автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Разработка и исследование нестационарных моделей многоэтажных крупнопанельных зданий на кинематических опорах

На правах рукописи

РЗАЕВ Ровшан Агарза оглы

РАЗРАБОТКА. И ИССЛЕДОаШЕЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ МОДЕЛЕЙ ШГОГОЭТАШЩ КРЛПЮПАНЕЛЬШХ ЗДАНИЙ НА КИНЕМАТИЧЕСКИХ ОПОРАХ •'

Специальность 05.23.01. - Строительные конструкции, здания

п сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кавдадата технических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Азербайджанском Инженерно-Строительном Университете.

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: доктор технических наук . КУРЗАШВ A.M.

кандидат технических наук ГАСАШВ А.Н. ,

ОФЩШЕЬШЗ.ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

НАРШЦХИЙВ.И.

кандидат технических наук, старший научная сотрудник ДЕНИЗОВ Б.Е.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: АО "СибЗНИИЭП"

Защита состоится МЛ-РТА 1996 г. в ^Огчасов

на заседании диссертационного совета К.053.II.01 в Московском Государственном строительном университете по адресу: II3II4, г.Москва, Шлюзовая наберенная, д.8, аудитория Is .

С диссертацией, шкно ознакомиться в библиотеке, университета.

Автореферат разослан fjMbfrPJ) 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

Э.В.Филимонов

- 3 -

ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРЖТИКА РАБОТЫ

^ктуальноотъ рпобл§ма. В результате опыта последних разрушительных землетрясений происходит переоценка сейсмической опасности, растут требования к сейсмической надежности зданий. Для некоторых сейсмических, районов интенсивность сейсмичности увеличена на 1-2 балла. Увеличение интенсивности сейсмичности района строительства приводит к необходимости пересмотра действующих типовых и индивидуальных проектов зданий и сооружений. Обеспечение сейсмозащиты зданий наиболее распространенным способом путем повышения несущей способности конструкций возможно только ценой увеличения стоимости строительства и уменьшения темпов строительства, реконструкции заводов-изготовителей железобетонных изделий и домостроительных комбинатов. Кроме того, из-за увеличения при этом жесткости и веса.сооружения и возрастания в соответствии с этим сейсмической нагрузки, применение таких способов экономически малоэффективно".

В-последние года в области сейсмостойкого строительства ведется интенсивная работа по создании новых способов сейсмозадщты в направлении снижения сейсмических нагрузок на сооружение путем использования специальных конструктивных устройств. Одним из та-кпх конструктивных устройств является сборная сейсмоизолирующая опора (ССО-3). Сборная сойсмоизолирующая опора по принципу работы относится к кинематическим опорам.

В сейсмических районах Кузбасса строятся пяти-, девятиэтажке крупнопанельные здания 97 серии на сборных сейсмоизолирувдих опорах.

Анализ результатов исследований зданий, оснащенных сейсмо-изолируициыи устройствами в виде кинематических опор„показал, что несмотря на проявление упругопластических деформаций в узлах опор, приводящих к заметному изменению от цикла пагружения к циклу основшх динамических параметров системы "здание-кинематические опоры", нестационарная модель таких зданий и особенности реакция этой модели на сейсмические нагрузки практически но исследовались.

изДЬ.РЗ&таН. Целью настоящей работы является разработки и исследование сейсмической реакции нестационарной модели многоэтапных крупнопанельных зданий на кинематических сборных сейсмоизолирувдих опорах .Для достивеция поставленной цели решены следующие задачи:

- построены диаграммы деформирования стационарной и нестационарной модели системы "здание-сборные сейсмоизолирувдие опоры" по результатам натурных испытании девятиэтакного жилого дома серил 97 на кинематических сборных сейсмоизолирущих опорах;

- разработаны расчетные стационарная и нестационарная модели' девятиэтажного крупнопанельного здания на кинематических сборшх сейсмоизолирувдих опорах;

- проведены расчетные исследования колебаний стационарной и нестационарной моделей многоэтапных крупнопанельных зданий на кинематических сборных сейсмоизолирувдих опорах по п.2.2.б СНпП П-7-81;

- разработаны методика и алгоритм расчета стационарной и нестационарной модели многоэтажках зданий на сборшх сейсмоизо-лирующих опорах с применением одно- и многомассовой модели системы "здание-сборные сейсмоизолирующие опоры".

