RU2658937C2

RU2658937C2 - Kochetov earthquake resistant building with brick wall panel

Info

Publication number: RU2658937C2
Application number: RU2015148207A
Authority: RU
Inventors: Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2018-06-26
Also published as: RU2015148207A3; RU2015148207A

Abstract

FIELD: methods of explosion protection.

SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to repair, recovery or erection of aseismic buildings and structures. In the earthquake-proof building, which contains the vibration-insulated foundation, horizontal and vertical bearing structures with vibration insulation system, internal partitions, building roof, as well as door and window openings with reinforcement, base load-bearing floor slabs are equipped in the places of their fixation to the bearing walls of the building with a system of spatial vibration isolation consisting of horizontally located vibration isolators that receive vertical static and dynamic loads, as well as vertical vibration isolators, receiving horizontal static and dynamic loads, wherein floor in rooms is made on elastic base and comprises mounting plate, made of reinforced vibration damping concrete material, which is installed on the base plate of the inter-floor overlapping with the cavities through the layers of the vibration damping material and the waterproofing material with the clearance relative to the bearing walls of the production premise, wherein the cavities of the base plate are filled with a vibration damping material, for example a foamed polymer, and each of the vibration isolators consists of rigidly interconnected rubber plates, the upper and lower, in which through holes are made, located across the vibration isolator surface in staggered order, and in the form the vibration isolators are made square or rectangular, and their side faces are made in the form of the n-th order curved surfaces, providing the vibration isolation system equal frequency in general, wherein in the cross-section holes have shape providing the vibration isolator equal frequency, at that, each of the vibration isolators is equipped with vibration damping inserts, which are located in the each of the vibration isolators openings and made in the form of cylindrical damping element, to which ends the rigid elastic supports are rigidly attached, and inner cavity is filled with the vibration damping material layer, for example sand, at that, the vibration damping layer density is less than the damping element outer cylindrical shell density.

EFFECT: reinforcement of buildings or installations structures, reducing their vulnerability under the wind loads and earthquakes action, improvement their seismic safety, durability and service life.

1 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к реконструкции, восстановлению или возведению сейсмостойких зданий и сооружений.The invention relates to the field of construction, namely to the reconstruction, restoration or construction of earthquake-resistant buildings and structures.

Наиболее близким техническим решением является сейсмостойкое здание, содержащее горизонтальные и вертикальные несущие конструкции, причем в, по меньшей мере, одной несущей вертикальной конструкции, выполнен, по крайней мере, один проем, а предпочтительно несколько проемов, в каждом из которых размещена демпферная многослойная виброизолирующая опора, состоящая из верхней и нижней опорных пластин и размещенных между ними чередующихся между собой металлических и эластомерных слоев, причем упомянутые пластины жестко связаны с вертикальной конструкцией посредством соединительных элементов или усиливающих поясов, расположенных в проемах [патент РФ №120447 на полезную модель-прототип].The closest technical solution is an earthquake-resistant building containing horizontal and vertical load-bearing structures, and in at least one load-bearing vertical structure, at least one aperture is made, and preferably several apertures, in each of which a damper multilayer vibration-isolating support is placed consisting of upper and lower support plates and alternating between metal and elastomeric layers placed between them, said plates being rigidly connected vertically oh design by means of connecting elements or reinforcing belts located in the openings [RF patent No. 120447 for a useful prototype model].

Недостатком указанных известных технических решений являются: техническая сложность устройства виброизоляторов при высоких уровнях нагружения на вертикальные конструкции (высокие здания) для реконструируемых, восстанавливаемых объектов, а также вновь возводимых опасных, технически сложных и уникальных зданий и сооружений, когда использование предложенных способов недостаточно квалифицированными специалистами может привести к повреждению конструкций, а иногда и к прогрессирующему обрушению целого здания (сооружения) или его части.The disadvantage of these known technical solutions are: the technical complexity of the device of vibration isolators at high levels of loading on vertical structures (tall buildings) for reconstructed, restored objects, as well as newly constructed dangerous, technically complex and unique buildings and structures, when the use of the proposed methods is insufficiently qualified specialists lead to damage to structures, and sometimes to progressive collapse of the whole building (structure) or part thereof .

Технически достижимый результат - усиление конструкций зданий или сооружений, снижение их уязвимости при воздействии ветровых нагрузок и землетрясений, повышение их сейсмической безопасности, долговечности и остаточного ресурса.A technically achievable result is an increase in the construction of buildings or structures, a decrease in their vulnerability when exposed to wind loads and earthquakes, an increase in their seismic safety, durability and residual life.

