CN108560714B - 一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架 - Google Patents

一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架 Download PDF

Info

Publication number
CN108560714B
CN108560714B CN201810582603.5A CN201810582603A CN108560714B CN 108560714 B CN108560714 B CN 108560714B CN 201810582603 A CN201810582603 A CN 201810582603A CN 108560714 B CN108560714 B CN 108560714B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
steel frame
swinging
frame structure
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810582603.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108560714A (zh
Inventor
朱翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Tianshu Intelligent Technology Co ltd
Original Assignee
Shanxi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi University filed Critical Shanxi University
Priority to CN201810582603.5A priority Critical patent/CN108560714B/zh
Publication of CN108560714A publication Critical patent/CN108560714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108560714B publication Critical patent/CN108560714B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/024—Structures with steel columns and beams
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2406—Connection nodes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • E04B1/2403—Connection details of the elongated load-supporting parts
    • E04B2001/2442—Connections with built-in weakness points

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，属于建筑抗震防护领域，包括框架结构，其特征是框架结构一侧设置摇摆钢框架且框架结构和摇摆钢框架之间通过吸能装置连接；摇摆钢框架底部与基础铰接并通过铰接点转动；所述摇摆钢框架由横向支撑、竖向支撑、斜支撑和竖向自复位系统组成。本发明吸能装置不仅具有良好的耗能能力，还能够减少甚至消除结构的残余变形，具有良好的抗震效果。本发明可以有效控制结构变形，同时增加了整体框架结构吸收地震能量的能力和恢复使用功能的能力。

