RU2024716C1

RU2024716C1 - Multistory quake-proof building

Info

Publication number: RU2024716C1
Authority: RU
Inventors: Валериан Алексеевич Лебедев
Original assignee: Валериан Алексеевич Лебедев
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: civil engineering; construction of MULTISTORY quake-proof buildings. SUBSTANCE: stiffness core is formed of paired relatively-perpendicular triangular diaphragms whose bases are rigidly connected to foundation throughout the width and length of building and their apices are brought to half the height of the upper storey. Bases of internal columns are rigidly connected with stiffness core while external columns disposed in transit of diagrams are connected with stiffness core and with foundation. Ties are located in upper storey and consist of paired braces forming, together with columns, skew-symmetric triangles, and of inclined spindle articulated by bolts with connection joint of paired braces. Middle point of said spindle is bolted to apex of triangular diaphragm with a provision for its turning in plane of said diaphragm. EFFECT: improved design. 6 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и может быть применено в сейсмических регионах. The invention relates to construction and can be applied in seismic regions.

Известно сейсмостойкое здание, включающее плиту фундамента, пространственно жесткие этажи и два выполненных со стоками и связями в виде тросов гибких этажа, один из которых размещен на плите фундамента, другой гибкий этаж размещен на перекрытии верхнего жесткого этажа, причем связи в обоих гибких этажах предварительно напряжены, снабжены натяжными муфтами и ограничителями колебаний и установлены перекрестно диагонально между стойками по внутренним взаимно перпендикулярным осям угловых ячеек, при этом ограничители колебаний выполнены в нижнем гибком этаже тросовыми, а в верхнем гибком этаже - в виде демпфера с вязким сопротивлением, причем жесткость верхнего этажа определена из соотношения
R =

, где R - жесткость верхнего гибкого этажа;
m - масса верхнего этажа;
Т_о - период собственных колебаний здания без последнего этажа (1).An earthquake-resistant building is known, including a foundation slab, spatially rigid floors and two made with drains and ties in the form of cables of flexible floors, one of which is placed on the foundation slab, the other flexible floor is located on the ceiling of the upper hard floor, and the connections in both flexible floors are prestressed are equipped with tension couplings and vibration limiters and installed cross diagonally between the uprights on the internal mutually perpendicular axes of the corner cells, while the vibration limiters are made in the bottom floor of a flexible mechanical rope, and the upper flexible floor - in the form of a damper with the viscous resistance, the upper floor stiffness is determined from the ratio
R =

where R is the rigidity of the upper flexible floor;
m is the mass of the upper floor;
T _about - the period of natural vibrations of the building without the last floor (1).

Его недостатком является то, что при сейсмических воздействиях плита будет сжимать колонны (сжатие с изгибом), металлические тяжи и тросы первого этажа расслабятся и здание остается без сейсмозащиты. Its disadvantage is that under seismic influences the plate will compress the columns (compression with bending), metal bands and cables of the first floor will relax and the building will remain without seismic protection.

Наиболее близким техническим решением является многоэтажное сейсмостойкое здание, включающее фундамент, перекрытия, связи, ядро жесткости из треугольных вертикальных диафрагм, установленных во взаимно перпендикулярных направлениях и жестко соединенных с фундаментом по всей длине и ширине здания, и колонны, внутренние и наружные из которых, установленные в створе диафрагм, жестко соединены основанием с последними, а остальные наружные колонны жестко соединены с фундаментом (2). The closest technical solution is a multi-storey earthquake-resistant building, including a foundation, ceilings, communications, a stiffness core made of triangular vertical diaphragms installed in mutually perpendicular directions and rigidly connected to the foundation along the entire length and width of the building, and columns, internal and external of which are installed in the diaphragm section, are rigidly connected to the base with the latter, and the remaining external columns are rigidly connected to the foundation (2).

Указанное решение не обеспечивает защиту здания от сейсмических воздействий в районах с высокой степенью сейсмичности. The specified solution does not protect the building from seismic effects in areas with a high degree of seismicity.

Цель изобретения - повышение устойчивости здания при горизонтальных сейсмических воздействиях и уменьшение колебаний верхнего этажа. The purpose of the invention is to increase the stability of the building with horizontal seismic influences and reduce fluctuations of the upper floor.

Поставленная задача решена тем, что диафрагмы установлены попарно, а их вершины размещены на половине высоты верхнего этажа, причем каждая связь расположена в верхнем этаже между колоннами, смежными с вершиной диафрагм, и выполнены из парных раскосов, жестко соединенных между собой и с колоннами с образованием кососимметричных треугольников, и наклонного стержня, шарнирно соединенного концами с узлами соединения парных раскосов каждого треугольника между собой, а серединой с вершиной диафрагмы с возможностью его перемещения в плоскости последней. The problem is solved in that the diaphragms are installed in pairs, and their vertices are located at half the height of the upper floor, with each connection located on the upper floor between the columns adjacent to the top of the diaphragms and made of paired braces rigidly connected to each other and to the columns with the formation skew-symmetric triangles, and an inclined rod, pivotally connected by ends with the nodes of the pair of braces of each triangle to each other, and the middle with the apex of the diaphragm with the possibility of its movement in the plane and the last one.

