Результат интеллектуальной деятельности: СЕЙСМОСТОЙКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ

Изобретение относится к сейсмостойким объектам.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является сейсмостойкая конструкция по патенту РФ №123433, кл. F01N 1/04 [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая сейсмостойкость перекрытия здания и эффективность его шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия.

Технический результат - повышение прочности и сейсмостойкости здания, а также эффективности шумоглушения.

Это достигается тем, что в сейсмостойкой конструкция здания, содержащей каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, пол выполнен на упругом основании, конструкция пола на упругом основании содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух жестко связанных между собой базовых плитах межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями через слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем слои вибродемпфирующего и гидроизоляционного материала выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен и базовым несущим плитам перекрытия, а между базовыми плитами межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала, а полости базовых плит расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены облицованы звукопоглощающими конструкциями, система виброизоляции фундамента с цокольным этажом выполнена с одновременной отрезкой его швами типа антисейсмических от соседних зданий и окружающего грунта, а для защиты от вибраций вертикального направления виброизоляторы устанавливаются в ниши стен цокольного этажа на участки ленточного фундамента, а каждый комплект системы виброизоляции состоит из металлической плиты, четырех виброизоляторов, двух листов наждачной бумаги для исключения возможности скольжения элементов фундамента и двух опорных железобетонных блоков, причем для защиты здания от вибраций горизонтального направления, распространяющихся по грунту, устроена система виброизоляции по вертикальным граням наружных стен цокольного этажа на уровне фундамента и перекрытия, при этом вокруг всего здания устроена подпорная стенка, контрфорсы которой соединяются с торцами несущих стен через виброизоляторы, которые устанавливаются в нишах контрфорсов.

На фиг. 1 изображен общий вид сейсмостойкой конструкция здания, на фиг. 2 - разрез межэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - система виброизоляции фундамента с цокольным этажом, на фиг. 4 - вибродемпфирующая вставка, расположенная в полостях 16 и 19 базовых плит 15 и 18.

Сейсмостойкая конструкция здания (фиг. 1) содержит каркас цеха (не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5,6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием 11.

Конструкция пола на упругом основании (фиг. 2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на двух жестко связанных между собой базовых плитах 15 и 18 межэтажного перекрытия повышенной прочности и сейсмостойкости с полостями соответственно 16 и 19 через слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 с зазором 17 относительно несущих стен 1,2,3,4 производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 12, по всем направлениям слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 выполнены с отбортовкой, плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 1,2,3,4 и базовой несущей плите 15 перекрытия.

Для повышения прочности и сейсмостойкости зданий, а также эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием полости, между базовыми плитами 15 и 18 межэтажного перекрытия проложен слой вибродемпфирующего материала 20, а полости 16 и 19 базовых плит 15 и 18 расположены в шахматном порядке и заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, полиэтиленом или полипропиленом, а стены 1,2,3,4 облицованы звукопоглощающими конструкциями.

В качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (не показан), например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован также жесткий пористый материал, например пеноалюминий или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован материал в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, или полиуретана, или пластиката, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3÷2,5 мм (не показан).

Система виброизоляции фундамента с цокольным этажом 21 (фиг. 3) осуществляется путем установки поднимаемой части здания на виброизоляторы 22 с одновременной отрезкой его швами типа антисейсмических (на чертеже не показано) от соседних зданий и окружающего грунта. Для защиты от вибраций вертикального направления виброизоляторы устанавливаются в ниши стен цокольного этажа 21 на участки ленточного фундамента 25. Каждый комплект системы виброизоляции состоит из металлической плиты, четырех виброизоляторов, двух листов наждачной бумаги для исключения возможности скольжения элементов фундамента и двух опорных железобетонных блоков (не показаны).

Для защиты здания от вибраций горизонтального направления, распространяющихся по грунту, устраивается система виброизоляции по вертикальным граням наружных стен 24 цокольного этажа 21 на уровне фундамента и перекрытия 12 (фиг. 2). С этой целью вокруг всего здания устраивается подпорная стенка, контрфорсы 23 которой соединяются с торцами несущих стен через виброизоляторы, которые устанавливаются в нишах 26 контрфорсов 23. Конструкция виброизолированного здания имеет повышенную жесткость.

Цокольный этаж здания выполнен в виде пространственной рамной конструкции из монолитного железобетона с включенными в раму перекрытием и перегородками (не показаны). 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 (не показаны) так, чтобы жесткость перегородок не изменилась, а фундамент цокольного этажа 21 выполнен в виде ленточной перекрестной конструкции высотой порядка 50 см, выступающей над фундаментной плитой-стяжкой.

На фиг. 4 представлена конструкция вибродемпфирующей вставки, котораяе расположена в полостях 16 и 19 базовых плит 15 и 18.

Вибродемпфирующая вставка выполнена в виде полого стержня с набором демпфирующих дисков во внутренней полости и представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент, к концам которого жестко присоединены плоские жесткие упоры 27, 28, а внутренняя полость заполнена набором по крайней мере из двух демпфирующих дисков 29 и 30, закрепленных на упругой оси 26, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой 32, а между демпфирующими дисками 29 и 30 расположена по крайней мере одна цилиндрическая винтовая пружина 31, полость 33 размещения которой заполнена вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Возможен вариант выполнения вибродемпфирующей вставки (фиг. 5), когда упругая ось 26, коаксиально расположенная с цилиндрической обечайкой 32, выполнена полой, при этом полость заполнена вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Сейсмостойкая конструкция здания работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, попадает на слои звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций, которыми облицованы несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и которые установлены над шумным оборудованием 11. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов Гельмгольца, где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора, о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.

При установке виброактивного оборудования на плиту 12 происходит двухкаскадная виброзащита за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 12, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 14, 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. Причем иглопробивные маты состоят из волокон, имеющих диаметр не ниже предельно допустимого гигиенического значения, не содержат канцерогенных асбестовых и керамических волокон, а в их состав не входят такие вредные связующие, как фенол. Поэтому с уверенностью их можно отнести к классу теплозвукоизоляционных материалов, соответствующих высоким гигиеническим и противопожарным требованиям. При этом стекловолокнистые материалы имеют низкую теплопроводность, не поддаются влиянию пара, масла, воды, обладают высокой температурной стабильностью.

Цокольный этаж здания выполнен в виде пространственной рамной конструкции из монолитного железобетона с включенными в раму перекрытием и перегородками (не показаны). 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 (не показаны) так, чтобы жесткость перегородок не изменилась, а фундамент цокольного этажа 21 выполнен в виде ленточной перекрестной конструкции высотой порядка 50 см, выступающей над фундаментной плитой-стяжкой.