ШУЗЩЦЦЮШВ&.дабдун состоит.в следующем:

- разработаны нелинейные упругопластические одноыассовая и многомассовая динамические нестационарные модели, зданий на кинематических сборшх сейсмоизолирувдих опорах, с учетом упругопласти-ческого деформирования системы и гистерезесного поглощения энергии; •

- разработан программный блок ЭВМ, возводящий производить расчеты стационарной и нестационарной моделей зданий на кинематических опорах на аксолегрограммы реальных землетрясений;

- получены параметры сейсмической реакции стационарной и нестационарной моделей дввятиэтажного крупнопанельного килого дома серии 97 на кинематических сборных сейсмоизолирущих опорах, представленного одно- и многомассовой динамическими моделями.

Достоверности нр.учш'х положений и полученных результатов подт-вервдается сравнением результатов натурных испытаний и результатов расчета динамических моделей девятиэтакногок крупнопанельного-жилого дома серии 97 и его пятиэтажного фрагмента на сборных сей-смоизолирующих опорах при действии одинаковых нагрузок.

Практическое значение рабоун состоит в том, что:

I) в результате проведенного теоретического и экспериментального исследования разработана расчетная модель и методика расчета нестационарной модели многоэтажных зданий на кинематических сбор- • них сейсмопзолирутощих опорах на сейсмические воздействия с учетом ' нелинейного упругопластического деформирования и гистерезисного

поглощения энергии системой сейсмозащиты;

2) натурные испытания девятиэтакного крупнопанельного жилого .дома и его пятиэташюго фрагмента на сборных сейсмоизолирующих опорах показали физическую реализуемость нелинейного увдугоплас-тического деформирования и высокую энергопоглощающую способность конструкции система сейсмозащиты; ■

3) разработанная методика расчета о применением ЭВМ позволяет использовать предлагаемую систему сейсмозащиты для девятиэтажных зданий несейсмостойких серий, а также для строительства зданий сейсмостойких серий на территориях, сейсмичность которых на 1-2 балла превышает сейсмостойкость зданий этих серий;

4) разработанные методика и программа расчета нестационарной модели девятиэтажного крупнопанельного жилого дома на кинематических сборных сейсмоизолирующих опорах многут быть использованы при анализе сейсмической реакции крупнопанельных зданий, оснащенными другими"п одой ними видаш сейсмоизолирующих устройств в условиях реальных землетрясений.

рнедденттв. Результаты диссертационной работы использованы при проектировании и строительстве девятиэтажных крупнопанельных килях домов оерии 97 на сборных' сейсмоизолирующих опорах в 7-8-балльйых сейсмических районах Кузбасса. Экономический эффект от применения девятиэтажках крупнопанельных жилых домов со сборными сейсмоизолирующими опорами составил 1107,4 тыс.руб. в год по ценам 1989 г* (по расчетам СибЗНИИЭП).

¿про6?ша р^оты. Основные положения и результаты работы были доложены на заседаниях кафедры "Испытание и сейсмостойкость сооружений" Азербайджанского Инженерно-Строительного Университета (1993-1995 гг.), на научной конференции по механике и математике , посвященной юбилею проф.К.А.Керииова (Академия наук Азербайджанской республики, г.Баку,. 1993 г.), на XI республиканской конференции молодых ученых по математике и'механике (Академия наук Азербайджанской республики, г.Баку, 1994г.), на I республиканской научно-технической конференции, посвященной юбилею создания АзНИИСА ("Научно-технический прогресс в строительстве и архитектуре", г.Ба-иу, 1994 г.).

.ОГ&МаШШ • По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы. к

Объем рабрта. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований. Работа изложена на 17о страницах, в том числе 43 страницы иллюстраций, 20 страниц таблиц.

Ш-зашу, ашшщгз •

- расчетные упругопластическке нестационарные динамические модели многоэтажных крупнопанельных зданий на кинематических сборных сейсмоизолирущих опорах.

- Методика и алгоритм расчета нестационарно!! модели многоэтапных крупнопанельных зданий на кинематических опорах на сейсмические воздействия с учетом нелинейной упругопластической работа системы "здание-опоры".

- Результаты численного анализа одномассовэЛ и десятимаесо-зой динамических нестационарных моделей девятиэтакного крупнопанельного жилого дома серии 97 на кинематических сборных сейсмоизолирущих опорах.

Работа выполнена в 1991-1995 гг. в АзНСУ. под руководством доктора технических наук А.М.Курзаиоэа, и кандидата технических наук А.Н.Гасанова.

