Файл: Шахназарян С.Х. Возведение зданий методом подъема этажей и перекрытий. Исследования, проектирование, строительство.pdf

Глава VII. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕМПФЕРОВ

ВПОВЫШЕНИИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ С ШАХТАМИ1

Взданиях повышенной этажности, возводимых ме­ тодом подъема этажей и перекрытий, в отличие от дру­ гих типов каркасных зданий пространственная компо­ новка осуществляется из двух самостоятельных систем — рамного каркаса, воспринимающего вертикальные на­ грузки, и несущей шахты, воспринимающей в основном горизонтальные нагрузки. В период эксплуатации каркас здания шарнирно соединен с шахтами, образуя единую пространственную систему, параметры которой зависят от соотношения жесткостей шахты и каркаса. Проведен­ ные исследования (см. главу VI) показали, что величины

коэффициентов поглощения энергии колебаний зданий, возведенных методами подъема, находятся в пределах тех же величин, которые характерны для обычных кар­ касных зданий. Одним из реальных путей повышения со­ противляемости каркасных зданий сейсмическим воздей­ ствиям является увеличение коэффициента поглощения путем применения демпферов. В зданиях, возводимых методом подъема этажей и перекрытий, в период строи­ тельно-монтажных работ между перекрытиями и шах­ той предусматриваются зазоры, необходимые по техно­ логическим условиям. Для повышения сейсмостойкости зданий авторами было предложено перед окончанием строительства в зазоры устанавливать специальные демпферы [43], которые способны резко увеличивать по­ глощение энергии механических колебаний. Результаты исследований, проведенных в этом направлении, изла­ гаются ниже.

§ 23. И ССЛ ЕД О ВАН И Я Н А М А Л О М А С Ш Т А Б Н Ы Х М О Д ЕЛ Я Х

Исследования проводились на двух моделях, состо­ ящих из каркаса и центрально расположенной в нем

1 Исследования проводились при участии Ю. X. Газаряна.

2 5 1

шахты. Каркас модели № 1 состоял из одной плиты и четырех колонн (рис. VII.1,а), а каркас модели № 2— из четырех плит и четырех колонн (рис. VII.1,6). Модели были изготовлены из армированного гипса. При сборке моделей между шахтами и плитами каркаса по периметру создавался одинаковый зазор.

Колебания моделей возбуждались двумя способами: мгновенным освобождением модели от нагрузки, созда­ ваемой нитью, закрепленной к свободному концу шахты;

ратором типа ЗГ-18. Описание примененной электроиз­ мерительной аппаратуры и датчиков, а также способы их тарировки приведены в § 18, п. I. В моделях в качест­ ве материала для демпферов применяли вальцмассу, резину, пенопласт, пластилин, песок, древесные струж­ ки и стальные пружины. При исследованиях эталоном служила модель с жестким соединением плиты каркаса и шахты.

2 5 2

При изучении демпфирующей способности систем датчики располагали так, чтобы иметь возможность ре­ гистрировать колебания самого каркаса и шахты и, кро­

ния возбуждались при максимальной мощности звуково­ го генератора. Колебания записывались одновременно по всем датчикам, установленным на модели, причем датчики были настроены для работы в одной и той же фазе.

Для возбуждения резонансных колебаний модели бы­ ла составлена электрическая цепь, состоящая из звуко­

при испытании модели с различными демпфирующими материалами. Постоянные магниты возбудителей коле­ баний модели и консольной балки устанавливались не­ подвижно. При прохождении по цепи переменного тока требуемой частоты в катушках создавалось переменное магнитное поле. В результате взаимодействия перемен­ ного магнитного поля с постоянным модель и эталон одновременно приводились в колебательное движение. Стабильность возмущающей силы при испытании моде­ ли определялась по величине деформаций консольной балки. Причем размеры консольной балки были выбра­ ны с таким расчетом, чтобы частота колебаний основно­ го тона в несколько раз превышала собственную часто­ ту колебаний модели. Деформации, замеренные тензодат­ чиками сопротивления после предварительного усиления поступающих сигналов, передавались . осциллографу Н700. Установлено, что в диапазоне измерения собствен­ ной частоты модели при испытании с различными демп­ фирующими материалами амплитуда вынужденных ко­ лебаний консольной балки оставалась практически по­ стоянной.

Модели испытывались в зоне резонансной частоты изгибно-сдвиговых и крутильных колебаний основного тона. Осциллограмма свободных изгибно-сдвиговых.

2 5 3

колебаний модели № 1 представлена на рис. ѴІІ.З, а сво­ бодных крутильных колебаний — на рис. VI 1.4. Анализ осциллограмм показывает, что шахта и каркас соверша­ ют колебания с одинаковой частотой без сдвига фазы между ними. Это же явление наблюдается для модели с демпфирующими материалами.

По осциллограммам свободных затухающих колеба­ ний определялись логарифмические декременты затуха­ ний и частоты собственных колебаний модели (см. табл. VII.1). Из этой таблицы видно, что собственная частота изгибно-сдвиговых колебаний модели несущественно за­ висит от материала, из которого изготовлен демпфер. Соб­ ственная частота изгибно-сдвиговых колебаний системы при применении различных демпфирующих материалов в опытах изменялась в пределах от 19 до 22 Гц. Отме-

/ сен.

WW W Л Ш м w іЛШ ДААЛ/\А/ шдшЛЛІА/ллw jvw vw

т ш w t/m w ДАV\A/V\fW

(\ ЛЛААЛЛNXv w

w V w x . / W v / v

Л Л А Лл/ѵ\лммѵv j

Рис. ѴП.З. Осциллограммы свободных изгибно-сдвиговых колебаний модели № 1

а — жесткое соединение шахты с плитой; б — наличие демпфера из вальцмассы

254

ь)

0,1 сен.^

/ W W W -

W V W V \ " \ЛДДМЛ 'W W W ’ л л л -^ ѵ ѵ

2 5 5

тнм, что при жестком соединении шахты с каркасом (без демпферов) собственная частота изгибно-сдвиговых ко­ лебаний модели была равна 25 Гц.

Данные, приведенные в табл. VII.1, показывают, что включение в узлы соединения модели различных демп­ фирующих материалов приводит к изменению декремен­ та затуханий системы. Наличие демпфирующего мате­ риала увеличивает затухание системы по сравнению с жестким соединением шахты с каркасом. Так, если при жестком соединении среднее значение логарифмическо-

Т а б л и ц а VII.1

Динамические характеристики моделей с демпферами при основном тоне свободных колебаний

Д и н а м и ч ес к и е х а р а к т ер и ст и к и п р и к о л е б а н и я х

~

го декремента равно 0,016, то при наличии демпфера значения логарифмических декрементов резко возрас­ тают.

В табл. VII. 2 приведены абсолютные величины пере­ мещений каркаса и шахты в начальной стадии затуха­ ния изгибно-сдвиговых колебаний модели № 1.

Приведенные в табл. ѴІІ.2 результаты показывают,

256