SU973770A1 - Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здани - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к строительству и может быть использовано в каркасах зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах и на посадочных территори х, а также дл  компенсации температурных воздействий.

Известны св зевые каркасы, включающие колонны, ригели и наклонные расположенные св зи, образующие вертикальные диафрагмы дл  обеспечени  горизонтальной жесткости 1.

Недостатком таких каркасов  вл етс  то, что при перегрузках в работу включаютс  лишь раст нутые элементы св зей. При возникновении в них раст гивающих усилий, превышающих предел текучести, в раст нутых элементах св зей развиваютс  остаточные удлинени , которые не исчезают при перемене знака усили  в элементах св зей во врем  циклических знакопеременных перегрузок каркаса. В св з х постепенно накапливаютс  остаточные удлинени , и их несуща  способность снижаетс , св зи включаютс  в работу рывком, что может привести к разрушению каркаса.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  металлический каркас

сейсмостойкого многоэтажного здани , включающий колонны и ригели, образующие  чейки, и размещенные в них наклонные св зи, снабженные дополнительным элементом, расположенным в углах  чеек и соединенным с колонной, ригелем и св зью с помощью фасонок 2.

Недостатками такого каркаса  вл ютс  сложность выполнени  дополни10 тельного элемента - энергопоглотител  дл  воспри ти  значительных сил, возникающих в св з х при перегрузках; больша  податливость изгибаемых элементов энергопоглотител , ведуща 

15 к возникновению в несущих конструкци х дополнительных усилий при смещении  чеек, и мала  удельна  энергоемкость в св зи с тем, что энергию внешних воздействий поглощают лшиь

20 максимальные участки энергопоглотителей- , в которых развиваютс  пластические деформации, следствием этого  вл етс  их повышенна  металлоемкость .

25

Цель изобретени  - повышение надежности работы каркаса при сейсмических перегрузках, неравномерных просадках основани  и теьтературных

30 воздействи х, увеличение жесткости

каркаса и снижение металлоемкости каркаса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в металличес(к:ом каркасе сейсмостойкого многоэтажного здани , включающем колонны и ригели,- образующие  чейки, и размещенные S них наклонные св зи, снабженные дополнительным элементом - энергопоглотит.елем , расположенным -в углах  чеек и соединенным с колонной ригелем и св зью с помощью фасонок, каждый дополнительный элемент выполнен в виде отрезка двутавра, причем параметры стенки двутавра определены по формулам:

а (2,0 - 3,0)h; Л 50;

d Лёт

где а - длина стенки, см;

li - высота стенки, см,

o - толщина стенки, см,

Я - гибкость стенки;

предел текучести материала стенки, кН/см ;

N - усилие в св зи, кН. На фиг. 1 изображена схема каркаса на фиг, 2 - узел I на фиг, 1 (вариант с колонной коробчатого сечени ); на фиг, 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг, 4 - узел I на фиг, 1 (вариант с колонной двутаврового сечени ); нафиг, 5 - разрез Б-Б на фиг, 4, .

Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здани  включает . колонны 1 и ригели 2, образующие  чейки 3, и наклонные св зи 4, уста-; новленные в  чейках 3 и снабженные i дополнительными элементами - энергопоглотител ми 5, I

Энергопоглотители 5 установлены в углах  чеек 3, прикреплены к колоннам 1, ригел м 2 и св з м 4 с помощью фасонок б и 7 и выполнены в виде отрезков двутавров,

Сесение несущих элементов каркаса 1,,2 и 4 подбираетс  таким образом, чтобы в момент, когда в стенке 8 двутавров-энергоносителей от сдвигающих усилий пластические деформации д остигают заданного уровн , напр жени  в колоннах 1, ригел х 2 и св :  х 4 не превышают расчетных. Сечение св зей 4 подбирают так, чтобы энергопоглотители 5 рдновременно работали в обоих направлени х как от раст гивающих, так и от сжимающих усилий, Фасонки б и 7 служат дл  передачи усилий от св зей 4 на несущие конструкции 1 и 2 -через отрезок двутавра, а также предохран ют стен-; ку 8 двутавра от потери устойчивоети . Параметры стенки 8 двутаврового отрезка назначаютс  по формулам:

h rf

а i (2,0 - 3,0)hi 50; 1Г

сЛ.

где а - длина стенки, см; h - высота стенки, см; f - толщина стенки, см, 0 Л - гибкость стенкиj

N - усилие в св зи, кН,

дт предел текучести материала

стенки, кН/см,

При сейсмических колебани х или 5 периодических температурных воздействи х в каркасе по -направлению наклонных св зей 4 возникают усили  раст жени  или сжати , передающиес  через фасонки 6 на стенку 8, в 0 которой развиваютс  сдвиговые пластические деформации, на что затрачиваетс  часть энергии внешнего воздействи . Ограниченна  величина усили  передаетс  через фасонки 7 на 5несущие конструкции каркаса 1 и 2, При изменении направлени  перегрузки I знак усили  в св з х 4 измен етс  на противоположный, В элементах узла 1 сдвигающие усили  падают до нул , 0 после чего увеличиваютс , сдвига  стенку 8 в противоположном направлении . При этом остаточные деформации, возникающие в предыдущем полуцикле в элементах уэла 1, исчезают, и разс виваютс  сдвиговые деформации противоположного знака. При односторонних перегрузках, например, от неравномерной осадки основани , в элементах узла 1 развиваютс  одно .,. значные пластические деформации, стенка 8 остаетс  в деформированном состо нии. Усили  в элементах каркаса 1, 2 и 4 при рассматриваемых перегрузках не превышают расчетных, св зи 4 сохран ют устойчивость и не 45 получают остаточных удлинений,

Экспериментальные исследовани  по изучению энергопоглощающих элементов , работающих на сдвиг, показысп вают их высокую надежность и стабильность работы вплоть до разрушени , а также высокую удельную энергоемкость , что объ сн етс  развитием равномерных сдвиговых пластинных деформаций во всем объеме металла стенки 8,

При необходимости увеличени  податливости энергопоглотител  5 он может быть выполнен из материала с меньшим модулем упругости, например.

сплавов алюмини , меди и т,п,, а

дл  увеличени  надежности работы рекомендуетс  уменьшать количество сварных швов, привод щих в околошовной зоне к перекристаллизации металла и снижению пластичности этих

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Металлический каркас сейсмостойкого многоэтажного здания, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них наклонные связи, снабженные дополнительным элементом - энергопоглотителем, расположенным в углах ячеек и соединенным с колонной ригелем и связью с помощью фасонок, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы каркаса при сейсмических перегрузках, неравно мерных просадках основания и температурных воздействиях, увеличения жесткости и снижения металлоемкости каркаса, каждый дополнительный эле5 мент выполнен в виде отрезка двутавра, причем параметры стенки двутавра определены по формулам:

   а £ (2,0-3,0)h; Λ = * ί 50, {S’ где a - длина стенки, см;

   h - высота стенки, см,‘ с? - толщина стенки, см; а - гибкость стенки;

   - предел текучести материала стенки, кН/см²,'

   N - усилие в связи, кН.