Это достигается тем, что в сейсмостойком здании, содержащим 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, а упругое основание пола выполнено из жесткого пористого вибропоглощающего материала, например эластомера или полиуретана со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, при этом кирпичная стеновая панель выполнена сейсмостойкой, содержащей кирпичную кладку из кирпичей с отверстиями по средине ширины и на одной четверти длины от торцов кирпича, уложенных на растворе с совмещением отверстий в каналы, и арматурные стержни, пропущенные через каналы с жестким закреплением их на торцах, посредством плоских упоров, по толщине равных толщине растворного шва, а в каналах у торцов панели размещены слои вибродемпфирующего материала П-образного типа, воспринимающие пространственную вибрацию, арматурные стержни выполнены демпфирующими, а каждый из них представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены плоские жесткие упоры, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, при этом плотность вибродемпфирующего слоя меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента, причем слои вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненные П-образного типа и воспринимающие пространственную вибрацию, выполнены из измельченных изношенных автопокрышек на связке в виде резинового клея, жидкого стекла или полимерного связующего, а через каждые 8÷10 рядов уложенных на растворе кирпичей привариваются жесткие упоры, а демпфирующие стержни удлиняются с применением сварки, причем в каналы средней зоны заливается раствор с вибродемпфирующей крошкой из измельченных покрышек автомобильных шин для образования более жестких зон, арматурные стержни выполнены демпфирующими.This is achieved by the fact that in an earthquake-resistant building containing a vibration-insulated foundation, horizontal and vertical load-bearing structures with a vibration isolation system, internal partitions, the roof of the building, as well as door and window openings with reinforcement, basic load-bearing floor slabs are provided at the points of their attachment to the load-bearing walls of the building spatial vibration isolation system, consisting of horizontally located vibration isolators, perceiving vertical static and dynamic loads, as well as vertically located x vibration isolators that accept horizontal static and dynamic loads, while the floor in the rooms is made on an elastic base and contains a mounting plate made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on the base plate of the floor with cavities through layers of vibration damping material and waterproofing material with a gap with respect to bearing walls of the production room, and the cavity of the base plate is filled with vibration damping material, for example polymer, and the elastic floor base is made of rigid porous vibration-absorbing material, for example, elastomer or polyurethane with a degree of porosity in the optimal value range: 30 ÷ 45%, while the brick wall panel is made of earthquake-resistant brick containing brickwork with holes in the middle width and one quarter of the length from the ends of the brick laid on the mortar with the holes in the channels aligned, and the reinforcing bars passed through the channels with their rigid fixation at the ends, through layers of flat stops equal in thickness to the thickness of the mortar seam, and in the channels at the ends of the panel there are layers of U-shaped vibration damping material that perceive spatial vibration, reinforcing bars are made damping, and each of them is a cylindrical damping element, to the ends of which are rigidly attached flat rigid stops, and the inner cavity is filled with a layer of vibration damping material, such as sand, while the density of the vibration damping layer is less than the density of the outer cylindrical oh shell of the damping element, and the layers of vibration damping material, structurally made of a U-shaped type and perceiving spatial vibration, are made of crushed worn tire covers in the form of rubber glue, liquid glass or a polymer binder, and every 8 ÷ 10 rows of bricks laid on the mortar hard stops are welded, and damping rods are lengthened using welding, and a solution with vibrodamping crumb from crushed tires is poured into the channels of the middle zone tires for the formation of more rigid zones, reinforcing bars are made damping.

На фиг. 1 изображен общий вид сейсмостойкой конструкции здания, на фиг. 2 - разрез междуэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - схема виброизоляции цокольного этажа в основании здания, на фиг. 4 - схема виброизоляции железобетонной плиты в основании здания, на фиг. 5 - общий вид виброизолятора, фиг. 6 - разрез А-А виброизолятора, фиг. 7 - общий вид вибродемпфирующей вставки в полостях базовой плиты межэтажного перекрытия, на фиг. 8 - общий вид варианта виброизолятора, на фиг. 9 - разрез А-А фиг. 8 виброизолятора, на фиг. 10 изображен кирпич (несущий элемент) в аксонометрии с двумя отверстиями; на фиг. 11 - сейсмостойкая кирпичная стеновая панель, вид в плане, на фиг. 12 - схема демпфирующего стержня кирпичной стеновой панели.In FIG. 1 shows a general view of an earthquake-resistant building structure; FIG. 2 is a section through a floor of a building, in FIG. 3 is a diagram of the vibration isolation of the basement at the base of the building; FIG. 4 is a diagram of vibration isolation of a reinforced concrete slab at the base of a building; FIG. 5 is a general view of the vibration isolator, FIG. 6 is a section AA of the vibration isolator, FIG. 7 is a general view of the vibration damping insert in the cavities of the base plate of the floor, in FIG. 8 is a general view of a variant of a vibration isolator; FIG. 9 is a section AA of FIG. 8 vibration isolator, in FIG. 10 shows a brick (supporting element) in a perspective view with two holes; in FIG. 11 - earthquake-resistant brick wall panel, plan view, in FIG. 12 is a diagram of a damping rod of a brick wall panel.

Здание сейсмостойкое с кирпичной стеновой панелью (фиг. 1) содержит виброизолированный фундамент 1, горизонтальные 3 и вертикальные 2 несущие конструкции с системой виброизоляции, внутренние перегородки 4, кровлю здания 5, а также дверные 6 и оконные 7 проемы с усилением.An earthquake-resistant building with a brick wall panel (Fig. 1) contains a vibration-insulated foundation 1, horizontal 3 and vertical 2 load-bearing structures with a vibration isolation system, internal partitions 4, the roof of the building 5, as well as door 6 and window 7 openings with reinforcement.

Упругое основание пола выполнено из жесткого пористого вибропоглощающего материала, например эластомера, или полиуретана со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%.The elastic floor base is made of a rigid porous vibration-absorbing material, for example elastomer, or polyurethane with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%.

Конструкция пола выполнена на упругом основании (фиг. 2) и содержит установочную плиту 8, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите 9 межэтажного перекрытия с полостями 10 через слои вибродемпфирующего материала 11 и гидроизоляционного материала 12 с зазором 13 относительно несущих стен 2 здания. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 8 по всем направлениям слои вибродемпфирующего материала 11 и гидроизоляционного материала 12 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 2 и базовой несущей плите 9 перекрытия.The floor structure is made on an elastic foundation (Fig. 2) and contains a mounting plate 8 made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on the base plate 9 of the floor with cavities 10 through layers of vibration damping material 11 and waterproofing material 12 with a gap 13 relative to the bearing walls 2 buildings. In order to ensure effective vibration isolation of the mounting plate 8 in all directions, the layers of the vibration damping material 11 and the waterproofing material 12 are made with a flange that is tightly adjacent to the supporting structures of the walls 2 and the base supporting plate 9 of the floor.

