изобретения Каркас здания, сооружения, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них перекрестные диагональные связи, соединенные в центре ячеек с прямоугольным контуром посредством фасонок, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения металлоемкости и повышения жесткости и надежности работы каркаса при сейсмических и температурных воздействиях и просадках основания, прямоугольнйй контур выполнен из металлических пластин и 65 ся пластические сдвиговые деформации противоположного знака. В процессе пластического деформирования проис ходит интенсивное поглощение энергии внешних воздействий. При необходимости деформированный .контур 6 заменяется новым. В случае неравномерной осадки основания в диафрагме 8 контура б происходят односторонние пластические сдвиговые деформации, каркас принимает новую форму, при этом в несущих элементах (колон25 нах 1, ригелях 2 и связях 4) усилия не превышают расчетных. Конструктивное решение контура с диафрагмой, работающей на.сдвиг в упpyro-пластической стадии, обладает высокой надежностью и долговечностью при работе на знакопеременные циклические и односторонние нагрузки,. имеет высокую удельную энергоемкость, превышающую в 100-200 раз общую удельную энергоемкость изгибаемых 35 стержневых элементов известного контура. Предлагаемый контур из пластин с диафрагмой способен выдержать без разрушения до 1000 циклов знакопере40 менных нагружений при коэффициенте податливости 10. Конструкция связевого каркаса -обладает высокой надежностью работы при сейсмических и температурных . 45 воздействиях и при просадках оснований обеспечивает также снижение металлоемкости энергопоглощающего контура в 2-3 раза и увеличивает жесткость каркаса. 958640 Фиб. 2 Фиг.1 Я-А 6,7 Фас Х Фиа,7 иг. Составитель Г. Иванова Техред И.Гайду Корректор A.Ôåðåíö Редактор A.Õèì÷óê Заказ 6999/44 Тираж 724 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Ф:пиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 5 снабжен внутри листовой диафрагмой с параметрами, определяемыми по формулам (N,+N1)35jna "т где Л вЂ” отношение высоты диафрагмы к ее толщине; Ъ вЂ” ° высота диафрагмы, см, Ф вЂ” толщина диафрагмы, см; М„+M - сумма абсолютных величин усилий в связях разного направления, кН, 6 ! с — угол наклона связей к горизонтали; предел текучести материала диафрагмы при сдвиге, кН/см Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 393423, кл. Е 04 Н 9/02, 1972. 2. Авторское свндетельство СССР 9..562630, кл. Е 04 Н 9/02, 1974 (прототип).
