CN112095830A - 一种整体摇摆可控建筑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体摇摆可控建筑结构，包括基础承台、承重平台以及垂直布置于承重平台上的上部结构件，上部结构件包括墙、柱和梁，承重平台设有阻尼器和限制承重平台水平位移范围的水平限位装置；承重平台与基础承台之间设有支座和若干个竖向隔震支座，竖向隔震支座的两端分别与承重平台、基础承台固定连接；支座的下端面与基础承台固定连接，承重平台设置于支座的上端面且承重平台与支座的上端面可相对滑动。因此，本发明提供的整体摇摆可控建筑结构实现了地震作用下的摇摆，承重平台带动上部结构件发生水平方向上的摇摆，且结构在震后不会产生大量残余变形，不仅保障了地震发生时人们的生命财产安全，也有利于震后结构的修复。

Description

一种整体摇摆可控建筑结构
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，更具体地说，涉及一种整体摇摆可控建筑结构。
背景技术
建筑物倒塌会给人们的生命和财产安全造成严重威胁，其中地震灾害由于具有突发性快、破坏性大等特点，造成的损失最为严重。
传统建筑结构在中震和强震作用下，梁、柱和连接节点等主要构件处进入弹塑性阶段以耗散地震能量，因此在震后产生较大的残余变形，而残余变形难以在震后加固和修复中得到彻底恢复。
综上所述，如何避免建筑在震后产生大量残余变形，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种整体摇摆可控建筑结构，通过在地震作用下摇摆避免了结构在震后产生大量残余变形。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种整体摇摆可控建筑结构，包括基础承台、承重平台以及垂直布置于所述承重平台的上部结构件，所述上部结构件包括墙、柱和梁，所述承重平台设有阻尼器和限制所述承重平台水平位移范围的水平限位装置；
所述承重平台与所述基础承台之间设有支座和若干个竖向隔震支座，所述竖向隔震支座的两端分别与所述承重平台、所述基础承台固定连接；
所述支座的下端面与所述基础承台固定连接，所述承重平台设置于所述支座的上端面且所述承重平台与所述支座的上端面可相对滑动。
优选的，所述水平限位装置包括隔震层和限位件，所述隔震层设置于所述限位件和所述承重平台之间。
优选的，所述隔震层中设有水平设置的水平隔震支座。
优选的，所述水平隔震支座包括橡胶隔震支座、摩擦隔震支座或三维隔震支座。
优选的，所述阻尼器包括分级消能阻尼器和/或金属消能阻尼器。
优选的，所述承重平台包括与所述上部结构件纵横连接的支撑梁，所述支撑梁为变截面梁且所述变截面梁的下端面为光滑曲面。
优选的，所述竖向隔震支座包括橡胶竖向隔震支座、弹簧竖向隔震支座、气压竖向隔震支座或液压竖向隔震支座。
优选的，所述支座包括平面支座或曲面支座，所述平面支座的上端面为光滑平面，所述曲面支座的上端面为光滑曲面。
本发明提供的整体摇摆可控建筑结构，包括基础承台、承重平台以及垂直布置于承重平台上的上部结构件，上部结构件包括墙、柱和梁，承重平台设有阻尼器和限制承重平台水平位移范围的水平限位装置；承重平台与基础承台之间设有支座和若干个竖向隔震支座，竖向隔震支座的两端分别与承重平台、基础承台固定连接；支座的下端面与基础承台固定连接，承重平台设置于支座的上端面且承重平台与支座的上端面可相对滑动。
在地震时，承重平台与支座的上端面在水平面内相对滑动，承重平台带动上部结构件发生水平方向上的摇摆，竖向间隔支座支撑承重平台并对地震能量产生耗散；同时，承重平台上的水平限位装置限制了承重平台的摇摆范围，阻尼器可进一步对地震能量进行耗散。
因此，本发明提供的整体摇摆可控建筑结构实现了地震作用下的摇摆，且结构在震后不会产生大量残余变形，不仅保障了地震发生时人们的生命财产安全，也有利于震后结构的修复。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的整体摇摆可控结构体系的具体实施例一的结构示意图；
