CN101024987B - 一种楼板消能减震结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种楼板消能减震结构，该结构包括楼板(3)和主体结构的竖向承重构件(2或2a)、水平承重构件(1或1’)，其特征是楼板(3)与竖向承重构件(2或2a)之间设有消能阻尼器(5)，楼板(3)与水平承重构件(1或1’)之间设有滑移层(4)，该滑移层(4)由分别设在楼板(3)下面和水平承重构件(1或1’)上面的不锈钢板(4-1、4-2)组成。本发明以消能为主，兼有一定的隔震功能，具有施工简便，消能效率高、施工简便，不占用建筑空间的优点。

Description

一种楼板消能减震结构

技术领域

本发明涉及一种建筑结构，具体涉及一种楼板与竖向承重构件和水平承重构件之间的减震结构。

背景技术

地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固结于地面的建筑结构物，尤如一个地面地震反应的“放大器”，结构物的地震反应沿着高度从下到上逐层放大，轻则使建筑饰面、装修非结构配件以及室内的昂贵仪器和设备破坏或产生其它次生灾害，重则使主体承重结构严重破坏，甚至倒塌。

目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法是适当控制结构物的刚度，但使结构部件(如梁、柱、墙、节点等)在地震时进入非弹性状态，并且具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。这种方法在很多情况下是有效的，它的设计原则是“小震不坏，设计烈度可修，大震不倒”。但由于地震的随机性，传统抗震方法难以控制建筑结构的破损程度及倒塌的可能性；以结构构件自身来抵抗地震作用，不仅难以保证安全，也大大提高“抗震”所需的造价。

结构控制技术是把其他领域(如机器隔振，设备仪器阻尼消振，航天航空自动控制等)已经取得的理论和应用成果大胆地应用于工程结构上。结构控制按是否需要外部能量激励以及结构反应的信息，可以分为主动控制、被动控制、半主动控制和混合控制。被动控制具有无需外部能量控制、安全可靠、耐久性好、维护费用低等优点，目前在建筑结构中应用最多。被动控制又分为隔震、消能减震、质量调谐减震三大类，其中隔震技术最成熟、应用最广，消能减震次之。

隔震是在基础顶面或某层柱的顶面把全部柱及墙体截断，设置由橡胶垫、滑板、消能阻尼器(如授权公告号为：CN2727279Y实用新型专利)等组成的隔震层，如图1所示。地震时，阻隔震动的传递，使变形集中发生在隔震层1，隔震层1以上的房屋2只发生刚体平移，主体结构的构件变形大大减小；同时由于隔震层1的水平刚度很小，使结构的自振周期增大，地震作用减小；两种因素共同作用使房屋的地震反应显著降低。目前隔震结构大多数是将隔震层设在基础与主体结构之间(参见图1)，其应用正在不断扩大，但由于该方法将基础与主体结构隔开或将主体结构上下隔开，因此其适用范围受到一定的限制。我国建筑抗震设计规范规定，隔震结构适用于结构体型基本规则、结构基本周期小于1秒的多层砌体和钢筋混凝土框架等房屋。

如图2所示，消能减震是把结构物的某些非承重构件(如支撑、剪力墙等)设计成消能杆件，或者在结构物的某些部位装设消能阻尼器。在强震下，这些消能杆件或消能阻尼器率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，从而使主体结构避免进入明显的非弹性状态并迅速衰减地震反应，从而保持主体结构在地震下免遭损坏。目前消能减震结构还难以在实际工程中大量推广应用，主要原因是现有的消能阻尼器一般都要依靠房屋在水平地震下的层间变形来工作，房屋产生了层间变形，消能阻尼器才进入工作状态消消能量。当层间位移不够大时，消能阻尼器的消能效果就差；房屋层间变形越大，消能阻尼器消能效果越好。但是，当层间位移大到足以使消能阻尼器有较好的消能效果时，房屋结构往往已经进入了塑性变形阶段。因此，要达到比较好的消能效果，就要在房屋结构体系内设置数量很多的消能阻尼器，使房屋造价增加较多。此外，现有的消能构件多是采用消能支撑或消能剪力墙的形式，占用了较大的建筑空间，使业主不太愿意采用消能减震技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种楼板与主体结构(如框架梁柱、框架-剪力墙、简体等)之间的消能减震结构，该结构以消能为主，兼有一定的隔震功能，具有消能效率高、施工简便，不占用建筑空间的优点。