Для повышения эффективности виброизоляции и сейсмостойкости здания базовые несущие плиты 9 перекрытия (на фиг. 2 показана плита 9 перекрытия только для одного этажа здания и с одной стороны несущих стен 2) снабжены в местах их крепления к несущим стенам здания системой пространственной виброизоляции, состоящей из горизонтально расположенных виброизоляторов 14 и 15, воспринимающих вертикальные статические и динамические нагрузки, а также вертикально расположенных виброизоляторов 16, воспринимающих горизонтальные статические и динамические нагрузки. Схема виброизоляторов, выполненных из эластомера представлена на фиг. 5-6. Каждый из виброизоляторов 14, 15, 16 состоит из жестко связанных между собой резиновых плит: верхней 32 и нижней 33 (фиг. 5 и 6), в которых выполнены сквозные отверстия 34, расположенные по поверхности виброизолятора в шахматном порядке. По форме виброизоляторы выполнены квадратными или прямоугольными, а также их боковые грани могут быть выполнены в виде криволинейных поверхностей n-ого порядка, обеспечивающие равночастотность системы виброизоляции в целом. Отверстия 34 имеют в сечении форму, обеспечивающую равночастотность виброизолятора.To increase the vibration isolation efficiency and earthquake resistance of the building, the basic floor slabs 9 (in Fig. 2 shows the floor slab 9 for only one floor of the building and on one side of the load-bearing walls 2) are equipped at the points of their attachment to the load-bearing walls of the building with a spatial vibration isolation system consisting of horizontally located vibration isolators 14 and 15, perceiving vertical static and dynamic loads, as well as vertically located vibration isolators 16, perceiving horizontal static and dynamically e load. A diagram of vibration isolators made of elastomer is shown in FIG. 5-6. Each of the vibration isolators 14, 15, 16 consists of rubber plates rigidly interconnected: upper 32 and lower 33 (Figs. 5 and 6), in which through holes 34 are made, located on the surface of the vibration isolator in a checkerboard pattern. The shape of the vibration isolators is made square or rectangular, and their side faces can be made in the form of curved surfaces of the nth order, ensuring the uniform frequency of the vibration isolation system as a whole. The holes 34 have a cross-sectional shape that provides equal frequency vibration isolation.

Система виброизоляции фундамента 17 с цокольным этажом 18 (фиг. 3) осуществляется путем установки поднимаемой части здания на виброизоляторы (фиг. 5-6) с одновременной отрезкой его швами типа антисейсмических (не показано) от соседних зданий и окружающего грунта. Для защиты от вибраций вертикального направления виброизоляторы устанавливаются в нише стен цокольного этажа 18 на участки ленточного фундамента 19. Каждый комплект системы виброизоляции состоит из металлической плиты, 4-х виброизоляторов (фиг. 5 и 6), 2-х листов наждачной бумаги для исключения возможности скольжения элементов фундамента и 2-х опорных железобетонных блоков (на чертеже не показано).The system of vibration isolation of the foundation 17 with the basement 18 (Fig. 3) is carried out by installing the elevated part of the building on the vibration isolators (Fig. 5-6) while cutting it with anti-seismic seams (not shown) from neighboring buildings and surrounding soil. To protect against vertical vibrations, vibration isolators are installed in the niche of the walls of basement 18 on sections of the strip foundation 19. Each set of vibration isolation systems consists of a metal plate, 4 vibration isolators (Figs. 5 and 6), 2 sheets of sandpaper to eliminate the possibility sliding basement elements and 2 supporting reinforced concrete blocks (not shown in the drawing).

Для защиты здания от вибраций горизонтального направления, распространяющихся по грунту, устраивается система виброизоляции по вертикальным граням наружных стен 20 цокольного этажа 18 на уровне фундамента 17 и перекрытий 9 (фиг. 2). С этой целью вокруг всего здания устраивается подпорная стенка, контрфорсы 21 которой соединяются с торцами несущих стен через виброизоляторы (фиг. 5 и 6), которые устанавливаются в нишах 22 контрфорсов 21. Конструкция виброизолированного здания имеет повышенную жесткость.To protect the building from horizontal vibrations propagating through the ground, a vibration isolation system is arranged along the vertical faces of the outer walls 20 of the basement floor 18 at the level of the foundation 17 and floors 9 (Fig. 2). To this end, a retaining wall is arranged around the entire building, the buttresses 21 of which are connected to the ends of the bearing walls through vibration isolators (Figs. 5 and 6), which are installed in the niches 22 of the buttresses 21. The design of the vibration-insulated building has increased rigidity.

Цокольный этаж здания выполнен в виде пространственной рамной конструкции из монолитного железобетона с включенными в раму перекрытием и перегородками (на чертеже 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 (на чертеже не показано) так, чтобы жесткость перегородок не изменилась, а фундамент 17 выполнен в виде ленточной перекрестной конструкции высотой порядка 50 см, выступающей над фундаментной плитой-стяжкой.The basement of the building is made in the form of a spatial frame structure made of monolithic reinforced concrete with overlapping and partitions included in the frame (not shown in the drawing). This design provides increased rigidity of the building, compensating for its decrease due to bearing on vibration isolators. For the same purpose, jumpers are reinforced above door and other openings (not shown in the drawing) so that the stiffness of the partitions does not change, and the foundation 17 is made in the form of a tape cross structure with a height of about 50 cm, protruding above the foundation slab.

