SU968282A1

SU968282A1 - Multistorey earthquake-proof building

Info

Publication number: SU968282A1
Application number: SU802891641A
Authority: SU
Inventors: Борис Алексеевич Сальников; Касым Имадиевич Хабибулин
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1982-10-23

Description

154) МНОГОЭТАЖНОЕ СЕЙСМОСТОЙКОЕ ЗДАНИЕ154) MULTILEVEL SEISMIC RESISTANT BUILDING

Изобретение относитс к строительству зданий и сооружений в сейсмических районах с расчетной cejlсмичностью семь и более баллов.The invention relates to the construction of buildings and structures in seismic areas with an estimated capacity of seven or more points.

Известно многоэтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажами, опертыми на .гибкие в горизонтальном направлении стойки нижнего этажа, между которыми установлены св зевые панели, прикрепленные к ним с возможностью отключени при сейсмических воздействи х . Отключение достигаетс разрушением св зевых панелей l.A multistory seismic resistant building with spatially rigid upper floors, supported on horizontal horizontal posts of the lower floor, between which are installed communication panels attached to them with the possibility of disconnection during seismic influences, is known. Disconnection is achieved by the destruction of the bonding panels l.

Недостатком такого здани вл етс то, что св зевые панели после каждого сейсмического воздействи разрушаютс и их требуетс восстанавливать .The disadvantage of such a building is that the communication panels are destroyed after each seismic impact and need to be restored.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс многозтажное сейсмостойкое здание с пространственно жесткими верхними этажс1ми и гибким нижним этажом, выполненным из строительных блоков высотой на этаж, соединенных между собой ступенчатыми шпонками из в зкопластичного материала, например асфальтобетонной композиции. ВосстановлениеThe closest in technical essence and the achieved result to the invention is a multi-storey earthquake-resistant building with spatially rigid upper floors and a flexible lower floor made of building blocks with a height of one floor and interconnected with stepped keys of plastic material, such as asphalt concrete composition. Recovery

ступенчатых шпонок в случае их разрушени происходит самопроизвольно под действием собственного веса с и пластичности асфальто-бетонной .композиции.step keys in the event of their destruction occurs spontaneously under the action of its own weight with and plasticity of the asphalt-concrete composition.

Недостатком такого здани вл етс медленное самовосстановление шпонок, и при нескольких сейсми Q ческих толчках, следуемых один за другим, шпонка не успеет восстан овитьс и здание может получить значительные деформации.The disadvantage of such a building is the slow self-healing of the keys, and with several Q jams following one after another, the key will not have time to recover and the building may receive significant deformations.

Цель изобретени - повышение сейсмостойкости путем обеспечени мгновенного включени св зей после колебаний .The purpose of the invention is to increase seismic resistance by providing instant connection after vibrations.

Указанна цель достигаетс тем, что в многоэтажном сейсмостойком п здании с пространственно жесткими верхними этажами и гибким нижним этажом, снабженным выключающимис св з ми, размещенными между стойками двух взаимно перпендикул рных направлени х, кажда выключа19ща с This goal is achieved by the fact that in a multi-storey seismic-resistant p building with spatially rigid upper floors and a flexible lower floor, provided with off-links, placed between the uprights of two mutually perpendicular directions, each

25 св зь выполнена в виде однопролетных стержней с консол ми, имеющими одну шарнирную и одну.свободную опоры, при этом консоль,ближн к стойке, расположена под углом к25, the connection is made in the form of single-span rods with consoles having one hinge and one free support, while the console, closest to the stand, is angled to

последней от О до 90 в вертикаль30the last from O to 90 in vertical30

ной плоскости, а противоположна консоль пригружена.plane, and the opposite console loaded.

На фиг,1 показана одностержнева выключающа с св зь с пр мым стержнем; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 на фиг.З - св зь с изогнутым стержнем; на фиг.4 - св зь с наклонной, гранью гибкой стойки нижнего этажа; на фиг.5 - св зь с криволинейной поверхностью гибкой стойки; на фиг.6 - то же, с изогнутым стержнем на фиг.7 - взаимодействие системы; на фиг.8 - план выключающихс св зей на фиг.9 - разрез Б-Б на фиг.8; на фиг.10 - узел I на фиг.9; на фиг.11 схема действи сил на включающуюс св зь в точке касани ; на фиг.12 зависимость изменени горизонтальног усили от перемещени гибкой стойки здани .Fig. 1 shows a single rod disengaging a connection to a straight rod; Fig. 2 shows a section A-A in Fig. 1 in Fig. 3 a connection with a curved rod; Fig. 4 shows a connection with an inclined, facet of a flexible rack of the lower floor; Fig. 5 shows the connection with the curved surface of the flexible rack; figure 6 - the same, with a curved rod in figure 7 - the interaction of the system; FIG. 8 is a plan of the communications that are turned off; FIG. 9 is a section BB in FIG. 8; figure 10 is the node I in figure 9; Figure 11 is a diagram of the action of forces on an included link at a point of contact; Fig. 12 shows the dependence of the horizontal force change on the movement of the flexible building stand.