Натурные испытания пятиэтажного фрагмента и девятиэтажного крупнопанельного еилого дома серии 97 на сборных сейсыоизолпрую-1дих опорах проведена в 1991-92 г г. в г .Новокузнецке по хоздоговору ЩШ1СК им.В.Д.Кучеренко 1454с. Броектше решзяш? девятиэтажного 27 квартирного экспериментального дома серки 07 на сборшх сейсыоизолирующпх опорах разработаны институтом СибЗНИйЗП.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Рреретшв' содержат обоснование актуальности темы диссертационной работы» основные вопросы ' исследования и кратное содержание работы по главам..

В: р.фдрй.гдард приведен обзор современного состояния исследований В1 области сейсмозащиты зданий и сооружений с использованием' специальных конструктивных устройств. Рассмотрены основные конструктивные схемы и решения, реализованные в СНГ и за рубежом. Проанализированы результаты экспериментальных и теоретических исследований зданий» оснащенных системами сейсмоизоляции. Приведен обзор>исследований нестационарных упругопластичоских систем в условиях реальных землетрлсышй. Сформулированы цели .и задачи дис- ,' серташюнной работы..

разработка новых способов сейсмозаедаты зданий, теоретические и натурные экспериментальные исследования расчетных моделей со специальными сейсмоизолирунзщши устройства?® являются темой работ Я.М.Айзенберга, И.Н.Бургыана, Л.Н.Васвнкина, И.И.Гольденбла-та, Г.А.Зеленского, Ф.Д.Зеленкова, Т.Я.Еунусова, А.С.Катин-Ярце-ва, Л.Ш.Килиыника, А,М .Курганова, В.В.Назпна, С.ВЛолякова, В.С.Полякова, О.А.Савинова, Ю.ДЛерепинского, В.Г.Яременко и других специалистов, а за рубэком - в работах Дельфоссе Г.К., Дедь$оссе Р.Г., Каваглнери Д., Келли Да., Муте К., Клафа Р.,И., Сканнера Р.И., Кавэчерзлло В., Эйдингера Да. тг до.

Существенное внимание анализу упругопластических колебаний сооруЕенпЗ уделяется в работах Я.М.Айзенберга, А.Л.Гвоздева, ИЛ1 .Гольдекбла?а, Т.Ж.Жунсова, И.Л.Корчикского, Н.А.Пиколаенко, Н.Н.Попова, А.Б.Пухобсксго, В .А.Рвевского, Э.Е.Хачияна, Г.А.Шапиро. Из зарубежных авторов необходимо отметить публикации Д.Хаузнера, П.ДЕЗнингса, В.Бертеро, Р.Клафа, ДаЛензиена, Дк.Борд-Еерса и др.

При.реальных землетрясениях в системе "здание-кинематическая спора" развивается упругопластическая деформация в узлах опор, • что приводах к изменению динамических параметров системы. Параметры системы на выходе, т.е. конечное состояние сооружения перенесшего землетрясение, зависит не Только от особенностей внешнего воздействия и характера изменения расчетной модели в процессе землетрясения.

При внедрении кинематических сборных сейсмоизолируэдих опор для сейсиозащнты девятиэтакшх крупнопанельных домов возникает необходимость экспериментального исследования нестационарной модели "здашю-сейсмоизолярующач опора", разработки метода расчета этой модели по п.2.2.б СПиП П-7-81 о использованием расчетной выбор!«* акселерограмм землетрясений.

ро бурной г.л?Л.а представлены натурные экспериментальные исследования пятпэтааного фрагмента и девятиэтажкого крупнопанельного шлого дома серии 97 на сборных сейсмоизоллрущих- опорах. Цель испытаний: _

- идентификация расчетной модеиг девятиэтакного крупнопанельного шлого дома серии 97 на кинематических сборных сейсмо-нзолпрущих опорах;

- экспериментальная проверка сейсмостойкости надземной части девятиэтакного ¡пилого дома серии 97 и пятиэтакного фрагмента в

натурных условиях.

По результатам статических испытаний построены диаграмма "сила-перемещение" девятиэтажного крупнопанельного жилого дома серии 97 и его пятиэтажного фрагмента.на сборных сейсмоизолирующих опо-» pax. При увеличении горизонтальной статической силы возрастала нелинейность диаграммы. Остаточные перемещения достигали 29$ от максимальных перемещений. При перемещениях верха стойки, превышающих 4,5 см, наблюдалось возрастание восстанавливающей силы ветви диаграммы "нагрузка-разгрузка", становились более крутыми. Осмотр сборных сейсмоизолирующих опор в ходе натурных испытаний позволил установить, что дополнительная сила возникает вследствие включения в работу ограничителей перемещений. Причина раннего включения в работу ограничителей перемещений заключалась в дефекта, лоаекных при изготовлении сборных сейсмоизолирующих опор. В ре- . зультате повторения циклов "нагрузкм-разгрузка" при перемещения^; зданий до Y = 5 см максимальная восстанавливающая сила' в связи с развитием упругопластическкх деформаций в узлах опор монотонно уменьшалась:

- от 1200 кН до 625 кН при весе надопорной части пятиэтажного фрагмента Q. = 16000 кН;

- от 2400 до I2D0 кН при весе надопорной части девятиэтажног дош Q = 28000 кН.