На фиг. 4 представлена схема виброизоляции железобетонной плиты, состоящей из связанных между собой железобетонных балок 23 в основании здания, которая является вариантом виброзащиты без домкратов и включает в себя, по крайней мере, четыре сетчатых виброизолятора 24 (фиг. 5 и 6), устанавливаемых между металлической плитой 25 и железобетонной балкой 23, расположенной в основании 26 здания, выполненного заодно целое с, по крайней мере, восемью ленточными фундаментными блоками 27 и 28, являющимися своеобразными "ловушками", а каждая из металлических плит 25 установлена на,по крайней мере трех железобетонных столбах-упорах 29. Между каждыми ленточными фундаментными блоками 27 и 28 и каждой из железобетонных балок 23 устанавливаются песчаные подушки 30, а под резиновыми виброизоляторами 24 закреплены тензорезисторные датчики 31, контролирующие осадку виброизоляторов 24. Песчаные подушки 30 установлены в металлических разъемных обоймах.In FIG. 4 is a diagram of the vibration isolation of a reinforced concrete slab consisting of interconnected reinforced concrete beams 23 at the base of the building, which is a variant of vibration protection without jacks and includes at least four mesh vibration isolators 24 (Figs. 5 and 6) installed between the metal plate 25 and reinforced concrete beam 23, located at the base 26 of the building, made integral with at least eight strip foundation blocks 27 and 28, which are kind of “traps”, and each of the metal plates 25 mounted on at least three reinforced concrete pillars-supports 29. Between each strip foundation blocks 27 and 28 and each of the reinforced concrete beams 23 sand cushions 30 are installed, and strain gages 31 are mounted under the rubber vibration isolators 24, which monitor the settlement of vibration isolators 24. Sand cushions 30 mounted in detachable metal clips.

Каждый из виброизоляторов 24 (фиг. 5 и 6) выполнен шайбовым сетчатым и содержит основание 32 в виде пластины с крепежными отверстиями 33, сетчатый упругий элемент 38, нижней частью опирающийся на основание 32, и фиксируемый нижней шайбой 37, жестко соединенной с основанием, а верхней частью фиксируемый верхней нажимной шайбой 36, жестко соединенной с центрально расположенным поршнем 35, охватываемым с зазором соосно расположенной гильзой 34, жестко соединенной с основанием 32. Между нижним торцем поршня 35 и днищем гильзы 34 расположен эластомер, например из полиуретана.Each of the vibration isolators 24 (Fig. 5 and 6) is made of a washer mesh and contains a base 32 in the form of a plate with mounting holes 33, a mesh elastic element 38, the lower part resting on the base 32, and fixed by the lower washer 37, rigidly connected to the base, and the upper part is fixed by the upper thrust washer 36, rigidly connected to the centrally located piston 35, covered with a gap by a coaxially located sleeve 34, rigidly connected to the base 32. An elastomer is located between the lower end of the piston 35 and the bottom of the sleeve 34, for example EP made of polyurethane.

Плотность сетчатой структуры упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2… 2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09… 0,15 мм. Плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента. Упругий сетчатый элемент 38 может быть выполнен комбинированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.The density of the mesh structure of the elastic mesh element is in the optimal range of values: 1.2 ... 2.0 g / cm ³ , and the material of the wire of the elastic mesh elements is steel EI-708, and its diameter is in the optimal range of 0.09 ... 0 , 15 mm. The density of the mesh structure of the outer layers of the elastic mesh element is 1.5 times higher than the density of the mesh structure of the inner layers of the elastic mesh element. The elastic mesh element 38 can be made combined of a mesh frame, filled with an elastomer, for example polyurethane.

При колебаниях виброизолируемого объекта (не показан), расположенного на верхней нажимной шайбе 36, упругий сетчатый элемент 38 воспринимает как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов.When vibrations of a vibroinsulated object (not shown) located on the upper pressure plate 36, the elastic mesh element 38 perceives both vertical and horizontal loads, thereby weakening the dynamic effect on the vibroisolated object, i.e. spatial vibration protection and shock protection are provided.

Возможен вариант выполнения виброизолятора (фиг. 7 и 8) в виде виброизолятора симметричного шайбового сетчатого, который содержит основание 42, которое расположено в средней части виброизолятора и выполнено в виде пластины с крепежными отверстиями 43, а сетчатые упругие элементы, верхний 48 с верхней нажимной шайбой 46 и нижний 49, с нижней нажимной шайбой 51, жестко соединены с основанием 42 посредством опорных колец соответственно 47 и 50, при этом в верхнем сетчатом упругом элементе 48, в центре, осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней нажимной шайбы 46, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 45, охватываемым, соосно расположенным кольцом 44, который жестко соединен с основанием 42. В нижним сетчатом упругом элементе, в центре осесимметрично расположен демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней нажимной шайбы 51, жестко соединенной с центрально расположенным кольцом 52, охватываемым, соосно расположенным кольцом 53, жестко соединенным с основанием 42.A possible embodiment of the vibration isolator (Figs. 7 and 8) is in the form of a symmetrical washer mesh vibroisolator, which contains a base 42, which is located in the middle part of the vibration isolator and is made in the form of a plate with mounting holes 43, and the elastic mesh elements, the upper 48 with the upper pressure washer 46 and lower 49, with the lower thrust washer 51, are rigidly connected to the base 42 by means of support rings 47 and 50, respectively, while the dry friction damper is axially symmetrically located in the upper mesh elastic element 48, in the center filled in the form of an upper pressure washer 46, rigidly connected to a centrally located ring 45, covered by a coaxially located ring 44, which is rigidly connected to the base 42. In the lower mesh elastic element, in the center there is an axially symmetric dry friction damper made in the form of a lower pressure washer 51, rigidly connected to a centrally located ring 52, male, coaxially located ring 53, rigidly connected to the base 42.

