CN102912849A - 含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构 - Google Patents

含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构 Download PDF

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Abstract

一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构属于减振控制技术领域。具体结构为：主框架柱采用高弹性、高强度构件，连梁采用可更换构件，并选定部分子结构作为减振子结构；减振子结构包括减振子结构柱、减振子结构梁、减振子结构附加柱、隔震支座和耗能阻尼器；减振子结构梁的两端分别设置减振子结构附加柱；减振子结构柱、减振子结构附加柱与主框架梁脱离，减振子结构梁与主框架柱脱离，减振子结构柱及减振子结构附加柱的底部均设置隔震支座；顶部减振子结构梁与主框架柱之间设置耗能阻尼器，防止减振子结构与主框架结构碰撞。减振子结构可以减轻地震作用，同时引导结构在隔震支座、耗能阻尼器和连梁产生损伤，从而实现巨型框架结构功能可恢复。

Description

含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构
技术领域
本发明属于减振控制技术领域，具体涉及一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构。
背景技术
我国位于世界两大地震带—环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位，是世界上地震灾害最为严重的国家之一。近2/3的大城市位于基本烈度7度及其以上地区。世界上还从来没有哪个国家像我国这样在地震区大量兴建超高层建筑，而考虑到超高层使用功能综合、人员密集、结构预期寿命长等原因，不仅要求其在强烈地震中不倒塌，还希望结构具有恢复功能(Resilience)的能力，功能可恢复结构作为一种新型的减震控制结构受到了工程界人员的青睐，但是目前功能可恢复结构主要针对多高层结构，对于超高层结构功能可恢复设计较难实现，所以迫切需要一种新型结构体系的发明。
巨型框架结构体系是一种较为适合超高层建筑的一种结构体系，该结构体系由主、次两级结构组成，层次明确、整体性能好、施工速度快；主体结构和次结构（子结构）可以设置不同的材料，从而节省资源；次架结构中的梁柱可以抽空，能满足许多具有特殊形态和使用功能的建筑平立面要求。但是地震发生损伤后也很难实现功能可恢复，因为主框架梁、柱节点在传递地震能量的同时自身会耗散绝大部分的地震能量，次框架并不是主要的耗能构件，也没有先于主体结构破坏，整个结构主要由于主框架梁柱节点处柱的破坏而丧失承载力。
为了实现巨型框架结构的功能可恢复，可以引入结构振动控制技术。结构控制理论是对传统抗震理论的升级，该理论在对于提高结构安全问题方面，不再着眼于提高结构抗力，而是通过调整结构自身参数或附加减振装置，来减轻和抑制结构在强风和地震下的振动，提高结构在地震作用下的安全性。结构控制分为被动控制、主动控制、混合控制三类，其中被动控制应用最为广泛，被动控制又分为隔震、消能减震、质量调谐减振三大类，基础隔震一般多用在多层结构，消能减振主要用于层间变形较大的结构，质量调谐减振对于超高层需要超大质量的附加质量块，这些都限制了结构振动控制技术在超高层结构的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构，该结构体系融合了隔震、消能减振、质量调谐减振三种减振技术，且不需要附加质量块，可以实现含减振子结构的巨型框架结构强震下功能可恢复。
本发明的具体方案为：
在巨型框架结构中选定部分子结构作为减振子结构；
减振子结构包括减振子结构柱、减振子结构梁、减振子结构附加柱、隔震支座和耗能阻尼器；减振子结构柱与巨框架结构的主框架梁脱离，减振子结构梁与巨框架结构的主框架柱脱离，并在减振子结构梁的两端分别设置减振子结构附加柱；减振子结构柱及减振子结构附加柱的底部均设置隔震支座；在减振子结构的顶部、减振子结构梁与巨框架结构的主框架柱之间设置耗能阻尼器，防止减振子结构与巨型框架结构碰撞。
所述巨框架结构的主框架柱采用钢板混凝土组合剪力墙或筒结构、或采用内藏钢桁架剪力墙或筒结构等构件。
所述连梁、隔震支座和耗能阻尼器均采用可更换构件。
本发明的有益效果为：
减振子结构类似超大质量块，连同隔震支座、耗能阻尼器形成调谐质量阻尼器，从而具有类似TMD（调谐质量减振技术）/MTMD（多重调谐质量减振技术）减振控制特征，且不需要额外设置质量快，与已有技术相比有明显价格优势；
耗能阻尼器可以有效解决减振子结构与巨型框架结构间的碰撞问题，可以大幅度减轻地震作用的结构变形；
引导结构在隔震支座、耗能阻尼器以及可更换连梁处产生损伤，这些构件也是结构的主要耗能构件；
耗能构件采用可快速修复或更换构件，主框架柱采用高弹性高强度构件，避免主框架梁柱在强震下产生破坏，可以实现巨型框架结构强震下功能可恢复。
附图说明
图1是含减振子结构巨型框架结构示意图。
图中标号：
1-主框架柱，2-主框架梁，3-普通子结构，4-隔震支座，5-减振子结构附加柱，6-减振子结构梁，7-耗能阻尼器，8-减振子结构，9-减振子结构柱。
具体实施方式
本发明提供了一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种仅在巨型框架结构顶部子结构部分设置减振子结构8的方案。普通子结构3的结构为：子结构柱与主框架梁2连接，子结构梁与主框架柱1连接。
与普通子结构3相比，减振子结构8包括减振子结构柱9和减振子结构梁6；减振子结构柱9与巨框架结构的主框架梁2脱离，减振子结构梁6与巨框架结构的主框架柱1脱离，并在减振子结构梁6的两端分别设置减振子结构附加柱5；减振子结构柱9及减振子结构附加柱5的底部均设置隔震支座4；在减振子结构的顶部、减振子结构梁6与巨框架结构的主框架柱1之间设置耗能阻尼器7，防止减振子结构与巨型框架结构碰撞。
巨框架结构的主框架柱采用钢板混凝土组合剪力墙或筒结构，或采用内藏钢桁架剪力墙或筒结构等高弹性、高强度构件。连梁、隔震支座和耗能阻尼器均采用可更换构件。
减振子结构类似超大质量块，连同隔震支座、耗能阻尼器形成调谐质量阻尼器，从而具有类似TMD（调谐质量减振技术）/MTMD（多重调谐质量减振技术），可以通过改变隔震支座及减振子结构的参数（部位、层数）达到理想的减震效果。

Claims (3)

1.一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构，其特征在于，在巨型框架结构中选定部分子结构作为减振子结构；
减振子结构包括减振子结构柱、减振子结构梁、减振子结构附加柱、隔震支座和耗能阻尼器；减振子结构柱与巨框架结构的主框架梁脱离，减振子结构梁与巨框架结构的主框架柱脱离，并在减振子结构梁的两端分别设置减振子结构附加柱；减振子结构柱及减振子结构附加柱的底部均设置隔震支座；在减振子结构的顶部、减振子结构梁与巨框架结构的主框架柱之间设置耗能阻尼器，防止减振子结构与巨型框架结构碰撞。
2.根据权利要求1所述的一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构，其特征在于，所述巨框架结构的主框架柱采用钢板混凝土组合剪力墙或筒结构，或采用内藏钢桁架剪力墙或筒结构构件。
3.根据权利要求1所述的一种含减振子结构的功能可恢复巨型框架结构，其特征在于，所述连梁、隔震支座和耗能阻尼器均采用可更换构件。
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