Description

一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架
技术领域
本发明属于建筑抗震防护领域，特别涉及一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架。
背景技术
从上世纪90 年代开始，基于性能的建筑抗震设计成为结构抗震研究的主流方向之一，基于性能的抗震设计是指根据建筑物的用途和重要性以及地震设防水准确定建筑物的抗震性能目标，按照该目标进行建筑抗震设计，使建筑在地震作用后具有预期的抗震性能，将损失降到最低。例如，日本对东京工业大学的综合楼进行抗震加固改造，摇摆墙体系在东京工业大学G3楼的抗震加固改造项目中得以应用，该楼建设于1979年，是一栋11层钢骨混凝土框架结构的综合教学楼，根据抗震鉴定对其进行到目前为止，国外学者已经开展了摇摆及自复位结构体系的一系列研究，而我国在这一领域的研究较少。
发明内容
本发明提供一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，的目的是提高结构抗震性能，从而对结构起一定的保护作用，同时可有效保护结构柱附近人员的生命安全。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
竖向支撑之间连接横向支撑，横向支撑之间连接斜支撑。
一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，其特征在于：包括框架结构，其特征是框架结构一侧设置摇摆钢框架且框架结构和摇摆钢框架之间通过吸能装置连接；摇摆钢框架底部与基础铰接并通过铰接点转动；所述摇摆钢框架由横向支撑、竖向支撑、斜支撑和竖向自复位系统组成。
所述吸能装置一端与框架结构中的预埋件铰接，另一端与摇摆钢框架焊接。
所述吸能装置由横向自复位系统和阻尼器组成，相邻两个横向自复位系统之间设置一个阻尼器，相邻两个阻尼器之间设置一个横向自复位系统。
所述阻尼器为粘滞阻尼器，大小尺寸应根据框架结构与摇摆钢框架的间距确定，该阻尼器可以有效减小结构位移，吸收地震作用产生的能量。
所述横向自复位系统为双层方钢管，即粗方钢管内套细方钢管。
所述横向支撑或竖向支撑或斜支撑均采用Q390工字钢。
所述竖向自复位系统为双层圆钢管，即粗圆钢管套细圆钢管。
所述竖向自复位系统竖向放置在摇摆钢框架底部变形集中区域，起到连接、耗能和自复位的作用。
本发明吸能装置不仅具有良好的耗能能力，还能够减少甚至消除结构的残余变形，具有良好的抗震效果。本发明可以有效控制结构变形，同时增加了整体框架结构吸收地震能量的能力和恢复使用功能的能力。
本发明的吸能效率很高，在发生地震作用时可通过变形有效吸收能量，从而对结构起一定的保护作用，同时可对附近的人员起保护作用。此外，施工相对简单，因此具有很好的实用性和可行性。
附图说明
下面通过附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中，1—框架结构；2—摇摆钢框架；3—横向支撑；4—竖向支撑；5—斜支撑；6—竖向自复位系统；7—横向自复位系统；8—阻尼器。
具体实施方式
结合附图对本发明实施进行详细说明。
首先应需注意的是，附图所展示的提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，其具有代表性，旨在能简洁、清楚、明了的说明本发明，故附图不能够作为对本发明的限制。
该提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架主要由一个框架结构1和摇摆钢框架2组成，摇摆钢框架设置在框架结构一侧，同时在框架结构和摇摆钢框架之间设置横向自复位系统和阻尼器所述的框架结构1与摇摆钢框架2之间通过横向自复位系统7和阻尼器8交替连接在一起，构成一个整体的吸能结构。
所述的摇摆钢框架2与框架结构1等高。
所述摇摆钢框架2中的横向支撑3、竖向支撑4和斜支撑5采用Q390工字钢；竖向自复位系统6为双层圆钢管，所述双层圆钢管即粗圆钢管内套细圆钢管，采用Q390钢材，采用双层圆钢管可以更好地起到连接和转动作用，同时复位性能也更好。摇摆钢框架2底层与地面进行铰接，在地震作用下产生一定的转动，从而在摇摆过程中耗能。
所述横向自复位系统7采用双层方钢管，所述双层方钢管即是粗方管内套细方管。材质为Q390钢材。
所述阻尼器8为粘滞阻尼器，粘滞阻尼器的大小尺寸根据框架结构1与摇摆钢框架2的间距确定，其确定需要综合考虑粘滞阻尼器阻尼力的大小和摇摆钢框架来回摇摆耗能能力的大小。
对粘滞阻尼器的试验可知，其力学模型为下式：
式中，FD为粘滞阻尼器的阻尼力；u为阻尼器位移；C为阻尼系数；α为阻尼指数，取值与所选用的阻尼器内部构造有关。
其中阻尼器位移u越大，所产生的阻尼力FD也越大。但对于附加摇摆钢框架来说，不是阻尼力FD越大越好。这是因为粘滞阻尼器阻尼力大虽然对于主体框架结构减震有一定的效果，但会影响附加摇摆钢框架来回摇摆的能力，所以阻尼器位移u与摇摆钢框架来回摇摆耗能能力的大小也有关。
附加摇摆钢框架的耗能能力为：
式中，Ek为摇摆钢框架的动能；Ec为摇摆钢框架的阻尼耗能；Ef为摇摆钢框架的恢复力耗能；[M]、[C]和[K]分别为摇摆钢框架的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；和分别为摇摆钢框架的位移和速度。摇摆钢框架的振动位移增大，会使耗能能力也随之增大。
但是，摇摆钢框架的振动位移不能过大也不能过小，过大会造成摇摆结构发生倾覆，过小会造成摇摆钢框架的耗能能力发挥不了作用而连接主体框架结构的粘滞阻尼器发挥了全部作用。因此，定义摇摆钢框架的摇摆位移为：
0<X<0.55L；
且X=0.7S；
式中，X为附加在主体框架结构上摇摆钢框架的位移；L为摇摆钢框架的跨度；S为单独的摇摆钢框架在罕遇地震作用下的摇摆位移。
则阻尼器位移为：
u=1-X=0.3S；
根据阻尼器位移，即可确定相应尺寸和型号的粘滞阻尼器。
该阻尼器8可以有效减小结构位移，吸收地震作用产生的能量。
摇摆钢框架设置在框架结构一侧，同时在框架结构和摇摆钢框架之间设置自复位系统和阻尼器；当发生地震作用时，摇摆钢框架使框架结构发生整体破坏机制，自复位系统和阻尼器有效吸收地震产生的能量，减少结构受到的地震能量，提高结构抗震性能，从而对结构起一定的保护作用，同时可有效保护结构柱附近人员的生命安全，因此具有很好的可行性。
尽管上面已经描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，其特征在于：包括框架结构（1），其特征是框架结构（1）一侧设置摇摆钢框架（2）且框架结构（1）和摇摆钢框架（2）之间通过吸能装置连接；摇摆钢框架（2）底部与基础铰接并通过铰接点转动；所述摇摆钢框架（2）由横向支撑（3）、竖向支撑（4）、斜支撑（5）和竖向自复位系统（6）组成；所述吸能装置由横向自复位系统（7）和阻尼器（8）组成，相邻两个横向自复位系统（7）之间设置一个阻尼器（8），相邻两个阻尼器（8）之间设置一个横向自复位系统（7）。
2.根据权利要求1所述一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，其特征在于所述阻尼器（8）为粘滞阻尼器。
3.根据权利要求1所述一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架，其特征在于所述横向自复位系统（7）为双层方钢管，即粗方钢管内套细方钢管。
CN201810582603.5A 2018-06-07 2018-06-07 一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架 Active CN108560714B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810582603.5A CN108560714B (zh) 2018-06-07 2018-06-07 一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810582603.5A CN108560714B (zh) 2018-06-07 2018-06-07 一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108560714A CN108560714A (zh) 2018-09-21
CN108560714B true CN108560714B (zh) 2023-11-14