Здание сейсмостойкое содержит кирпичную стеновую панель (фиг. 10 и 11), которая выполнена из кирпичей 54 с двумя отверстиями 55 по середине ширины и на одной четверти длины от торцов кирпича. В совмещенные отверстия 55 кирпичей 54 помещены демпфирующие (арматурные) стержни 56, на торцах которых жестко закреплены плоские упоры 58, по толщине равные толщине растворных швов 57.The earthquake-resistant building contains a brick wall panel (Fig. 10 and 11), which is made of bricks 54 with two holes 55 in the middle of the width and one quarter of the length from the ends of the brick. In the combined holes 55 of the bricks 54, damping (reinforcing) rods 56 are placed, at the ends of which flat stops 58 are fixed, equal in thickness to the thickness of the mortar joints 57.

Возможен вариант выполнения демпфирующих стержней (фиг. 12), внутреннюю полость которых выполняют в виде вибродемпфирующей вставки, состоящей из упругого стержня 61, коаксиально и осесимметрично расположенного внутри цилиндрического демпфирующего элемента 60, на котором равномерно закреплены, перпендикулярно его оси, демпфирующие кольца 63, выполненные из вибродемпфирующего материала с образованием полостей 62, заполненных вибродемпфирующим материалом, например песком.A possible embodiment of the damping rods (Fig. 12), the inner cavity of which is made in the form of a vibration damping insert, consisting of an elastic rod 61, coaxially and axisymmetrically located inside the cylindrical damping element 60, on which the damping rings 63 are made uniformly fixed, perpendicular to its axis, are made from vibrodamping material with the formation of cavities 62 filled with vibrodamping material, for example sand.

Возможен вариант, когда каждый из демпфирующих (арматурных) стержней представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент 60, к концам которого жестко присоединены (например, посредством сварки) плоские жесткие упоры 58, а внутренняя полость заполнена слоем вибродемпфирующего материала, например песком, причем плотность вибродемпфирующего слоя должна быть меньше плотности внешней цилиндрической обечайки демпфирующего элемента 60. В случае, если плотности вибродемпфирующего слоя и внешней цилиндрической обечайки будут равны, то демпфирующий элемент 60 потеряет свойства гасить вибрации, что не допустимо (на чертеже не показано).It is possible that each of the damping (reinforcing) rods is a cylindrical damping element 60, the ends of which are rigidly attached (for example, by welding) to flat rigid stops 58, and the inner cavity is filled with a layer of vibration damping material, such as sand, and the density of the vibration damping layer should be less than the density of the outer cylindrical shell of the damping element 60. If the densities of the vibration damping layer and the outer cylindrical shell are equal, then the damp ruyuschy element 60 would lose properties extinguish vibration that is not allowed (not shown).

Возможен вариант, когда каждый из демпфирующих (арматурных) стержней представляет собой коаксиально расположенные цилиндрические обечайки, между которыми коаксиально расположены трубчатые демпфирующие элементы из вибродемпфирующего материала, к концам которых жестко присоединены плоские жесткие упоры 58, а внутренняя центральная полость заполнена песком, при этом плотность слоев вибродемпфирующего материала меньше плотности коаксиально расположенных цилиндрических обечаек (не показано), при этом количество чередующихся цилиндрических обечаек и трубчатых демпфирующих элементов подбирается с учетом требуемого демпфирования, зависящего от уровня сейсмозащищенности объекта.A variant is possible when each of the damping (reinforcing) rods is a coaxially arranged cylindrical shells between which tubular damping elements of vibration damping material are coaxially located, the ends of which are rigidly attached by flat rigid stops 58, and the inner central cavity is filled with sand, while the layer density vibration damping material is less than the density of coaxially arranged cylindrical shells (not shown), while the number of alternating cylindrical Sgiach tubular shells and damping elements are sized according to the desired damping level depending on seysmozaschischennosti object.

Возможен вариант, когда коаксиально расположенные цилиндрические обечайки, между которыми коаксиально расположены трубчатые демпфирующие элементы из вибродемпфирующего материала, выполнены из упругого материала с винтовыми сквозными прорезями на их боковой поверхности (на чертеже не показано).It is possible that the coaxially arranged cylindrical shells, between which the tubular damping elements of vibro-damping material are coaxially located, are made of an elastic material with screw through slots on their side surface (not shown in the drawing).

Такое выполнение демпфирующих стержней позволяет повысить эффективность демпфирования, при сохранении веса стержней.This embodiment of the damping rods can improve the damping efficiency, while maintaining the weight of the rods.

Для повышения эффективности гашения ударных нагрузок и вибрации в каналах, предназначенных для размещения слоя строительного раствора 57, у торцов панели (и сбоку) размещают слои 59 вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненные П-образного типа, и воспринимающие пространственную вибрацию, и выполненные, например, из измельченных покрышек пневматиков (изношенных автопокрышек) на связке (резиновый клей, жидкое стекло, полимерное связующее). После достижения запроектированной высоты панели для усадки слоев вибродемпфирующего материала 59 по времени, делают выдержку и приваривают последние жесткие упоры. Оставшийся промежуток (щель) заделывают обычным способом.To increase the efficiency of damping shock loads and vibration in the channels intended for placement of the mortar layer 57, layers 59 of vibration-damping material, structurally made of a U-shaped type, and perceiving spatial vibration, and made, for example, of crushed pneumatics tires (worn tires) on a bunch (rubber glue, water glass, polymer binder). After reaching the projected height of the panel for shrinkage of the layers of vibration-damping material 59 in time, shutter speed and last hard stops are welded. The remaining gap (gap) is closed in the usual way.

