Каркас здания, сооружения

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАНИзобретение относится к строительству и может быть использовано в конструкциях каркасов одно- и многоэтажных зданий и сооружений,возводгпиьтх в сейсмических районах, на просадочных грунтах, а также для компенсации температурных деформаций.Известен каркас сейсмостойкого здания связевой схемы, состоящий из ячеек, образованных колоннами и ригелями, и элементов связей, соединяющих противоположные углы ячеек Т.Недостатками этого каркаса являются низкая надежность работы в связи с возникновением,при перегрузках в раскосах, связей остаточных удлинений при растяжении и потеря устойчивости от сжимающих усилий.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является каркас здания, сооружения, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них перекрестные диагональные связи, объединенные в центре ячейки с прямоугольньпи контуром посредством фасонок 2.Недостатками известной конструкции каркаса являются высокая деформативность и низкая удельная энергоемкость при знакопеременных циклических нагрузках, поскольку в стержневом контуре, элементы которого работают на изгиб,развиваются локальные пластические деформации в углах с больщим уровнем относительных удлинений. Это определяет низкую удельную энергопоглощающую способность и быстрое разрущение прямоугольного стержневого контура после 5-15 циклов знакопеременного нагружения,что недостаточно для надежной работы здания,кроме того, на контур расходуется значительное количество металла.Целью изобретения является снижение металлоемкости и повыщение жесткости и надежности работы каркаса при сейсмических и температурных воздействиях и просадках основания.Указанная цель достигается тем, что в каркасе, включающем колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них перекрестные диагональные связи, объединенные в центре ячейки прямоугольным контуром посредством фасонок,прямоугольный контур выполнен из металлических пластин и снабжен внутри листовой диафрагмой с параметрами, определяемыми по формуламИ я б 50, И где Ж - отнощение высоты диафрагмы к ее толщине11 - высота диафрагмы, см б - толщина диафрагмы, см М 1 М 2 - сумма абсолютных величин усилий в связях разного направления, кН а - угол наклона связей к горизонталитт - предел текучести материала при сдвиге,кН/см 2.На фит. 1 схематически изображен предлагаемый каркас, общий вид на фиг.2 - ячейка каркаса с положением элементов до и во время смещения ячейки на фиг.3 - варианты выполнения узла крепления связей к контуру на болтах и с помощью сварки на фиг.4 - сварной прямоугольный контур из пластин с диафрагмой на фиг.5 разрез А-А на фиг.4 на фиг.6 - вариант выполнения литого контура на фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.6.Каркас здания, сооружения включает колонны 1 и ригели 2, образующие ячейки 3, в которых размещены перекрестные диагональные связи 4,объединенные посредством фасонок 5 в центре ячеек 3 прямоугольным контуром 6, выполненным из металлических пластин 7 и снабженным внутри листовой диафрагмой 8 из пластического металла с параметрами, определяемыми по формуламгде Ж - отнощение высоты диафрагмы к ее толщинеМ 1 М 2 - сумма абсолютных величин усилий в связях разного направления, кНа - угол наклона связей к горизонталитт - предел текучести материала при сдвиге,кН/см 2.При указанных параметрах в диафрагме при перегрузках возникают пластические сдвиговые деформации в то время, как колонны, ригели и связи работают в упругой стадии.При сейсмических колебаниях или при периодических температурных воздействиях в ячейке 3 каркаса по направлению диагональных связей 4 возникают усилия растяжения или сжатия, передающиеся через фасонки 5 на контур 6 и диафрагму 8, в которой возникают сдвигающие усилия. От расчетных сейсмических или температурных воздействий в диафрагме 8 контура 6 развиваются сдвиговые пластические деформации. При изменении направления внещнего воздействия сдвигающие усилия в диафрагме 8 контура 6 уменьщаются до нуля, после чего происходит увеличение этих усилий и сдвиг диафрагмы 8 в противоположном направлении. При этом остаточные сдвиговые деформации, возникщие в диафрагме 8 контура 6 в предыдущем полуцикле,исчезают и развиваются пластические сдвиговые деформации противоположного знака. В процессе пластического деформирования происходит интенсивное поглощение энергии внещних воздействий. При необходимости деформированный контур 6 заменяется новым. В случае неравномерной осадки основания в диафрагме 8 контура 6 происходят односторонние пластические сдвиговые деформации, каркас прингпиает новую форму, при этом в несущих элементах (колоннах1, ригелях 2 и связях 4) усилия не превышают расчетных.Конструктивное решение контура с диафрагмой, работающей на сдвиг в упругопластической стадии, обладает высокой надежностью и долговечностью при работе на знакопеременные Циклические и односторонние нагрузки,имеет высокую удельную энергоемкость, превышающую в 100-200 раз общую удельную энергоемкость изгибаемых стержневых элементов известного контура.Предлагаемый контур из пластин с диафрагмой способен выдержать без разрушения до 1000 Циклов знакопеременных нагружений при коэффициенте податливости 10.Конструкция связевого каркаса обладает высокой надежностью работы при сейсмических и температурных воздействиях и при просадках оснований обеспечивает также снижение металлоемкости энергопоглощающего контура в 2-3 раза и увеличивает жесткость каркаса.Каркас здания, сооружения, включающий колонны и ригели, образующие ячейки, и размещенные в них перекрестные диагональные связи,соединенные в центре ячеек с прямоугольньпи контуром посредством фасонок, отличающийся тем, что, с Целью снижения металлоемкости и повышения жесткости и надежности работы каркаса при сейсмических и температурных воздействиях и просадках основания, прямоугольный контур выполнен из металлических пластин и снабжен внутри листовой диафрапиой с параметрами, определяемыми по формуламгде Ж - отношение высоты диафрагмы к ее толщине 11 - высота диафрагмы, см б - толщина диафрагмы, см Т 1 Т 12 - сумма абсолютных величин усилий в связях разного направления, кН а - угол наклона связей к горизонтали тт - предел текучести материала диафрагмыВерстка Казпатент, исполнитель Любимов И.Ю. Корректор Горпиненко Т.И. Ответственный за выпуск Фаизова Э.3.