图2为本发明所提供的整体摇摆可控结构体系的具体实施例二的结构示意图；
图3为图2中承重平台的结构示意图。
图1-图3中：
1为上部结构件、2为承重平台、21为水平限位装置、22为阻尼器、3为支座、4为竖向隔震支座、5为基础承台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种整体摇摆可控建筑结构，通过在地震作用下摇摆避免了结构在震后产生大量残余变形。
请参考图1-图3，图1为本发明所提供的整体摇摆可控结构体系的具体实施例一的结构示意图；图2为本发明所提供的整体摇摆可控结构体系的具体实施例二的结构示意图；图3为图2中承重平台的结构示意图。
本发明提供的整体摇摆可控建筑结构，包括基础承台5、承重平台2以及垂直布置于承重平台2上的上部结构件1，上部结构件1包括墙、柱和梁，承重平台2设有阻尼器22和限制承重平台2水平位移范围的水平限位装置21；承重平台2与基础承台5之间设有支座3和若干个竖向隔震支座4，竖向隔震支座4的两端分别与承重平台2、基础承台5固定连接；支座3的下端面与基础承台5固定连接，承重平台2设置于支座3的上端面且承重平台2与支座3的上端面可相对滑动。
上部结构件1为建筑的主体结构部分，包括墙、柱、梁以及上述三者的组合结构，其具体结构根据实际建筑施工设计确定。
上部结构件1布置于承重平台2上，承重平台2通过支座3和竖向隔震支座4设置于基础承台5的上方，同时承重平台2通过阻尼器22和水平限位装置21与地基面连接。
需要进行说明的是，此处的地基面并非位于承重平台2正下方的基础承台5，属于承重平台2外侧的地基面。
承重平台2支承上部结构件1，具体可以是平板结构，如图1所示；也可以是与上部结构件1纵横连接的支撑梁，如图2和图3所示。
承重平台2与支座3的上端面可相对滑动，因此在地震作用下，承重平台2与支座3的上端面相对滑动，使得竖向隔震支座4受到水平方向的作用力，由于竖向隔震支座4自身可承受较大的水平变形，因此竖向隔震支座4可对输入承重平台2与基础承台5节点间的地震能量进行耗散，且震后竖向隔震支座4的水平变形易恢复、不会产生大的残余变形。
支座3的上端面与承重平台2可相对滑动，优选的，支座3可以包括平面支座或曲面支座，平面支座的上端面为光滑平面，曲面支座的上端面为光滑曲面，以便减小接触面上的摩擦力，方便地震发生时承重平台2相对支座3摆动。
当支座3设置为曲面支座时，上端面的曲率半径根据实际建筑结构防震设计需要确定，在此不再赘述。
优选的，支座3可以为高强钢筋混凝土结构或钢结构，结构强度和刚度高，抵抗变形的能力强，以减少地震中的结构变形。
竖向隔震支座4的两端分别与承重平台2和基础承台5固定连接，具体可以是焊接连接，当然也可以参考现有技术替换为其他连接方式，在此不再赘述。
优选的，竖向隔震支座4可以包括橡胶竖向隔震支座、弹簧竖向隔震支座、气压竖向隔震支座或液压竖向隔震支座。
竖向隔震支座4可以是上述隔震支座中的一种，也可以是多种隔震支座配合使用，竖向隔震支座4的具体种类、尺寸和安装位置请根据实际建筑设计要求参考现有技术确定，在此不再赘述。
请参考图1和图2，水平限位装置21设置于承重平台2的外缘，以限制承重平台2在水平方向上的移动范围。
水平限位装置21具体可以是连接承重平台2外缘和地基面的拉杆，也可以是具有相似功能的其他结构。
优选的，水平限位装置21可以包括隔震层和限位件，隔震层设置于限位件和承重平台2之间，以便耗散传递至限位件上的地震能量，延长限位件的使用寿命，避免频繁检修和更换。
优选的，隔震层中可以设有水平设置的水平隔震支座，通过延长结构的自振周期避开地震的卓越周期，使得变形发生于隔震层中，减小地震对承重平台2和限位件的影响。
优选的，水平隔震支座可以包括橡胶隔震支座、摩擦隔震支座或三维隔震支座。
水平隔震支座可以是上述隔震支座中的一种，也可以是两种及以上的隔震支座配合使用，水平隔震支座的具体种类、尺寸和安装位置请根据实际建筑设计要求参考现有技术确定，在此不再赘述。