Наибольшая восстанавливающая сила Рама = 2400 кН не превысил^ одной двенадцатой вертикальной нагрузки Q. = 28000 кН На сборныэ сейсмоизолирующие опоры. По данным натурных испытаний определен коэффициент неупругого сопротивления ft = 0,23.

Виброграммы, полученные при динамических испытаниях сбросом статической нагрузки пятиэтажного фрагмента и девятиэтакногок крупнопанельного жилого дома серии 97, свидетельствуют о плавном мягком характере затухания качателышх колебаний системы.

По результатам натурных динамических испытаний определено т симальное значение сдвиговой деформации иеаду полом и -перекрытие?, первого этажа - 0,075 мм.

В результате обследования здания после завершения натурных статически и динамических испытаний, каких-либо повреждений конструктивных элементах н узлах не обнаругено.

Результата обработки материалов натурных испытаний использованы при разработке и идентификации расчетной нестационарной модели многоэтажного здания на кинематических сборках сейсмэизолирт

цих опорах.

Третья глава содержит обоснование выбора одномассовой и многомассовой нестационарных динамических моделей девятиэтажного крупнопанельного здания на сборных сейсмоизолирующиххопорах с учетом работы системы в нелинейной области при воздействии акселерогракм реальных землетрясений и обоснование представительной выборки акселерограмм реальных землетрясений.

Путем анализа и аппроксимации экспериментальных многоцикловых диаграмм, полученных в результате натурных испытаний, предложена нестационарная расчетная билинейная упругопяастическая диаграмма, деформирования система "здание-сборные сейсмоизолирущие опоры" (рис.1). Основными параметрами диаграмма являются: Й' жесткость на первом участке (0-1); К1?' - жесткость на втором участке (1-2); Кь1 - жесткость на участке разгрузки (2-3); предельные горизонтальное упругое и упругопластическое \пп перемещения верха стойки в (п )-ом полуцикле натрукенил. Диаграмма деформирования систеш описывается уравнениями:

; С ; КГ'=В КГ

где К'!" - жесткость на (и)-оы полуцикле; К^1 - жесткость на первом полуцйкле; Е-постоянный коэффициент; 3\. - сумма относительных пластических деформаций за (И -I) предыдущих полуциклов нагрукения, Л=¿"1(11 ¿1- относительные пластические деформации на (I )-ом полуцикле; ¿^Чпл/Лйп "^пн- пластическая деформация на (I )-ом полуцикле; Учп - величина упругой деформации на первом полупикла. Экспериментальная закономерность изменения жесткости на первом участке XV4 в зависимости от сушарной относительной пластической деформации X приведена на рисунке 2.

При разработке одномассовой плоской динамической нестационарной модели исследуемой систеш "здание-сборные сейсмоизолирущие опори" приняты следующие предпосылки:

- надопорная часть системы является абсолютно твердая телом;

- не учитываются крутильные колебания системы вокруг вертикальной осп; ...

- не учитывается вертикальная чоставлящая сейсмической реакции; -

- рассматривается поступательное горизонтальное колебание основания. .

Рис. I. Расчетная нестационарная билинейная упругопластическая диаграмма деформирования системы "здание-сборные сейсмо-изолируедие опоры"

20

25

5 40 45

Рис. 2. Экспериментальная закономерность изменения жесткости

на участке нагружения от величины суммарной относительной • пластической деформации

Расчетная модель системы принимается как одномассовый осциллятор, совершающий колебания о одной степенью свобода в направлении нелинейной упругопластичэокой связи (рио.З). Движение системы ошсываетоя уравнением

г«-»- Fft + R(t) = Ptt) (I)

где Гц - инерционная сила; М где: М - маоса, ^(t) -относительное ускоренна; Fr - силы затухания, учитываются по видоизмененной гипотезе Фойгта, описывающей частотно-назависямое трение; Гл—уVMCCO'Y(tt, где ^ - коэффициент неупругого сопротивления,' CW)- функция жесткости системы, - относительная скорость массы М > RCt)- восстанавливающая сила; Р(\) - сейсмическая нагрузка, РШ—-MlfoCtt, где %(.i) уокореше грунта во вршя землетрясения.