На фиг.1 изображен план первого этажа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - фрагмент верхнего этажа со связью; на фиг.5 - узел I на фиг.4; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.5. Figure 1 shows a plan of the first floor; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 is a fragment of the upper floor with communication; figure 5 - node I in figure 4; figure 6 - section bb in figure 5.

Многоэтажное сейсмостойкое здание включает в себя ядро жесткости, состоящее из попарно взаимно перпендикулярных треугольных диафрагм 1, угловые колонны 2, крайние средние колонны 3, внутренние колонны 4 и фундамент 5, жестко скрепленный с колоннами 2, 3 и диафрагмами 1, перекрытия 6. Связи 7 расположены в верхнем этаже 8 и состоят из раскосов 9, выполненных, например, из двух швеллеров N 22, образующих с колоннами 4 жесткие кососимметричные треугольники, и наклонного стержня 10, шарнирно соединенного концами с узлами соединения 11 раскосов 9 при помощи болтов 12 и серединой с вершиной диафрагмы 2 посредством болта 13. Вершина диафрагмы 1 имеет оголовник 14 с отверстием 15, сквозь которое пропущен болт 13, резиновую прокладку 16, шайбу 17, гайку 18, закладные детали 19 колонн 4 и перекрытий 6, закладные детали 20 диафрагм 1, фасонки 21 связей 7, стальной лист 22, ограничители перемещений 23 электросварку 24, отверстие 25 наклонного стержня 10. A multi-storey earthquake-resistant building includes a stiffness core, consisting of pairwise mutually perpendicular triangular diaphragms 1, corner columns 2, extreme middle columns 3, inner columns 4 and foundation 5, rigidly bonded to columns 2, 3 and diaphragms 1, floors 6. Connections 7 are located on the top floor 8 and consist of braces 9, made, for example, of two channels N 22, forming rigid oblique symmetrical triangles with columns 4, and an inclined rod 10, pivotally connected by ends to nodes of connection 11 of braces 9 by bolts 12 and the middle with the apex of the diaphragm 2 by means of a bolt 13. The top of the diaphragm 1 has an ogolovnik 14 with an opening 15 through which a bolt 13, a rubber gasket 16, a washer 17, a nut 18, embedded parts 19 of the columns 4 and ceilings 6, embedded parts 20 diaphragms 1, gussets 21 ties 7, steel sheet 22, movement limiters 23 electric welding 24, hole 25 of the inclined rod 10.

Фундамент 5, колонны 2,3,4 перекрытия 6 и ядро жесткости выполнены из монолитного железобетона, а связи 7 - из стали. The foundation 5, columns 2,3,4 floors 6 and the stiffness core are made of monolithic reinforced concrete, and the connection 7 is made of steel.

Многоэтажное сейсмостойкое здание возводят в следующем порядке. A multi-storey earthquake-resistant building is being erected in the following order.

Отрывают котлован. Выполняют фундамент 5. Затем возводят диафрагмы 1 ядра жесткости, колонны 2,3 первого этажа. Устраивают перекрытие 6 над первым этажом. Перекрытия 6 жестко соединяют с колоннами 2,3 и диафрагмами 1. После этого выполняют конструкции второго этажа и т.д. Tear off the pit. Perform the foundation 5. Then erect the diaphragm 1 of the stiffness core, columns 2,3 of the first floor. Arrange a ceiling of 6 over the first floor. The overlap 6 is rigidly connected to the columns 2,3 and the diaphragms 1. After that, the construction of the second floor, etc.

На верхнем этаже 8 перед бетонированием диафрагм 1 устанавливают в опалубку и крепят сваркой к их арматурным каркасам закладную деталь 20 с оголовником 14. On the upper floor 8, before concreting the diaphragms 1, they are installed in the formwork and fastened by welding to their reinforcing cages, the embedded part 20 with the headband 14.

После этого начинают монтаж связей 7. Раскосы 9, соединенные с фасонкой 21 на заводе металлоконструкций, прикрепляют монтажной сваркой к угловым фасонкам 21, которые прикреплены к закладным деталям 19. В отверстие 25 наклонного стержня 10 вставляют болт 13, который продевают в отверстия 15 оголовника 14. After that, the installation of ties 7 begins. The braces 9, connected to the gusset 21 at the metalwork factory, are fastened by welding to the corner gussets 21, which are attached to the embedded parts 19. A bolt 13 is inserted into the hole 25 of the inclined rod 10, which is threaded into the holes 15 of the headband 14 .

