CN102493584A - 一种减震空腔楼盖板 - Google Patents
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Abstract
一种减震空腔楼盖板，其特征在于所述的减震空腔楼盖板包括楼盖板(1)、预置于楼盖板(1)内的至少一个空腔(2)和预置于空腔(2)内的至少一个减震体(3)。本发明将阻尼器分散布点设置在楼盖板内的空腔中，其最大益处是减震防灾而不影响建筑物功能的使用，同时具有造价低廉、施工容易、免维护等优点。本发明对于远震、近震即令处于震中皆能发挥较好的减震作用。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体为一种具有减震功能的空腔楼盖板。
背景技术
近年来，地震频发，造成巨大的人员伤亡和财产损失。在2008年的汶川地震中，确认有69197人遇难，而直接经济损失达8451亿人民币。在大多数地震中，造成大规模伤亡的并非地震本身，而是由地震引起的房屋倒塌。因此，加强建筑本身的抗震性能和采取适当的隔震、减震措施，对减少地震带来的损失具有非常重要的意义。
传统抗震设计通过适当选择塑性铰位置和设计细部构造确保结构抗震性能，其本质是通过增强结构本身的抗震性能(强度，刚度，延性)来抵御地震作用。但是，传统抗震设计不仅因为材料用量过大而导致经济性较差，也由于其利用结构本身进行抗震，很可能导致结构破坏，故安全性和适应性都不能得到有效地保证。因此，相对于传统抗震手段，利用结构减振控制的方法增加建筑结构的阻尼、耗散结构的能量来达到减少结构地震反应的方法有相对低廉的成本、性能也较好，有更好的应用价值。如在1994年发生的加州北岭地震中，一些利用橡胶支座隔震的房屋就因此经受住了地震的破坏，这是结构减振控制方法的一次成功的应用。
结构减振控制分为被动控制、主动控制和半主动控制等方法。相对而言，被动控制以其成本低，施工技术方便，可靠性强、无需外加能源以及易于维护等特点而得到了相当广泛的应用。而被动控制又可分为基础隔震、耗能减震和吸能减震三类。2003年1月21日，墨西哥沿海地区发生7.6级大地震，超过13000幢居民建筑以及600幢商业建筑受到破坏。其中，超过2700个建筑被完全毁坏，然而，高达31层的Torre Mayor大楼却由于大量液体阻尼器的应用而使得大楼的结构反应控制在弹性范围之内，保护了大楼主体未遭受地震的破坏。这是被动控制方法在建筑抗震中的相当成功的一次应用。
结构被动控制方法是指在外加控制装置后无需再外加能源进行控制，及控制力是因为控制装置随结构一起运动而被动产生的。其通过减震、隔震装置来阻隔和消耗结构的振动能量。
耗能减震技术是把结构物中的支撑、剪力墙等构件设计成耗能部件或在结构物的节点或连接处装设阻尼器。在风载或小震作用下，耗能杆件和阻尼器处于弹性状态，在强烈地震作用下，耗能杆件或阻尼器率先进入非弹性状态，大量耗散输入结构的地震能量，使主体结构避免进入明显非弹性状态，从而保护主体结构在强震中免遭损坏。常用的耗能阻尼装置包括粘弹性阻尼器、摩擦耗能阻尼器、金属阻尼器、调谐质量阻尼器和调谐液动阻尼器等。
调谐质量阻尼器(TMD)和调谐液动阻尼器(TLD)是利用二次系统吸引主体结构的振动能量而使主体结构减振的方法。例如在TLD系统中，在阻尼器内部液体的固有晃动频率与结构固有频率相一致时，便可以通过阻尼器内部液体的晃动耗散结构震动的能量，达到减震的效果；在TMD系统中，是依靠附加活动质量与结构之间的非完全弹性碰撞达到交换动量耗散动能，进而减少结构地震反应的技术。例如台北101大厦，位于88-92层的直径达5.5米、重达730吨的巨形球状物就是一个超级TMD。它既保证了这栋超高层建筑在日常风载作用下居住者的舒适性，也是一个超级减震装置。
不过，单一的被动控制方法在处理强震、高层建筑和大跨结构等问题上的效果仍然有很多的不足，因此基于振动控制装置本身性能的抗震设计方法，提高被动控制方法在不同环境下的适应性问题仍然有待于进行进一步地深入研究。