В качестве кирпичей 54 (несущих элементов) могут быть применены не только керамические кирпичи, но также (кирпичи) несущие элементы из синтетических материалов, дерева с пропиткой, полые кирпичи, заполненные легкими виброизолирующими и виброгасящими материалами (не показано).As bricks 54 (load-bearing elements), not only ceramic bricks can be used, but also (bricks) load-bearing elements made of synthetic materials, impregnated wood, hollow bricks filled with light vibration-absorbing and vibration-absorbing materials (not shown).

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель монтируется и осуществляет виброизоляцию следующим образом.Earthquake-resistant brick wall panel is mounted and provides vibration isolation as follows.

На фундамент (не показано) между колоннами наносят слой строительного раствора. На строительный раствор устанавливают в виде полос плоские жесткие упоры 58 с приваренными к ним вертикально демпфирующими стержнями длиной 1000 мм и диаметром, например, 16 мм, если диаметр отверстия 55 кирпича равен 20 мм, например на кирпиче размером 70×120×250 мм. Через каждые 8÷10 рядов уложенных на растворе кирпичей 54 привариваются жесткие упоры 58, а демпфирующие стержни удлиняются с применением сварки. В целях экономии арматуры в каналах средней зоны может заливаться раствор с вибродемпфирующей крошкой из измельченных покрышек автомобильных шин (изношенных) для образования более жестких зон.A layer of mortar is applied to the foundation (not shown) between the columns. Flat rigid stops 58 are mounted on the mortar in the form of strips with vertically welded damping rods 1000 mm long and a diameter of, for example, 16 mm, if the diameter of the hole 55 of the brick is 20 mm, for example, on a brick measuring 70 × 120 × 250 mm. Every 8 ÷ 10 rows of bricks 54 placed on the mortar, hard stops 58 are welded, and the damping rods are lengthened using welding. In order to save reinforcement in the channels of the middle zone, a solution with vibration damping crumb from crushed tire covers (worn out) can be poured to form more rigid zones.

Сейсмостойкая кирпичная стеновая панель в динамике обладает следующими особенностями.The earthquake-resistant brick wall panel in dynamics has the following features.

Более короткие демпфирующие стержни арматуры не являются волноводами механических колебаний, так как распространению колебаний препятствуют, во-первых, узлы сварки с жесткими упорами 58, а, во-вторых, слои вибродемпфирующего материала, расположенные в самих демпфирующих стержнях. При подходе волн механических колебаний к панели извне их встречает вибродемпфирующий материал, в слоях 59, размещенных в каналах у торцов панели и гасит, препятствуя их проникновению к средней зоне. Между слоем строительного раствора 57 и поверхностями жестких упоров 58, а также кирпичами 54 происходит бесконечно убывающее отражение волн механических колебаний.Shorter damping rods of the reinforcement are not waveguides of mechanical vibrations, since the propagation of oscillations is hindered, firstly, by welding units with hard stops 58, and, secondly, layers of vibration damping material located in the damping rods themselves. When approaching the waves of mechanical vibrations to the panel from the outside, they are met by vibration damping material, in layers 59, which are placed in the channels at the ends of the panel and dampens, preventing their penetration to the middle zone. Between the layer of mortar 57 and the surfaces of the hard stops 58, as well as bricks 54, an infinitely decreasing reflection of waves of mechanical vibrations occurs.

По сравнению с конструкцией прототипа предлагаемая сейсмостойкая панель обладает следующими преимуществами: расширен диапазон гашения колебаний механических воздействий за счет комплексных конструктивных особенностей: более коротких арматурных стержней и наличия в их полостях вибродемпфирующего материала, а также слоев 59 вибродемпфирующего материала, конструктивно выполненных П-образного типа и экономно размещенных по периметру панели.Compared with the prototype design, the proposed earthquake-resistant panel has the following advantages: the range of damping the fluctuations of mechanical effects due to complex design features is expanded: shorter reinforcing bars and the presence of vibration-damping material in their cavities, as well as layers 59 of vibration-damping material, structurally made of a U-shaped type and economically placed around the perimeter of the panel.

Кроме того, возможна стыковка панелей сваркой выпусков плоских жестких упоров 58.In addition, it is possible to dock panels by welding outlets of flat rigid stops 58.

Монтаж балок для полов осуществляется сваркой П-образных накладок на кирпич (не показано), одновременно выполняющих функцию упоров 58, жестко соединенных с арматурным стержнем 56. Стыковка панелей осуществляется сваркой выпусков плоских жестких упоров 58 (не показано).Installation of floor beams is carried out by welding of U-shaped overlays on a brick (not shown), which at the same time perform the function of stops 58, rigidly connected to the reinforcing bar 56. The panels are joined by welding the outlets of flat rigid stops 58 (not shown).

Монтаж балок для полов, крепление трубопроводов, кабелей производится сваркой их креплений к П-образным поперечным накладкам на кирпич, одновременно выполняющим функцию жестких упоров 58, жестко соединенных с арматурным стержнем 56.Installation of floor beams, fastening of pipelines, cables is carried out by welding their fastenings to U-shaped transverse overlays for bricks, at the same time performing the function of rigid stops 58, rigidly connected to the reinforcing bar 56.

Сейсмостойкая панель может быть применена при строительстве кузовов транспортных средств путем использования кирпичей из легких и прочных материалов, дерева с пропиткой, пластмасс, синтетических смесей, микропористых материалов.An earthquake-resistant panel can be used in the construction of vehicle bodies by using bricks made of light and durable materials, impregnated wood, plastics, synthetic mixtures, microporous materials.

Здание сейсмостойкое с кирпичной стеновой панелью работает следующим образом.Earthquake-resistant building with a brick wall panel works as follows.