本发明实现上述目的的技术解决方案为：

一种楼板消能减震结构，包括楼板和主体结构的竖向承重构件、水平承重构件，其特征是楼板与竖向承重构件之间设有消能阻尼器，楼板与水平承重构件之间设有滑移层，该滑移层由分别设在楼板下面和水平承重构件上面的不锈钢板组成。

本发明楼板消能减震结构，其中不锈钢板焊接在预埋在楼板或水平承重构件体内锚筋上。

本发明楼板消能减震结构，其中阻尼器的两头分别与设在楼板端头或侧面的连接件和设在竖向承重构件侧面的连接件连接，将竖向承重构件与楼板连接成一体。

本发明楼板消能减震结构，其中楼板上铺设有现浇钢筋混凝土层。

本发明楼板消能减震结构，其中所述的竖向承重构件是柱、剪力墙或由剪力墙围成的简体；其中所述的水平承重构件是与竖向承重构件连接的主梁和跨设在主梁之间的次梁，或者是与竖向承重构件连接的桁架或网架。

本发明消能减震结构，其中消能阻尼器可以是公开号为CN2554423和公告号为CN1050884C、CN1186507C的专利产品，最好是CN1186507C的专利产品。

本发明消能减震结构，其中连接件为建筑常用的预埋件，由具有安装孔的预埋钢板和焊接在钢板上的锚筋构成。其中预埋钢板设在楼板和竖向承重构件的表面，锚筋设在二者的体内。

本发明还可以用于钢结构和组合结构。当竖向和水平承重构件为钢构件时，滑移层的不锈钢板可以分别与楼板和水平承重构件直接焊接，消能阻尼器可以直接用螺栓分别与楼板和竖向承重构件连接。

本发明楼板消能减震结构，其施工步骤如下：

a、将焊接有锚筋的不锈钢板和连接件置于模框中，建好混凝土梁和柱组成框架结构；

b、先把梁顶不锈钢板与楼板底面不锈钢板表面的清理干净(以利于发生相对滑动)，再将楼板吊装就位；

c、用螺栓把消能阻尼器固定在楼板侧面和端面与混凝土柱之间的间隙内；

为了进一步提高本发明楼板消能减震结构的消能减震效果，还可连续进行下述施工步骤：

d、在预制楼板的顶面现浇钢筋混凝土层，保证楼板的刚度及整体性；

e、用柔性材料制作的封口将安装消能阻尼器的间隙封盖。

本发明较现有技术具有如下优点和有益效果：

1)安装在楼板与柱、剪力墙、简体等竖向承重构件之间的空隙中的消能阻尼器能够增加结构的初始刚度，并且增强消耗地震能量的能力，尤其是在罕遇烈度地震下的减震效果。

2)发生地震时，振动能量通过基础、柱(或剪力墙、筒体)等竖向构件，传到梁(或桁架)等水平承重构件，经过消能减震结构的消能隔震后震动衰减，再传到楼板。因此，人、设备等受到的震动大大减小。

3)发生地震时，楼板下的消能减震构件消耗大部分能量，使主体结构的地震反应迅速衰减，保护了主体结构的梁柱等承重构件。

4)在主体结构发生较小位移时，楼板消能减震结构就能够进入耗能状态，避免了已有消能减震体系要在结构发生较大位移时才能起作用的缺点，并且基本不占用使用空间。

5)布置灵活，可以每层布置或布置在振动较大的楼层，也可以根据计算分析及优化的结果进行布置。

附图说明

图1为现有隔震房屋结构示意图，其中图1(a)基础隔震结构示意图，图1(b)为中间层隔震结构示意图；

图2为现有消能减震房屋结构示意图；

图3为本发明楼板消能减震结构在框架结构中应用的示意图；

图4为显示图3中混凝土柱2周围局部结构示意图(俯视)；

图5为图4的A—A局部剖面放大图；

图6～8为图3所示实施例的构建过程示意图；

图9为本发明楼板消能减震结构在框架-剪力墙(简体)结构中应用的示意图；

图10为图9中筒体剪力墙周围局部结构示意图(俯视)；

图11为图10的A—A局部剖面放大图；

图12为图10的B—B局部剖面放大图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图详细介绍本发明楼板消能减震结构及其具体实施方法。

