Сейсмостойкое здание
EARTHQUAKE RESISTANT BUILDING

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для строительства зданий в сейсмоопасных районах и регистрации горизонтальных сейсмических колебаний различного направления на весь период эксплуатации здания.
Известно сейсмостойкое здание, включающее фундаментный стакан, объемлющий все здание, установленную на грунт основания, плиту здания с подземным и надземными этажами (см. патент РФ №2383704 МПК (2006.01) Е 04Н 9/02, E02D 27/34, опубл. 10.03.2010 г.).
Недостатком аналога является то, что здание подвешено на металлических тяжах к фундаментному стакану, объемлющему все здание, и при сейсмических перемещениях фундаментного стакана неизбежны колебания плиты, на котором базируется здание, даже при наличии демпфера, снижающего лишь частично сейсмические колебания. Данное сейсмостойкое здание, подверженное колебаниям при сейсмических воздействиях, не может служить "местом нуля" для регистрации сейсмических колебаний, работающего по принципу маятниковой системы с демпфером.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является сейсмостойкое здание, включающее верхние этажи, фундамент в виде платформы и промежуточные элементы шарообразной формы Фундамент здания выполнен в виде платформы, состоящей из двух горизонтально расположенных плит, при этом нижняя плита установлена на грунт. Между плитами образован горизонтальный конструктивный зазор с полостями, внутри которых размещены опорные элементы шарообразной формы со свободой перемещения их в горизонтальной плоскости. Вследствие этого здание сохраняет инерцию покоя при значительных горизонтальных сейсмических колебаниях (см. патент РФ №2428550 МПК (2006.01) Е04Н 9/02, опубл. 10.09.2011 г. Бюл. № 25).
Недостатком прототипа является отсутствие регистрации продольных и поперечных горизонтальных сейсмических колебаний, что снижает функциональные возможности сейсмостойкого здания.
Техническим результатом предлагаемого решения является расширение функциональных возможностей сейсмостойкого здания, сохраняющего инерцию покоя при действии продольных и поперечных горизонтальных сейсмических колебаний, при одновременной регистрации этих колебаний.
Технический результат достигается тем, что сейсмостойкое здание, включающее надземные этажи, фундамент в виде платформы из горизонтальных нижней и верхней плит, из которых нижняя плита установлена на грунт, а между плитами расположен горизонтальный конструктивный зазор, в котором расположены металлические шары в индивидуальных металлических чашеобразных углублениях, с возможностью свободного их перемещения в горизонтальной плоскости, согласно изобретению, платформа размещена ниже уровня земли в соответствие с глубиной заложения фундамента, а между верхней плитой платформы, на которой установлена подземная часть здания, и окружающим грунтом, укрепленным бетонной защитной стенкой, образован вертикальный конструктивный зазор по периметру здания, величиной не менее диаметра чашеобразного углубления, причем в зазоре на внешних поверхностях продольной и торцевой стен дополнительно установлены ультразвуковые регистраторы продольных и поперечных горизонтальных сейсмических колебаний, подсоединенные через узел управления к портативной ЭВМ с программным обеспечением записи кинетики сейсмических колебаний, а напротив каждого регистратора к бетонной защитной стенке в подземной части здания закреплены отражатели ультразвука, при этом вертикальный зазор сверху по периметру здания перекрыт защитной скользящей отмосткой.
Данное конструктивное решение позволит расширить функциональные возможности сейсмостойкого здания, сохраняющего инерцию покоя при действии продольных и поперечных горизонтальных сейсмических колебаний за счет одновременной регистрации этих колебаний.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено сейсмостойкое здание в разрезе.
Сейсмостойкое здание содержит надземные этажи 1, фундамент в виде платформы 2, состоящей из нижней 3 и верхней 4 горизонтальных плит. Нижняя плита 3 установлена на грунт, на верхней плите 4 базируется здание, а между плитами 3, 4 образован горизонтальный конструктивный зазор 5, внутри которого размещены металлические шары 6, с возможностью свободного прокатывания в любом направлении горизонтальной плоскости в индивидуальных металлических чашеобразных углублениях 7. Между верхней плитой 4 с подземной частью здания и окружающим грунтом, защищенным от осыпания бетонной стенкой 8, образован вертикальный конструктивный зазор 9 по периметру здания, величиной не менее диаметра чашеобразного углубления 7. В вертикальном конструктивном зазоре 9 на внешних поверхностях продольной и торцевой стен и угла между ними в подземной части здания, то есть во взаимно перпендикулярных и диагональном направлениях размещены ультразвуковые регистраторы 10 горизонтальных сейсмических колебаний, причем напротив каждого ультразвукового регистратора 10 закреплены к бетонной защитной стенке 8 в подземной части здания отражатели ультразвука 11. Ультразвуковые регистраторы 10 подсоединены через узел управления 12 к портативной ЭВМ 13 с программным обеспечением записи кинетики сейсмических колебаний в табличной и графической формах. Вертикальный конструктивный зазор 9 перекрыт сверху скользящей отмосткой 14.
Сейсмостойкое здание работает следующим образом.
При горизонтальных сейсмических колебаниях нижняя плита 3 платформы 2, установленная на грунт, перемещается вместе с защитной бетонной стенкой 8, на которой закреплены отражатели звука 11 в соответствующих направлениях горизонтальной плоскости. Во время колебаний металлические шары 6 свободно перемещаются в индивидуальных чашеобразных углублениях 7 не зависимо от направлений колебаний грунта, что позволяет верхней плите 4 и, следовательно, зданию с ультразвуковыми регистраторами колебаний 10 сохранять состояние покоя, а вертикальный конструктивный зазор 9 способствует этому состоянию. Таким образом, местом "нуля", то есть местом установки ультразвукового регистраторов 10 становится неподвижное здание с возможностью фиксирования кинетики перемещений грунта с отражателями звука 11 относительно неподвижных ультразвуковых регистраторов 10, что дает возможность данному сейсмостойкому зданию выполнять функции сейсмографа на весь период эксплуатации здания. Для записи кинетики продольных, поперечных горизонтальных сейсмических колебаний в табличной и графической формах, ультразвуковой регистратор 10, подключен через узел управления 12 к портативной ЭВМ 13 с программным обеспечением. Для защиты от атмосферных и механических воздействий вертикальный конструктивный зазор 9 перекрыт сверху скользящей отмосткой 14.
Использование предлагаемого сейсмостойкого здания по сравнению с прототипом позволит расширить функциональные возможности сейсмостойкого здания, сохраняющего инерцию покоя при действии продольных, поперечных горизонтальных сейсмических колебаний, за счет одновременной регистрации этих колебаний.