В процессе возведения сейсмостойкого здания опалубка железобетонной монолитной стены опирается на песчаные подушки 30, заключенные в разборную металлическую обойму. После отвердения бетона и снятия опалубки между выступами "ловушками" 27 и 28 устанавливается виброизолятор 24 в сборе. После того как бетон в балке 23 наберет достаточную прочность, металлическая обойма размыкается и песок из "подушки" извлекается, а балка 23 опирается на виброизолятор 24. В дальнейшем, по мере воздвижения здания, виброизолятор 24 сжимается. Демонтаж и замена виброизолятора 24 производятся с помощью домкратов (не показано).In the process of erecting an earthquake-resistant building, the formwork of a reinforced concrete monolithic wall is supported by sand cushions 30 enclosed in a collapsible metal cage. After hardening the concrete and removing the formwork between the protrusions of the "traps" 27 and 28, a vibration isolator 24 is assembled. After the concrete in the beam 23 has gained sufficient strength, the metal cage is opened and the sand is removed from the "cushion", and the beam 23 is supported by the vibration isolator 24. Subsequently, as the building rises, the vibration isolator 24 is compressed. The dismantling and replacement of the vibration isolator 24 is carried out using jacks (not shown).

При монтаже системы виброзащиты здания указанным способом необходимо соблюдать следующие положения:When installing the building vibration protection system in this way, the following provisions must be observed:

- виброизоляторы 24 должны быть смонтированы уже в начальной стадии строительства, в связи с чем они должны быть заранее изготовлены и испытаны;- vibration isolators 24 must be mounted already in the initial stage of construction, in connection with which they must be prefabricated and tested;

- должна быть обеспечена сохранность виброизоляторов 23 и тензорезисторных датчиков 31 от воздействия неблагоприятных природных факторов в период строительства;- the vibration isolators 23 and the strain gauge sensors 31 should be protected from the effects of adverse natural factors during the construction period;

- высота песчаной подушки 39 назначается по расчету исходя из осадки виброизоляторов 24 под нагрузкой и с течением времени.- the height of the sand cushion 39 is assigned by calculation based on the precipitation of the vibration isolators 24 under load and over time.

- для регулировки зазора между железобетонной балкой 23 и "ловушкой" на последней устанавливаются, по крайней мере, две съемные металлические плиты толщиной по 1 см.- to adjust the gap between the reinforced concrete beam 23 and the "trap", at least two removable metal plates 1 cm thick are installed on the latter.

Швы, отделяющие подпорную стенку от здания и здание от соседних зданий, устроены по типу антисейсмических швов (не показано) и тщательно расчищены от строительного мусора. Предусмотрена система их защиты (не показано) от засорения во время эксплуатации здания для исключения путей проникновения вибраций в здание.The seams separating the retaining wall from the building and the building from neighboring buildings are designed as anti-seismic seams (not shown) and thoroughly cleaned from construction waste. A system is provided for their protection (not shown) from clogging during operation of the building to exclude the penetration of vibrations into the building.

При установке виброактивного оборудования на плиту 8, происходит двухкаскадная виброзащита, за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 8, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 11, 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.When installing vibroactive equipment on plate 8, two-stage vibration protection occurs, due to vibration damping inclusions in the mass of plate 8 itself, and also due to a layer of vibration damping material 11, which can be used as: Vibrosil needle-punched mats based on silica or aluminoborosilicate fiber , material from solid vibration damping materials, for example, plastic, from soundproof plates based on glass staple fibers of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ .

В полостях 10 базовой плиты 9 размещены вибродемпфирующие вставки 40 (фиг. 7), выполненные в виде цилиндрического демпфирующего элемента, внутренняя полость которого заполнена вибродемпфирующим материалом 41, а к концам которого жестко присоединены плоские упругие упоры 39, диаметр которых на 5÷10% меньше диаметра полостей 10 базовой плиты 9, а длина цилиндрического демпфирующего элемента на 5÷10% меньше длины полостей 10 базовой плиты 9, при этом после установки вибродемпфирующей вставки 40, упругие упоры 39 заделываются вспененным полимером (на чертеже не показано) заподлицо с торцевыми поверхностями базовой плиты 9.In the cavities 10 of the base plate 9 are placed vibration damping inserts 40 (Fig. 7), made in the form of a cylindrical damping element, the inner cavity of which is filled with vibration damping material 41, and to the ends of which are flat elastic stops 39, whose diameter is 5 ÷ 10% less the diameter of the cavities 10 of the base plate 9, and the length of the cylindrical damping element is 5 ÷ 10% less than the length of the cavities 10 of the base plate 9, and after installing the vibration damping insert 40, the elastic stops 39 are sealed with foamed polymer (black hedgehog not shown) flush with the end surfaces of the base plate 9.

Возможен вариант (не показано), когда внутренняя полость каждой из вибродемпфирующей вставки, выполненной в виде цилиндрического демпфирующего элемента, заполнена вибродемпфирующим материалом, выполненным из крошки вибродемпфирующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, пластиката типа «Швим», с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, и залита эластомером, например полиуретаном, а в качестве материала плоских упругих упоров, жестко присоединенных к концам цилиндрического демпфирующего элемента используется рессорная сталь 65Г.A variant is possible (not shown) when the inner cavity of each of the vibration damping inserts, made in the form of a cylindrical damping element, is filled with vibration damping material made of crumb vibration damping materials: rubber, cork, polystyrene, capron, foamed polymer, Shvim plastic compound, s the size of the crumbs fractions is 1.5 ÷ 2.5 mm, and is filled with an elastomer, for example polyurethane, and as the material of flat elastic stops rigidly attached to the ends of the cylindrical damping element essornaya steel 65G.