• Зависимость "сила-перемещение" системы "здание-сборная сой-омоазолирующая опора", описывается нестационарной диаграммой, рио.1. На разных участках перемещения величина Т?0Ь) изменяется следупцим образом:

1. Участок (0-1) - упругое нагружениа в (И )-ом полуцикле:

tfV^tPvftb) (2)

2. Участок (1-2) - упругопластическое нагруяение в (Tl )-ом полуцикле: >

Kz\i) =X^YCr)+Kf{Y3)-Wn)) О)

3. Участок (2-3) - разгрузка в (Tl )-ом полупикле: Rato-KW4»- ТОсГ-ТОП+К^та-ХСГ) (4)

Подставляя значение , соответствующее разным участкам

перемещения в формулу (I), получаем дифференциальное уравнение, описывающее движение системы для какдого участка диаграммы:

1. Участок (0-1) - упругое нагружение в (U )~ом полуцикле

р/шС^ШИ -bKW(t)=-WYo(t) (5)

2. Участок (1-2) - упругопластическое нагрутаккэ в (а)-ом полуцикле

K№(t)=-MYoW-iOiuYOr+K?"Y(lf) (6)

3. Участок (2-3) - разгрузка в (я)-ом полуцикле

МЧП^ + П/»® +XWCt)= -МУс^-НГУНГ- (?) кПшГ-чаП КуШ"

О.)

5)

-Л.

РШ

М

тт^ттпттт,

-ШгЬ

771?

рщ Ри ЯМ

Рис. 3. Одномассовая плоская расчетная модель системы .сборные сейсмоизэлирующие опоры" а) основные элементы; б)- уравновешенные силы

"здание-

а)

(Пц *1... < >...

от*

I >...

< >ГОз

|ладгГ

т,

Ь)

1М1

Шп

) Н {,..

Ь)!

г

РМ

--

тУтиШп7%

Рис. 4. Многомассовая плоская динамическая модель системы "здание-сбо'рные сейсмоизолирующие опоры" а) динашческая расчетная модель; б,в) схемы к определению коэффициентов матрицы податливости

-13-

Условия перехода от одного участка к другому следующие:

I. от участка (0-1) к участку (1-2) (точка I):

ГП«=?(1) (8)

2. от участка (1-2) к участку (2-3) (точка 2) - скорость перемещения равна нулю:

Ч1П,Ш=0 (9)

3. от участка (2-3) к участку (3-4) (точка 3) - восстанавливающая сила в системе равна пулю:

£1П)(«=0 (ю)

При решении дифференциальных уравнений (5)-(7) условия (8)--(10) проверяются на каждом шаге счета. При выполнении условия (9) на участка (0-1) происходит переход к участку (2-3) (разгрузка) ыинуя участок (1-2).

При разработка многомассовой плоской дпнашческой расчетной Модели и -этапного крупнопанельного яилого дома на кинематических сборных сейсмоизолирувщих опорах приняты следующие допущения:

- диски перекрытий и покрытия считаются абсолютно яестгояз! . й своей плоскости;

- массы здания концентрируются в уровне перекрытий;

- отсутствуют крутильные колебания в плане системы "здагпга-йборные сэйсмоизояирующде опоры" вокруг вертикальной оси каздоИ . 1-ой массы;

- рассматривается однокогаонснтное горизонтальное сейсмическое воздействие;

- .отсутствуют вертикальная составляющая сейсмического воздействия.

Расчетная динамическая модель етйеш принимается в впдо линейно-упругого консольного стержня, несущего и "сосредоточенных :,!асс,тп1,тг,та1,...,т-а> расположенных в уровнях перекрытий здания, имеющего горизонтальную податливую нелинейную связь в уровне ^аспологония первой массы, рис.4а. Зависимость системы "восстанавливающая сила - горизонтальное перемещение" описывается нестационарной билинейной диаграммой, рис.!.