无论是TMD还是TLD，都是体量硕大，施工困难，维护困难，造价昂贵，且这类阻尼器的设置都比较集中，影响建筑物的使用功能。它是能减少或缓解远震水平冲击力带来的结构破坏，却很难减少或缓解对近震或震中由下而上的冲击力带来的结构破坏。
因此，发明一种不需集中设置，也不影响建筑物使用功能，施工安装方便，免维护的新型阻尼器成为急需，且是这种阻尼器无论是发生远震、近震或者即令位于震中也都能起到减震作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有减震功能的新型空腔楼盖板。
本发明是通过以下方法实现发明的目的的：
一种减震空腔楼盖板，其特征在于所述的减震空腔楼盖板包括楼盖板、预置于楼盖板内的至少一个空腔和预置于空腔内的至少一个减震体。一块楼盖板内可以设置多个空腔，一个空腔内也可以设置多个减震体，这样就可以实现在地震作用来临时由于减震体与建筑物之间产生相对位移而不与建筑物发生共振，既耗散了一部分地震的能量，又减少了地震对建筑物的破坏作用，从而实现了不需要在建筑物之外附加影响建筑物使用功能的附加减震装置来减震的目的。通过空腔楼盖板内部空心空间的开发利用弥补了传统调谐阻尼器的不足。
本发明的特征还在于所述楼盖板为轻钢结构、型钢结构、钢筋混凝土结构、预应力结构、木结构或者膜结构中的一种或者及其组合。本发明的减震空腔楼盖板适合于不同结构形式的楼盖板，应用范围宽广。
本发明的特征还在于所述楼盖板内预置有空腔，所述空腔位于楼盖板的底部、中部、上部或贯穿全部。空腔位于楼盖板的具体什么部位，是设计采用的空腔楼盖工艺而定，均不影响在其内部设置减震体。
本发明的特征还在于所述楼盖板内预置有空腔，所述空腔的外壁材料是水泥砂浆制品、混凝土制品、塑料制品、木制品、金属制品、高注合金制品中的一种，或者及其组合。但采用特殊工艺(如抽芯式成孔)形成楼盖板内的空腔时其外壁材料就是楼盖板材料本身。
本发明的特征还在于所述预置于空腔内的减震体是可以移动的。这样，在地震来临时减震体的往复移动就起到减震的作用。
本发明的特征还在于所述预置于空腔内的减震体是球形的或者是底下有弧面的其他型体。球形的减震体可以随机移动，不会因为地震力的反向而影响减震的效果，这类减震体尤其适用于靠自重唯一改变来减震的调谐质量阻尼器(TMD)；底下有弧面的其他型体同时适用于调谐质量阻尼器(TMD)和调谐液动阻尼器(TLD)，因为这类底下有弧面的其他异型体既可以在地震来临是晃动改变质心即TMD，也可以在该异形体内盛有液体做成TLD。
本发明的特征还在于所述预置于空腔内的减震体是盛有液体的空心容器；或所述减震体内的液体的体积小于减震体的容积。没有盛满液体的减震体才可以在地震来临时晃动，从而起到减震的作用。
本发明的特征还在于所述减震体上设置有连接件与空腔或/和楼盖板相连接；或所述连接件为可伸缩的弹性物、带状物或链状物。该连接件的作用是使地震时减震体不至于位移太大，或对楼盖板的冲击力太大，造成楼盖板内部的破坏；同时也起到帮助减震体复位的作用。不同的连接件视减震体的质量大小和建筑物的抗震性能要求而定，灵活选择。
本发明的特征还在于所述预置于空腔的外壁由抗渗漏的材料密闭围合而成，所述减震体是液体，且所述液体的体积小于空腔的容积。对于自身防渗性能好又具有一定强度的空腔，其内部本身就是一个容器，所以也适合直接盛装液体，做成楼盖内的TMD。
本发明的特征还在于所述预置于空腔内的减震体的比重大于所述楼盖板的比重，这样的减震效果更明显。
本发明的特征还在于所述预置于空腔内的减震体至少有两个的比重、体积或重量在同一楼层中至少有一项是不相同的。不同的比重方便减震体采用不同的材质，不同的体积适合于不同大小的空腔，不同的重量视不同的建筑部位对不同的地震作用力而选择使用。这种因地制宜的多种灵活选择方式，更有利于降低减震措施的造价。
本发明的特征还在于所述预置于空腔内的减震体至少有两个的比重、体积或重量在不同的楼层中至少有一项是不相同的。在不同的楼层中采用不同的减震体，要视地震作用力在不同楼层之间的差别而定。在不同的楼层中设置同样的减震体，尽管简便易行，但却不一定符合地震作用力的分布状况，造成有些楼层过度设置减震设置的浪费。因此，在不同的楼层中设置不同的减震体更符合减震的规律，也更有利于降低减震措施的造价。