Возможен вариант (не показано), когда стержни выполнены демпфирующими, а каждый из них представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены плоские жесткие упоры, а внутренняя полость стержней выполнена в виде вибродемпфирующей вставки, состоящей из упругого стержня, коаксиально и осесимметрично расположенного внутри цилиндрического демпфирующего элемента, на котором равномерно закреплены, перпендикулярно его оси, демпфирующие кольца, выполненные из вибродемпфирующего материала.A variant is possible (not shown) when the rods are made damping, and each of them is a cylindrical damping element, the ends of which are rigidly fixed by fixed rigid stops, and the inner cavity of the rods is made in the form of a vibration-damping insert consisting of an elastic rod, coaxially and axisymmetrically located inside a cylindrical damping element on which damping rings made of vibration-damping material are uniformly fixed, perpendicular to its axis.

Claims

The building is earthquake-resistant with a brick wall panel containing a vibration-insulated foundation, horizontal and vertical load-bearing structures with a vibration isolation system, internal partitions, the roof of the building, as well as door and window openings with reinforcement, basic load-bearing floor slabs, equipped with a system in the places of their attachment to the load-bearing walls of the building spatial vibration isolation, consisting of horizontally located vibration isolators, perceiving vertical static and dynamic loads, as well as vertically placed of female vibration isolators that absorb horizontal static and dynamic loads, while the floor in the rooms is made on an elastic base and contains a mounting plate made of concrete reinforced with vibration damping material, which is installed on the base plate of the floor with cavities through the layers of vibration damping material and waterproofing material with a gap with respect to bearing walls of the production room, and the cavity of the base plate is filled with vibration damping material, for example in foam polymer, the elastic floor base is made of rigid porous vibration-absorbing material, for example elastomer or polyurethane with a degree of porosity that is in the range of optimal values: 30 ÷ 45%, while the system of vibration isolation of the basement with the basement is made with simultaneous cutting of its seams of the type antiseismic from neighboring buildings and the surrounding soil, and to protect against vertical vibrations, vibration isolators are installed in the niche of the walls of the basement on the section of the strip foundation, and each the vibration isolation system project consists of a metal plate, four vibration isolators, two sandpaper sheets to exclude the possibility of sliding of the foundation elements and two supporting reinforced concrete blocks, and to protect the building from horizontal vibrations propagating along the ground, a vibration isolation system is arranged along the vertical faces of the outer walls of the basement at the level of the foundation and overlap, while around the entire building a retaining wall is arranged, the buttresses of which are connected to the ends of the bearing walls through vibration isolators, which are installed in the buttresses of the buttresses, and the basement of the building is made in the form of a spatial frame structure of monolithic reinforced concrete with overlapping and partitions included in the frame, as well as reinforced jumpers over door and other openings with constant stiffness of the partitions, and the foundation is made in the form of a tape cross structures with a height of about 50 cm, protruding above the foundation slab, characterized in that the brick wall panel is made earthquake-resistant, containing brick masonry made of bricks with holes in the middle of the width and one quarter of the length from the ends of the bricks laid on the mortar with the holes aligned in the channels, and reinforcing bars passed through the channels with their rigid fixation on the ends, using flat stops equal in thickness to the thickness of the mortar a seam, and in the channels at the ends of the panel there are layers of a vibration-damping material of a U-shaped type, perceiving spatial vibration, reinforcing bars are made damping, and each of them is a cylindrical damping a forming element, to the ends of which flat rigid stops are rigidly attached, and the inner cavity is filled with a layer of vibration damping material, for example, sand, while the density of the vibration damping layer is lower than the density of the outer cylindrical shell of the damping element, and the layers of vibration damping material, structurally made of a U-shaped type and perceiving spatial vibration, made of crushed worn tire tires on a bunch in the form of rubber glue, water glass, or a polymer binder, every 8 ÷ 10 rows of bricks laid on the mortar, hard stops are welded, and damping rods are elongated by welding, and mortar with vibrodamping crumb from crushed tire covers for tires to form more rigid zones is poured into the channels of the middle zone, or reinforcing bars are made damping, and each of them is a coaxially arranged cylindrical shells between which tubular damping elements of vibration-damping material are coaxially located, to the ends of which x flat rigid stops are rigidly attached, and the inner central cavity is filled with sand, while the density of the layers of vibration damping material is less than the density of coaxially arranged cylindrical shells, each of the vibration isolators is made in the form of a washer mesh containing a base, an elastic mesh element and washers interacting with the bushings, the base made in the form of a plate with mounting holes, and the mesh elastic element is made of the lower part resting on the base and fixed lower washer, connected to the base and the upper part by a fixed upper pressure washer rigidly connected to a centrally located piston, covered with a gap, coaxially located by a sleeve rigidly connected to the base, and an elastomer, for example, made of polyurethane, is located between the lower end of the piston and the bottom of the sleeve in the cavities of the base plate there are vibration-damping inserts made in the form of a cylindrical damping element, the inner cavity of which is filled with a vibration-damping material, to the ends of which flat elastic stops are simply attached, the diameter of which is 5–10% less than the diameter of the cavities of the base plate, and the length of the cylindrical damping element is 5–10% less than the length of the cavities of the base plate, and after installing the vibration damping insert, the elastic stops are sealed with foamed polymer flush with the end surfaces base plate, moreover, as a vibration damping material placed in the inner cavity of each of the vibration damping inserts, crumbs of vibration damping materials are used: rubber, cork, foam one hundred, kapron, foamed polymer, Shvim plastic compound, with a size of crumbs fractions of 1.5 ÷ 2.5 mm, and filled with an elastomer, for example polyurethane, and used as a material of flat elastic stops rigidly attached to the ends of a cylindrical damping element spring steel 65G.