Family

ID=63553179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810582603.5A Active CN108560714B (zh) 2018-06-07 2018-06-07 一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108560714B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109853779B (zh) * 2019-01-24 2023-08-22 重庆大学 一种含摇摆柱和摇摆墙的全摇摆结构体系及其施工方法
CN109881807B (zh) * 2019-03-13 2020-07-31 兰州理工大学 相邻框架结构倒塌碰撞的刚-柔结合的多防线控制方法及控制结构
CN111335718B (zh) * 2020-03-19 2021-03-09 青岛理工大学 一种密缀板耗能格构柱结构及使用方法
CN112696078B (zh) * 2020-12-26 2022-04-08 北京工业大学 具有分布式摇摆芯筒的框架-核心筒消能体系
CN112696077B (zh) * 2020-12-26 2022-04-12 北京工业大学 具有多摆调谐芯筒的框架-核心筒耗能减震结构体系
CN113802687B (zh) * 2021-08-20 2022-09-09 北京工业大学 具有摇摆减震壁式框架和垂直绿化系统的高层结构体系

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10183823A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Inayama Kenchiku Sekkei Jimusho:Kk 木造建築物の耐震補強構造
CN202370088U (zh) * 2011-11-30 2012-08-08 青岛理工大学 摇摆墙结构体系以及采用该体系的海洋平台
JP2013204267A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Kenji Sugimoto 揺動柱による免震構造
CN103696509A (zh) * 2014-01-05 2014-04-02 海南大学 摇摆剪力墙
CN108118939A (zh) * 2018-01-12 2018-06-05 郑州大学 一种高强钢弹性控制延性结构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018026950A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Worksafe Technologies Modular seismic isolation supports and floors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10183823A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Inayama Kenchiku Sekkei Jimusho:Kk 木造建築物の耐震補強構造
CN202370088U (zh) * 2011-11-30 2012-08-08 青岛理工大学 摇摆墙结构体系以及采用该体系的海洋平台
JP2013204267A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Kenji Sugimoto 揺動柱による免震構造
CN103696509A (zh) * 2014-01-05 2014-04-02 海南大学 摇摆剪力墙
CN108118939A (zh) * 2018-01-12 2018-06-05 郑州大学 一种高强钢弹性控制延性结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN108560714A (zh) 2018-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108560714B (zh) 一种提高框架结构抗震性能的附加摇摆钢框架
CN201217859Y (zh) 消能减震的建筑环形水箱
CN205153136U (zh) 一种竖向隔震支座
CN103821248B (zh) 限位连杆型低频隔震耗能支撑
CN109267675B (zh) 具有滞回型惯容的剪力墙系统
CN206554304U (zh) 一种简易滚珠隔振支座
CN205088813U (zh) 一种建筑隔震支座
CN106639478A (zh) 一种土木工程抗震结构及其方法
CN103104051B (zh) 一种减振消能嵌套水箱
CN105507447A (zh) 一种被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置
CN207110102U (zh) 一种圆截面变径低屈服点钢棒耗能元件
CN218521991U (zh) 一种变刚度自复位隔震支座
CN109811640B (zh) 一种两级缓冲限位隔震装置
CN104912120A (zh) 一种小型低层建筑地基隔震装置
CN207079752U (zh) 双向碰撞摆减振控制装置
CN107227806B (zh) 双向碰撞摆减振控制装置
CN209260949U (zh) 一种复合型多阶自复位阻尼器
CN206328885U (zh) 一种用于房屋平行梁的减震阻尼器
CN203113547U (zh) 一种减振消能嵌套水箱
CN102535671A (zh) 双向扭转型铅剪切阻尼器
CN205530760U (zh) 一种被动式变阻尼调谐质量阻尼器装置
CN103696358B (zh) 一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置
CN209277333U (zh) 具有滞回型惯容的剪力墙系统
CN204238377U (zh) 一种组合式建筑物减震隔震装置
CN103572853A (zh) 海洋平台减震系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240524

Address after: Room 0602, 4th to 11th floors of Guotou Building, No. 199, South Section of Xizhong Ring Road, Jinyuan District, Taiyuan City, Shanxi Province, 030000

Patentee after: Shanxi Tianshu Intelligent Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 030006, No. 92, Hollywood Road, Xiaodian District, Shanxi, Taiyuan

Patentee before: SHANXI University

Country or region before: China