例1

参见图3、图4和图5，本实施例为一种楼板与钢筋混凝土框架梁柱之间的消能减震结构，该消能减震结构是这样构成的：混凝土梁1和柱2组成框架结构，混凝土柱2与楼板3的端面或侧面之间设有消能阻尼器5，混凝土梁1与楼板3之间设有滑移层4。其中，滑移层4主要由设在混凝土梁1与楼板3接触面上的不锈钢板4-1和4-2组成，不锈钢板4-1和4-2的厚度不小于8mm，并分别焊接在预留在楼板3与混凝土梁1体内的锚筋4-3上；不锈钢板4-1比不锈钢板4-2长、且超出楼板3边缘约100mm；混凝土柱2和楼板3的侧面和端面的连结部位也设有连接件6，所述的消能阻尼器5连结在连接件6上将混凝土柱2与楼板3连接成一体。本例中所使用的消能阻尼器5采用公告号CN1186507C专利产品；所使用的连接件6为公知技术，由具有连接螺孔的钢板和焊接钢板上的锚筋构成。

本实施例可按下列步骤构建：

1、将焊接有锚筋4-3的不锈钢板4-1和连接件6置于模框中，建好混凝土梁1和柱2组成框架结构(参见图6)；

2、先把梁顶不锈钢板4-1与楼板底面不锈钢板4-2表面的清理干净(以利于发生相对滑动)，再将楼板3吊装就位(参见图7)；

3、用螺栓7把消能阻尼器5固定在楼板3侧面和端面与混凝土柱2之间的间隙内；

4、将楼板3顶面的砂浆层打毛并清洗干净，放一层双向配筋均不小于φ6@200的钢筋网，然后现浇厚约4cm的细石混凝土层8，以进一步提高楼板3的整体性及刚度。

5、用柔性材料制作的封盖9将安装消能阻尼器5的间隙封口(参见图8)。

例2

参见图9、图10、图11和图12，本实施例为一种楼板与钢筋混凝土框架梁柱及剪力墙之间的消能减震结构，该消能减震结构是这样构成的：混凝土梁1、柱2和由剪力墙2a围成的筒体10及跨接在两混凝土梁1之间的混凝土次梁1’组成主体结构，楼板3与的混凝土梁1及次梁1’之间均滑移层4，楼板3的端面与混凝土柱2及剪力墙2a之间均设有消能阻尼器5。其中，滑移层4主要由设在混凝土梁1与楼板3接触面上的不锈钢板4-1和4-2组成，其它要求与例1相同；混凝土柱2、剪力墙2a体内和楼板3端面的连结部位也设有连接件6，用螺栓7将所述的消能阻尼器5连结在连接件6上，将混凝土柱2、剪力墙2a与楼板3连接成一体。本例中所使用的消能阻尼器5也采用公告号CN1186507C专利产品；所使用的连接件6为公知技术，由具有连接螺孔的钢板和焊接钢板上的锚筋构成。

参见图11和图12，楼板3上现浇有细石钢筋混凝土层8；安装消能阻尼器5的间隙上设有用柔性材料制作的封盖9。

本实施例所述消能减震结构的构建方法可参照例1实施。

Claims (3)

1.一种楼板消能减震结构，包括楼板(3)和主体结构的竖向承重构件(2、2a)、水平承重构件(1、1’)，其特征是楼板(3)与竖向承重构件(2、2a、10)之间设有消能阻尼器(5)，楼板(3)与水平承重构件(1、1’)之间设有滑移层(4)，该滑移层(4)由分别设在楼板(3)下面和水平承重构件(1、1’)上面的不锈钢板(4-1、4-2)组成；其中，所述的阻尼器(5)的两头分别与设在楼板(3)的端头或侧面的连接件(6)和设在竖向承重构件(2、2a、10)端头或侧面的连接件(6)连接，将竖向承重构件(2、2a、10)与楼板(3)连接成一体；所述的竖向承重构件是柱(2)、剪力墙(2a)或由剪力墙(2a)围成的筒体(10)；所述的水平承重构件是与竖向承重构件连接的主梁(1)和跨设在主梁(1)之间的次梁(1’)。

2.根据权利要求1所述的一种楼板消能减震结构，其特征是其中不锈钢板(4-1、4-2)分别焊接在预埋在楼板(3)或水平承重构件(1、1’)体内锚筋(4-3)上。

3.根据权利要求1所述的一种楼板消能减震结构，其特征是其中楼板(3)上铺设有现浇钢筋混凝土层(8)。

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