Выключающа с св зь состоит из стержней 1 с двум консол ми с одной шарнирной опорой 2 и свободной опорой 3, длинный конец которого загружен силой Р и свободно Лежит на опоре 3, консоль, ближн к стойке, расположена в вертикальной плоскости ,под углом oL к грани гибкой стойки 4 нижнего этажа и соприкасаетс с ней в точке а. Угол «, .который может , назначатьс в пределах от О до 90, создаетс за счет наклона к горизонтали всего стержн 1, короткого его конца, путем устройства на грани стойки 4 напротив стержн наклонной плоскости 5, или криволинейной поверхности б, а также за счет сочетани , например, криволинейной поверхности и наклона короткого конца стержн .The cut-off connection consists of rods 1 with two consoles with one hinge support 2 and a free support 3, the long end of which is loaded with force P and rests freely on support 3, the console closest to the rack is located in a vertical plane at an angle oL to the edges of the flexible column 4 of the lower floor and is in contact with it at point a. The angle ", which can be assigned in the range from O to 90, is created by tilting the horizontal rod 1, its short end, by placing it on the face of the rack 4 opposite the rod of the inclined plane 5, or curved surface b, and also by combinations, e.g.

Стержни сблокированы на одну шарнирную опору 2, концы которой через специальные муфты 7 креп тс к опорной ферме 8. Ферма выполнена из железобетона или прокатного металла и установлена нижним по сом в распор .на фундаменты 9 стоек и служит дл передачи на них усилий, возникающих в опоре 2 при изгибе стойки. Муфта 7 снабжена горизонтальным, и вертиксшьным винтовыми упорами , с помощью которых регулируетс положение стержней с точностью до 0,5 мм. Креп тс муфты к верхнему по су, фермы болтами или электросваркой. Здесь же устанавливаетс и свободна опора 3.The rods are locked onto one hinge support 2, the ends of which are fastened to special truss 8 through special sleeves 7. The truss is made of reinforced concrete or rolled metal and is installed with a lower tube on 9 racks and serves to transfer to them the forces arising in support 2 when bending the rack. The clutch 7 is equipped with horizontal and vertical screw stops, with the help of which the position of the rods is adjusted to an accuracy of 0.5 mm. Fastening coupling to the upper sous, truss bolted or electric welding. Support 3 is also installed and free.

Дл создани прйгруза на консоли, удаленные от стоек, навешиваютс грузы 10 на стальных подвесках 11. Грузы выполн ютс в виде гирь-дисков из металла или бетона.To create a load on the console, removed from the racks, weights 10 are hung on steel hangers 11. The weights are made in the form of weights-disks made of metal or concrete.

.Стержни взаимодействуют со стойкой через стальной упор, состо щий из наклонной плоскости 5, котора в .точке касани переходит в круглоцилиндрическую поверхность 6 и затем , в нижнем положении, - в горизонтальную плоскость 12. Стержни в точке касани также имеют круглоцилин-у дрическую поверхность. .The rods interact with the stand through a steel stop consisting of an inclined plane 5, which at the point of contact passes into the circular-cylindrical surface 6 and then, in the lower position, into the horizontal plane 12. The terminals at the point of contact also have a circular cylindrical surface . .

Стержни 1, шарниры 2, муфты 7, грузы 10 и т.д. должны изготавливатьс в заводских услови х, опорна ферма 8 может быть изготовлена на месте.Rods 1, hinges 2, couplings 7, weights 10, etc. must be manufactured at the factory; support truss 8 may be manufactured on site.

Сущность действи выключающейс св зи состоит в следующем.The essence of the action of a shutdown is as follows.

В статическом состо нии здание с выключающимис св з ми представл ет жесткую систему с низкими величинами периодов собственных колебаний . При землетр сении с преобладанием периодов колебаний грунта, близких к периодам собственных колебаний здани , вследствие резонансного эффекта нарастают с1мплитуды колебани здани , гибкие стойки нижнего этажа под действием гориз.онталных сейсмических нагрузок Не изгибаютс и вступают во взаимодействие со св з ми. В начальный момент взаимодействи сила H, , котора в статическом состо нии уравновешиваетс реакцией R опоры 3, создает за счет угла Oil горизонтальное усилие Нр, действующее в направлении, обратном перемещению гибкой стойки 4. Последующее перемещение вызывает поворот стержн 1 вокруг шарнирной опоры 2, вследствие чего усилие Нр уменьшаетс и, таким образом, св зь частично или полностью отключаетс . В случае криволинейной поверхности б можно даже при незначительном повороте стержн (пор дка 2-3°) добитьс полного отключени св зи () за счет резкого изменени направлени равнодействующей по поверхности 6. При перемещейии гибкой стойки в обратном направлении стержень под действием силы Р мгновно занимает первоначальное положени и, таким образом, св зь вновь включаетс .In the static state, a shutdown building represents a rigid system with low natural oscillation periods. With earthquakes with a predominance of periods of soil oscillations close to the periods of natural oscillations of the building, due to the resonant effect, c1 amplitudes of the building oscillations increase, flexible racks of the lower floor under the influence of horizontal seismic loads Do not bend and interact with connections. At the initial moment of interaction, the force H, which in the static state is balanced by the reaction R of the support 3, creates, due to the Oil angle, the horizontal force Hp acting in the direction opposite to the displacement of the flexible column 4. The subsequent movement causes the rod 1 to rotate around the hinge support 2, due to whereby the force Hp is reduced and, thus, the connection is partially or completely disconnected. In the case of a curved surface b, it is possible even with a slight rotation of the rod (about 2-3 °) to achieve a complete disconnection of the connection () due to a sharp change in the direction of the resultant along the surface 6. When the flexible rack moves in the opposite direction, the rod instantly takes the rod the original position and thus the link is re-enabled.