Общий вид дищоеренпиалышх уравнений динамического равнове-'ОЙ.П исследуемой многомассовой нестационарной упругопластическэй Мэйеля в.матричной фзркс записывается:

М У+ С У +• КУ =-М Уо +■ А (ii)

где М - диагональная патрица масс; - ыатрица-отрлйец относительных ускорений ыасс; С >- диагональная матрица коэффициентов сопротивления; ^ - матрица-столбец относительных скоростей масс; К - симметричная матрица Еесткооти, определяемая как обратная матрица податливости Ь , охеш к определению коэффициентов матрицы податливости представлены на рис.4,б,в; У .- матрица-столбец относительных перемещений масс; ■ % - матрица-столбец ускорений грунта; А - матрица-столбец, имеющая ненулэзое значение только в первой строке, элемент матрицыД определяются в зависимости от участков диаграммы деформирования (рис.1) системы на участке (0-1) А< = 0 , на участке <1-2) к^-П) •

на участке (2-3) ^ ■+ Ш)«

Решение систем дифференциальных' уравнений (IX) осуществляется численными методами прямого шагового интегрирования о условиями (8)-(10) перехода от одного участка к другому на уровне распо-лоаекия уаругоподатливой связи.

С целью проведения расчета одно- в кзногомасоовой ыоделей системы "здапио-сборняэ'оейомояголзруюащв опора" по п.2.2,б СЕкН П-7-81 о учетом критерия двойного расчета составлена расчетная выборка, акселерограмм реальных землетрясений. Из походах"акселе-рогршял, представленных в виде цифровок в архиве отдела ингеаор-но-сейсмоматрячвской вкформашш ЦШШСК км.Кучеренко, по четырэа основным параметрам: интенсивность, упругое перемещение, спектральный состав, продолжительность, - отобраны 4 екселорограыщ. • прошлых землетрясений. Из них три относятся к числу "умеренных", а одна к числу "наиболее сильных" землетрясений.

* & четя.оптой .р^арр описана алгоритм и результата расчета стационарной и нестационарной одно- в шогсыасоовой моделей девятисот акн ого крупнопанельного кил ого дош серии 97 на спорных- сейсмоизолирующих опорах ка сейиаческио воздействия, представленные выборкой акселерограмм реальных землетрясений.

Численное интегрирование дифференциального уравнения (I), систем уравнений (II) производилось методом Ньюыарка с применением специально разработанной авторогл программ "5$0-иРП" и "5604]РКЧ/." па языке Фортран. Программы реализованы на ЗВМ-ЮЗб. '

Записи ускороюШ расчетных акселерограьа нормированы по максимальному амплитудному значению ускорения колебаний грунта к величинам 100 и 200 см/о", соответствующим 7 и 8-балльной интенсивности.

- 15 -

С целью определения сейсмоизоллрующей способности опор по Программам па расчетную выборку акселерограмм произведен расчет Линейных, одно- я многомассового осцилляторов, моделирующих несей-смоизолированный крупнопмнелькый еилой дом серии 97.

Для анализа особенностей сейсмической реакции нестационарной модели параллельно с расчетом нестационарной упругопластической модолп произведен расчет стационарной упругопластической модели системы "здание-сборные сёйсмоизолирующйе опоры".

Результаты расчетов нестационарной упругопластической деся-тнмассовой модели на расчетную выборку акселерограмм приведены в таблице-1.

При "наиболее сильном" землетрясении интенсивностью 7 и 8 баллов, представленном акселерограммой АСОМ включаются в работу, ограничители, перемещений сейсмолзолируюцих опор,. При воздействии остальных трех "умеренных" акселерограмм выборки максимальное относительное перемеп$зкие ^мах , абсолютное ускорение И «ад падопорной части не превыпает: Уит: = 2,9 см, Нми = 45,1 см/с** при 7-баяльпок воздействии; =5,1 см, Нма* = 56,2 .

см/с^ при 8-балльном воздействии. При проведении натуршх испытаний девятиэтаяного крупнопанельного килего дома серии 97 его над-опорная часть колебалась с ускорениями 13-51 см/с'*. Инерционную нагрузку, соответствующую этим ускорениям, несущие конструкции зда-нйя перенесли без каких-либо позрегдашй. Из анализа максимальных относительных перемещений, абсолютных скоростей и ускорений упругопластической десятпмгсеовой модели следуют выводы: кинематические параметры опоры вггбраны удовлетворительно; опоры енлгшт сейсмическую нагрузку на здание до уровня, не представляющего опасности для его конструкций; включение ограничителей перемещений Происходит плавно без ударов при минимальном значении кинетическйЗ энергии падопорной части здаппя.