值得特别说明的是，即使是采用本发明减震设置的建筑物，也不是每一层楼盖板都需要设计成带减震体的空腔楼盖板，而是只在抗震力较大和抗震破坏可能比较严重的一个或者几个楼层的楼盖板中设置，具体视计算和设计而定。
本发明改变了现有技术在建筑中设置减震阻尼器的方法，提出了一套全新的建筑减震思路，与现有技术相比，显见的有益效果在于：一是不影响建筑物功能使用。比较现有技术中采用集中设置、体量硕大的阻尼器，本发明不需集中设置阻尼器，在设计建筑时就无须规划专门区域，因而不影响建筑物功能的使用；二是易于施工。传统方法由于阻尼器体量大而造成施工困难，而本发明中阻尼器体量小，可在现场分散设置、同步施工，或者直接在生产预制空腔件时预设其中，施工安装方便快捷；三是经济成本低。集中式阻尼器造价高、施工成本高、后期维护费用高，而本发明造价低、施工成本低、无需维护。四是减震效能更优。现有技术中阻尼器质量集中，而本发明中阻尼器质量分散，无论是远震还是近震或处于震中都能发挥较好的减震作用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明实施例结构示意图，图中：空腔2位于楼盖板1的上部；
图3为本发明实施例结构示意图，图中：空腔2位于楼盖板1的底部；
图4为本发明实施例结构示意图，图中：空腔2贯穿楼盖板1设置；
图5为本发明实施例结构示意图，图中：采用抽芯法形成空腔2；
图6为本发明实施例结构示意图，图中：减震体3为盛有液体4的空心容器；
图7为本发明实施例结构示意图，图中：弹性物6作为连接件5将减震体3连接在空腔2上；
图8为本发明实施例结构示意图，图中：带状物7作为连接件5将减震体3连接在空腔2上；
图9为本发明实施例结构示意图，图中：链状物8作为连接件5将减震体3连接在空腔2上；
图10为本发明实施例结构示意图，图中：连接件5连接在楼盖板1上；
图11为本发明实施例结构示意图，图中：减震体3直接就是液体4。
各附图中：1-楼盖板，2-空腔，3-减震体，4-液体，5-连接件，6-弹性物，7-带状物，8-链状物。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：在各附图中，编号相同的，其说明相同。图中1为楼盖板，2为空腔，3为减震体，4为液体，5为连接件，6为弹性物，7为带状物，8为链状物。
如附图所示一种减震空腔楼盖板，其特征在于所述的减震空腔楼盖板包括楼盖板1、预置于楼盖板1内的至少一个空腔2和预置于空腔2内的至少一个减震体3。图1为本发明的基本结构示意图，其中楼盖板1内部均匀设置多个空腔2，每个空腔2内设置有减震体3。
本发明的特征还在于所述楼盖板1内预置有空腔2，所述空腔2位于楼盖板1的底部、中部、上部或贯穿全部。图1所示实施例中，空腔2位于楼盖板1的中部；图2所示实施例中，空腔2位于楼盖板1的上部；图3所示实施例中，空腔2位于楼盖板1的底部；图4所示实施例中，空腔2垂直贯穿楼盖板1。空腔2设置部位根据结构力学设计要求来确定。
本发明的特征还在于所述楼盖板1内预置有空腔2，所述空腔2的外壁材料是水泥砂浆制品、混凝土制品、塑料制品、木制品、金属制品、高注合金制品中的一种，或者及其组合。要说明的是：如图5所示实施例中，楼盖板1采用抽内芯脱模形成空腔2，此工艺形成的空腔2其外壁材料是楼盖板1材料本身。
本发明的特征还在于所述预置于空腔2内的减震体3是可以移动的。
本发明的特征还在于所述预置于空腔2内的减震体3是球形的或者是底下有弧面的其他型体。如图1、2、3、4、5所示实施例，减震体3呈球体状，其体积小于空腔2的容积。地震中楼体晃摆，减震体3相对空腔2做随机移动，形成阻尼效应，从而起到减震作用。
本发明的特征还在于所述预置于空腔2内的减震体3是盛有液体4的空心容器；或所述减震体3内的液体4的体积小于减震体3的容积。如图6所示实施例，减震体3盛有液体4，液体4的体积小于减震体3的容积。地震时，液体4在减震体3中晃荡，减震体3随机移动而产生阻尼效应。
本发明的特征还在于所述减震体3上设置有连接件5与空腔2或/和楼盖板1相连接；或所述连接件5为可伸缩的弹性物6、带状物7或链状物8。