阻尼器22的两端分别与承重平台2和地基面固定连接，用于耗散传递至承重平台2上的地震能量，避免承重平台2发生大的结构变形。
优选的，阻尼器22可以包括分级消能阻尼器和/或金属消能阻尼器。阻尼22可以为上述阻尼器中的一种，可以是两种阻尼器配合使用，阻尼器22的尺寸和安装位置请根据实际建筑设计要求参考现有技术确定，在此不再赘述。
基础承台5承载承重平台2和上部结构件1的质量，是整体摇摆可控建筑结构的基础，优选的，基础承台5可以设置为桩基础或独立基础，承载能力强。
在地震时，承重平台2与支座3的上端面在水平面内相对滑动，承重平台2带动上部结构件1发生水平方向上的摇摆，竖向隔震支座4支撑承重平台2并对地震能量产生耗散；同时，承重平台2上的水平限位装置21限制了承重平台2的摇摆范围，阻尼器22可进一步对地震能量进行耗散。
因此，本实施例提供的整体摇摆可控建筑结构实现了地震作用下的摇摆，且结构在震后不会产生大量残余变形，不仅保障了地震发生时人们的生命财产安全，也有利于震后结构的修复。
在上述实施例的基础上，请参考图2和图3，承重平台2可以包括与上部结构件1纵横连接的支撑梁，支撑梁为变截面梁且变截面梁的下端面为光滑曲面。
请参考图3，支撑梁上设有多个与上部结构件1独立连接的安装座，安装座在支撑梁的长度方向和宽度方向上均匀分布。
当然，根据实际建筑设计的需要，安装座也可在支撑梁上呈放射状或井字形等设置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的整体摇摆可控建筑结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，包括基础承台(5)、承重平台(2)以及垂直布置于所述承重平台(2)的上部结构件(1)，所述上部结构件(1)包括墙、柱和梁，所述承重平台(2)设有阻尼器(22)和限制所述承重平台(2)水平位移范围的水平限位装置(21)；
所述承重平台(2)与所述基础承台(5)之间设有支座(3)和若干个竖向隔震支座(4)，所述竖向隔震支座(4)的两端分别与所述承重平台(2)、所述基础承台(5)固定连接；
所述支座(3)的下端面与所述基础承台(5)固定连接，所述承重平台(2)设置于所述支座(3)的上端面且所述承重平台(2)与所述支座(3)的上端面可相对滑动。
2.根据权利要求1所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述水平限位装置(21)包括隔震层和限位件，所述隔震层设置于所述限位件和所述承重平台(2)之间。
3.根据权利要求2所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述隔震层中设有水平设置的水平隔震支座。
4.根据权利要求3所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述水平隔震支座包括橡胶隔震支座、摩擦隔震支座或三维隔震支座。
5.根据权利要求1所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述阻尼器(22)包括分级消能阻尼器和/或金属消能阻尼器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述承重平台(2)包括与所述上部结构件(1)纵横连接的支撑梁，所述支撑梁为变截面梁且所述变截面梁的下端面为光滑曲面。
7.根据权利要求1-5任一项所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述竖向隔震支座(4)包括橡胶竖向隔震支座、弹簧竖向隔震支座、气压竖向隔震支座或液压竖向隔震支座。
8.根据权利要求1-5任一项所述的整体摇摆可控建筑结构，其特征在于，所述支座(3)包括平面支座或曲面支座，所述平面支座的上端面为光滑平面，所述曲面支座的上端面为光滑曲面。
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