Эффект сейсмонэоляции характеризуется коэффициентом Кс Ьнтггения расчетной сейсмической нагрузки равным отношению максимальных значений восстанавливающих сил линейного (неизолированного) и упругопластяческого (сейсмоизолированного) многомассовых осцилляторов Кс=Рлмах/Ктм«. Максимальное значение козффвдиен-та динамичности Кд, равное отношению максимального относительного перемещения Ь -ой массы Тьмзх . многомассового нестационарного 5шругопластического осциллятора к максимальному перемещению грунта Чомах .Реализуется при воздействии акселерограмм АС019,

Таблица I

Результаты расчетов нестационарной упругопластической десятимассовой модели девятиэтажного крупнопанельного жилого дома.серии 97 на сборных сейсмоиэолирующях опорах на расчетную выборку акселерограмм

№ за-' пи си ^м« Ум« Н1м» ."см/с2 по Г ."2.3..... ТО -С^мау V ТГ КоЛИ- Про- | ДОЛ-

акселерограмм см/с^сы I « 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . кН V А че- жи- . ст-тель-ВТ) ность лу- 0 ЦИКЛОН ч

АС004 ИО "1.6 10 д 10,1 16,2 20,2 22,2 24,6 26,4 28,2 32,4 38,3 57,4 6,6 1,2 50 20

АС006 100 1.8 П,2 13,2 16,2 20,2 24,5 26,4 ЗОД 34,2 36 д 41,3 61,9 6,6 1,1 30 .30

АС014 100 2,9 20,Г 22,2 24,6 .30,2 36,8 37,8 38,9 42,4 45 Д 47,3 70,9 6,2 1,5 23 20

АС019 100 11,8 18,2 19,2 22,2 25Д 28Д 29.1 30,9 36Д 38,7 41,2 61,8 3,2 2,3 21 15

АС004 200 3.4 16,2 18,2 22,4 25,3 30 Д 33,2 36,2 40 Д 41,9 61,8 61,8: . 10,9 1,4 48 20

АС006 200 4,2 12,1 14,2 17,1 22,3 26Д 29 Д 32,3 34,2 42Д 56,2 84,3 8,5 1,2 29 30

АСб14 200 5.1 15,3 16,7 20 Д 24.2 28,1 32,4 36,2 37,4 42,3 49,3 73*9 10,4 1,3 30 20

АС019 200 23,4 36.4 40,2 46,2 .50,2 56,2 62,3 66,7 68,2 67,3 79,4 119,2 .3,4 2,2 16 : 15 \

* > л' -1 - ' 1 м от г .: 4

1Сд = 2,3. При воздействии 3-х "умеренных" акселерограмм значение, коэффициента динамичности не превышает величины 1,6. Увеличение перемещения надопорной.части исследуемого здания по сравнении о перемещением основания в 1,6 раза показывает, что при "умеренннх" землетрясениях резонанс э система "здание-сборная сейсмоизолирую-щая опора" практически отсутствует,

' Сравнение реакция нестационарной и стационарной моделей 1?'|ЛЬ) на уровне 1-ой масса девятпэтазного крупнопанельного ни-лого дома серии 97 на сборных сеЗсмоизолируюпщх опорах при воздействии акселерограмм из расчетной выборки 7 и 8-балльной интенсивности показало, что в связи с развитием упругопластических деформаций в узлах опор нестационарной упругопластической модели происходит увеличение периода свободных колебаний этой модели (Тнс = 0,44-1,98 с, Тс = 0,44-3,03 с), что приводит к заметному снижению сейсмической нагрузки на здание.

Полученное пз результатам расчета на расчетную выборку акселерограмм, иакстгальноэ смещение соседних по высоте этакей надопорной части девятизтазногз крупнопанельного жилого дома серил 97 па сборных сейст-тоизолирувадах опорах, соответствующее моменту • реализации максимального абсолютного ускорения, составило 0*083 мм.

Сравнение результатов расчета одномассовой и многомассовой нестационарных упругопластических моделей крупнопанельного жилого дома серии 97 на сборных сейсмэизолирукщк опорах по максималь- ■ ным значениям относительного перемещения и абсолютного ускорения надопорной части здания при расчете на одинаковые воздействия позволяет сдояать вывод о допустимости применения одномассовой модели, з расчетах многоэтажных крупнопанельных зданий на сборных сейсмоизолирующих опорах. •

ОСЮВНЫБ ВЫВОДЫ ,

1. По результатам экспериментальных и теоретических исследовании девятпэтаяного крупнопанельного жилого дома серии 97 па кинематических сборных сейсмоизолирующих опорах установлено, что сборные сейсмоизолирующие опоры снижают-7-8-<5алльную горизонталь- • Егуто сейсмическую нагрузку до уровня 6 балльной.