Одновременно в отверстия фасонки 21 и в отверстия на концах наклонного стержня 10 вставляют болт 12. На все болты одевают прокладки 16, шайбы 17 и закручивают гайками 18. Стальной лист 22 (прокладку, или сухари) прикрепляют к наклонному стержню 10 до монтажа электросваркой 24. At the same time, a bolt 12 is inserted into the openings of the gusset plate 21 and into the holes at the ends of the inclined rod 10. Gaskets 16 are put on all bolts, the washers 17 and screwed with nuts 18. The steel sheet 22 (gasket, or crackers) is attached to the inclined rod 10 before mounting by welding 24.

Многоэтажное сейсмостойкое здание работает следующим образом. A multi-storey earthquake-resistant building operates as follows.

Сейсмическое воздействие будет восприниматься фундаментом 5, который передаст его диафрагмам ядра жесткости, колоннам 3, 4 и перекрытиям 6. Треугольная форма диафрагм, установленных вершиной вверх, дает зданию жесткость и вместе с тем гибкость, жесткость ядра жесткости уменьшается снизу вверх. Такая конструкция ядра жесткости обеспечивает зданию устойчивость и одновременно делает его упругим и небольшим демпфером, т.е. ядро жесткости воспринимает сейсмические воздействия и гасит их. Seismic impact will be perceived by the foundation 5, which will transfer it to the diaphragms of the stiffness core, columns 3, 4 and floors 6. The triangular shape of the diaphragms installed with the top up gives the building stiffness and at the same time the flexibility, stiffness of the stiffness core decreases from the bottom up. This design of the stiffness core provides the building with stability and at the same time makes it elastic and small damper, i.e. the stiffness core perceives seismic influences and extinguishes them.

Конструкция ядра жесткости и расположение его в здании позволяют всем колоннам 3, 4 (кроме угловых) быть связанными основаниями жестко с диафрагмами 1, что дает зданию жесткость и одновременно упругость: отклонения колонн 2, 3 от вертикали будут меньше и будут тут же переданы диафрагмам 1, и погашены ими. The design of the stiffness core and its location in the building allow all columns 3, 4 (except the corner ones) to be rigidly connected with the bases to the diaphragms 1, which gives the building rigidity and at the same time elasticity: the deviations of the columns 2, 3 from the vertical will be less and will be immediately transmitted to the diaphragms 1 , and repaid by them.

Связь 7 работает следующим образом. Communication 7 works as follows.

Пусть слева направо на верхнюю колонну 4 горизонтально действует упругая сила здания. Треугольник, состоящий из колонны 4 и двух стальных раскосов 9, повернется на часовой стрелке вокруг шарнира 26. Let the elastic force of the building horizontally act on the upper column 4 from left to right. The triangle, consisting of a column 4 and two steel braces 9, will rotate clockwise around the hinge 26.

В результате этого поворота наклонный стержень 10 будет вращаться против часовой стрелки вокруг болта 13. Что и даст желаемый результат: снижение упругих сил здания, а, следовательно, и уменьшение колебаний верхнего этажа 8, уменьшение отклонения конструкций от вертикали. Колебания верхнего этажа 8 будут переданы диафрагмам 1. As a result of this rotation, the inclined rod 10 will rotate counterclockwise around the bolt 13. Which will give the desired result: a decrease in the elastic forces of the building, and, consequently, a decrease in the oscillations of the upper floor 8, a decrease in the deviation of the structures from the vertical. The oscillations of the upper floor 8 will be transmitted to the diaphragms 1.

Многоэтажное сейсмостойкое здание может иметь широкое распространение в строительстве в сейсмических регионах, так как конструкции его просты, надежны и значительно повышают устойчивость при горизонтальных сейсмических воздействиях. A multi-storey earthquake-resistant building can be widely used in construction in seismic regions, since its structures are simple, reliable and significantly increase stability under horizontal seismic effects.

Claims

A MULTI-STOREY SEISMIC-RESISTANT BUILDING, including a foundation, ceilings, connections, a stiffness core of triangular vertical diaphragms installed in mutually perpendicular directions and rigidly connected to the foundation along the entire length and width of the building, and columns, internal and external of which, installed in the diaphragm section, are rigidly connected by a base to the latter, and all external columns - with a foundation, characterized in that the diaphragms are installed in pairs, and their vertices are placed at half the height of the upper floor, with each connection p located on the upper floor between the columns adjacent to the apex of the diaphragms, and made of paired braces rigidly interconnected and with columns with the formation of skew-symmetrical triangles, and an inclined rod pivotally attached by the ends to the nodes of the pair of braces of each triangle with each other and the middle to the top diaphragm with the ability to move it in the plane of the latter.