如图7所示实施例中，弹性物6作为连接件5将减震体3和空腔2连接，例中弹性物6可以是刚性弹簧。地震时，减震体3往复摆动形成阻尼。
如图8所示实施例中减震体3两侧通过带状物7连接到空腔2的侧壁上，地震发生时，减震体3受带状物7牵制，其移动位移不会过大，这样就能避免减震体3冲击楼盖板1而造成内部损毁。
如图9所示实施例中，减震体3通过链状物8与空腔2连接，其作用和图8实施例中带状物7相同。
图10则为连接件5连接在楼盖板1的实施例，例中围合空腔2的外壁底端开放，呈倒扣的盆状，连接件5直接与楼盖板1相连，而不是与空腔2的外壁相连，此种设置方法的特点是锚固更有力；与它相比，连接于空腔2外壁的设置方法对空腔2外壁的厚度、强度有较高要求。
本发明的特征还在于所述预置于空腔2的外壁由抗渗漏的材料密闭围合而成，所述减震体3是液体4，且所述液体4的体积小于空腔2的容积。如图11所示实施例，地震来临时，液体4在空腔2中晃动，其阻尼效应能有效耗散结构振动的能量，从而达到减震目的。
以上列举的实施例为讲述所用，具体实施中不受列举示例所限。
Claims (12)
1.一种减震空腔楼盖板，其特征在于所述的减震空腔楼盖板包括楼盖板(1)、预置于楼盖板(1)内的至少一个空腔(2)和预置于空腔(2)内的至少一个减震体(3)。
2.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述楼盖板(1)为轻钢结构、型钢结构、钢筋混凝土结构、预应力结构、木结构或者膜结构中的一种或者及其组合。
3.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述楼盖板(1)内预置有空腔(2)，所述空腔(2)位于楼盖板(1)的底部、中部、上部或贯穿全部。
4.根据权利要求1、2或3所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述楼盖板(1)内预置有空腔(2)，所述空腔(2)的外壁材料是水泥砂浆制品、混凝土制品、塑料制品、木制品、金属制品、高注合金制品中的一种，或者及其组合。
5.根据权利要求1、2或3所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)内的减震体(3)是可以移动的。
6.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)内的减震体(3)是球形的或者是底下有弧面的其他型体。
7.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)内的减震体(3)是盛有液体(4)的空心容器；或所述减震体(3)内的液体(4)的体积小于减震体(3)的容积。
8.根据权利要求1、6或7所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述减震体(3)上设置有连接件(5)与空腔(2)或/和楼盖板(1)相连接；或所述连接件(5)为可伸缩的弹性物(6)、带状物(7)或链状物(8)。
9.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)的外壁由抗渗漏的材料密闭围合而成，所述减震体(3)是液体(4)，且所述液体(4)的体积小于空腔(2)的容积。
10.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)内的减震体(3)的比重大于所述楼盖板(1)的比重。
11.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)内的减震体(3)至少有两个的比重、体积或重量在同一楼层中至少有一项是不相同的。
12.根据权利要求1所述的减震空腔楼盖板，其特征在于所述预置于空腔(2)内的减震体(3)至少有两个的比重、体积或重量在不同的楼层中至少有一项是不相同的。
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