2. Из результатов экспериментальных исследований следует, !тз зависимость мезду горизонтальной восстанавливающей силой

?(У ) и горизонтальным перемещением в области перемещений 0,5см зущественно нелинейна. Упругоппастические деформации в узлах кинематических сбэргах. сейсмоизолирующих опор, при повторении так-

лоб "нагрузка-разгрузка", приводят к значительному уменьшению значений максимальной, восстанавливающей силы. '

3. Разработаны обобщенные расчетные диаграммы деформерования крупнопанельного здания на кинематических сборных сейсмоизолирую-щих опорах с постоянными и изменяемыми параметрами. Получена закономерность изменения жесткости на участке нагружения от величины суммарной относительной пластической деформации.

4. По результатам натурных испытаний девятиэтакного крупнопанельного жилого дома серии 97 на кинематических сборных сейсмр--изолирующих опорах разработаны одно- и многомасоовые стационарные и нестационарные динамические модели зданий. Разработана методика и алгоритм определения сейсмической реакции одно- и многомассовоЗ системы "здание-кинематические опоры" с учетом упругопластичеойШЕ деформаций в узлах опор. Корректность и правильность расчетного аппарата проверена путем сравнения результатов численного эксперимента с результатами натурных испытаний.

5. Составлена расчетная выборка из 4-х акселерограмм реальных землетрясений для'расчета зданий на кинематических опорах

по пункту 2.2.6 СНиП П-7-81. \

6. Проведен сравнительный анализ результатов расчета\одно-ыассовых осцилляторов, моделирующих пяти- и девятиэтааногА здания на кинематических сборных сёйсмоизолирующих опорах, из которого следует, что увеличение веса надопорной части здания практически не влияет на сейсмоизолирующую способность опор.

7. Сравнительный анализ результатов расчета сейсмэизолиро-^ ванных и несейсмэизолированных аданий на расчетную выборку акселерограмм, показал, что кинематические сборные сейсмоизолирующие опоры сникают сейсмическую нагрузку на надопорной частью здания в 1,7-15,8 раза.

8. Сравнительный анализ сейсмической реакции нестационарной и стационарной моделей показал, что нестационарная модель отстрак вается от внешнего воздействия (уходит из резонансной области) и испытывает при этом сейсмическое воздействие меньшей интенсивности, чем стационарная модель. Изменение кеоткостных параметров модели в связи о возникновением пластической деформации в узлах опор, в каждом полуцикле загружения зависит от сумш относительных пластических деформаций на всех предыдущих полуцикяах нагру-жения.

9. Сравнительный анализ результатов расчета одномассовых и многомассовых осцилляторов показал, что в практических расчетах могсет использоваться одномассовая модель многоэтапных крупнопанельных зданий на кинематических опорах.

Основные половепил диссертащп опубликованы в работах:

1. Курзанов A.M., Рзаев P.A. Экспериментальное исследование сейсмостойкости крупнопанельного жилого дома серии 97 на сборных сейсмоизолирующих опорах. // Экспресс-информация "Строительство

и архитектура", серия "Сейсмостойкое строительство". - Вып.2-3. -М. - 1994. г С.32-37.

2. Рзаев P.A. Динамические модели и расчет зданий на сборных сейсмоизолирующих опорах на реальные сейсмические воздействия // Материалы XI республиканской конференции молодых ученых по математике п механике. - АН Азербайджанской республики. - Baity, 1994. - С.82-85.

3. Рзаев P.A. 1'ногомассовая динамическая модель п методика расчета зданий на сборных сейсмоизолирующих опорах на сейсми-

, ческпе воздействия, задаваемо акселорограммамя реальных землетрясений. // Материалы I республиканской научно-технической конференции, посвященной юбилею создания АзШЕСА. "Научно-технпчес-' кий прогресс в строительстве и архитектуре." АзНИИСА. Госстрой Азерб.респ. Баку, - 1994. - С.54-57. .

4. Рзаев P.A. Натурные испытания крупнопанельного яилого дома серии S7 на сборных сейсмоизолирующих опорах // Тематический сборник научных трудов: Развитие строительного комплекса в условиях рыночных отнопешЗ. АзНИИСА Госстрой Азерб.республики. -Баку. - 1993. - С.103-107.

II-225 Подписано в печать 24.01.96 Формат 60x84 I/I6 Печать офсетная Объем I уч.-изд.л. Т.80: Заказ /3

Московский государственный строительный университет. Типография ЫГСУ. 129337, Москва, Ярославское ш., 26