Дл обеспечени большей адаптации здани к сейсмическим воздействи м в каждой св зи примен етс не один, а несколько стержней, создающих различные по величине усили Нр за счет разных значений сил Р при одинаковой длине стержней или разных стержней при одинаковых силах . По ртнсхаению к грани стойки стержни в горизонтальной плоскости располагаютс ступенчато, с зазорами С, обеспечивакицими податливость здани при землетр сении. Зазоры назначаютс в зависимости от расчетной сейслй1ческой нагрузки и жесткости гибкой стойки, а силы Р и рассто ние .между опорами расчитываютс на основании величины предполагаемого горизонтального сейсмического воздействи HC на гибкую стойку (условие ) с учетом сил трени , возникающих при взаимодействии системы, и возможности одновременного взаимодействи со стойкой одного или сразу нескольких стержней.In order to provide greater adaptation of the building to seismic effects, not one but several rods are used in each connection, creating different in magnitude Hp forces due to different values of the forces P with the same length of rods or different rods with the same forces. By hinging to the face of the stand, the rods in the horizontal plane are arranged in steps, with gaps C, ensuring the flexibility of the building during an earthquake. The gaps are assigned depending on the calculated load and rigidity of the flexible rack, and the forces P and the distance between the supports are calculated based on the magnitude of the assumed horizontal seismic effect of the HC on the flexible rack (condition) taking into account the friction forces arising from the interaction of the system and the possibility of simultaneous interaction with the stand of one or several rods.

Количество стоек с выключаюыимис св з ми дл всего здани назначаетс расчетом в зависимости от сейсмического воздействи и податливости , здани в горизонтальном направлении . Дл воспри ти сейсмических воздействий с любой стороны, выключающиес св зи устанавливаютс по контуру поперечного сечени гибкой стойки 4, например по четырем гран м стойки квадратного сечени .The number of tie-down racks for the entire building is assigned by calculation, depending on the seismic effect and compliance, of the building in the horizontal direction. For perception of seismic impacts from any side, the switching off connections are established along the cross section contour of the flexible pillar 4, for example, along the four edges of the pillar of square section.

При перемещении стойки 4 вправо происходит проскальзывание одной круглоцилиндрической поверхности по другой , в результате чего стержень 1 поворачиваетс вокруг шарнира 2 и происходит изменение направлени и уменьшение равнодействующей N. Это обуславливает .уменьшение горизонтального усили Нр, т.е. частичное или полное отключение св зи.Moving the pillar 4 to the right causes one circular-cylindrical surface to slip along the other, as a result of which the rod 1 turns around the hinge 2 and changes its direction and decreases the resultant N. This causes a decrease in the horizontal force Hp, i.e. partial or complete blackout.

Подбор груза Р осуществл етс по формулеSelection of cargo P is carried out according to the formula

Claims

P H (ctgoC-f) —t Formula of the Invention A multi-story earthquake-resistant building with a spatially rigid upper étsiki and a flexible lower floor, provided with switchable links placed between the uprights in two mutually perpendicular directions, characterized in that increasing seismic resistance by providing instant connection after vibrations, each switching off the connection in the form of single-span rods with two consoles having one shard - the ratio of the short and long ends of the rod 1; f is the coefficient of friction.

The formula is derived from the condition of equality to zero of the sum of the moments of forces acting on the rod relative to the hinge 2, namely: T and H are the vertical and horizontal components of the resultant force (normal to the surface) H. F - strength of training

0 equal to Nf; P is the force acting on the long end of the rod.

The values of the calculated parameters and the results of the calculation are presented in the table.

The proposed off-link design allows automatic change of the rigidity of the flexible posts of the lower floor. When moving the rack by only 1 mm of horizontal force. HC decreases 9.6 times, when moved by 2 mm - 18 times, etc.

The use of a core system as off. multiple action allows the most. more rationally to adapt the building

5 to seismic impacts. Savings are achieved through the use of lightweight structures of the racks of the lower floor, ensuring the safety of buildings from seismic effects and reducing the repair work required to restore the building, up to 3% of the estimated cost. Nirnuyu and one free support, while the console, near the rack, is located at an angle to the latter from 0 to 90 in the vertical plane, and the opposite console is loaded. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 371335, cl. E 04 H 9/02, 1970.

2. Authors certificate of the USSR 554387, cl. E 04 H 9/02, 1974.

L6

a

kr

at

ChE

at

bmm