CN112982672A - 一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及结构抗震与消能减震技术领域，尤其是涉及一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，包括：设置于建筑中间的核心筒；设置于建筑外围的框架柱；设置在核心筒和框架柱之间的伸臂桁架；所述伸臂桁架包括：连接核心筒与框架柱的上弦杆；平行设置于上弦杆下方且连接核心筒与框架柱的下弦杆；以及设置于上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆；所述框架柱竖向布置有阻尼器，所述斜腹杆的一端连接于阻尼器，所述斜腹杆的另一端连接于核心筒。本发明既能起到普通伸臂桁架减少结构侧移的加强作用，减小核心筒倾覆弯矩，又能避免因设置伸臂桁架形成相对薄弱层，而产生楼层刚度和承载力突变。

Description

一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系
技术领域
本发明涉及结构抗震与消能减震技术领域，尤其是涉及一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系。
背景技术
目前，超高层建筑设计中地震作用和风荷载作用是两个影响最为突出的因素。在地震和和风力作用下结构变形及抗风舒适度不超过规范规定限制是高层设计的重点和难点。超高层结构多采用外围框柱和中间核心筒结构体系，在外围框柱和内部核心筒之间距离一定楼层高度布置伸臂桁架，当结构受到水平荷载作用时，通过伸臂桁架协调作用调整核心筒与外围的受力与变形状况，外围框架柱一侧受压另一侧受拉，从而形成抗倾覆力矩，抵抗地震与风力作用，减小结构形变。伸臂桁架作用非常明显，但设置传统伸臂桁架对楼层刚度影响过大，容易形成刚度突变，造成相邻薄弱层，不利于结构体系抗震。所以在发挥伸臂桁架加强功能的同时，有效解决伸臂桁架布置楼层刚度突变问题尤为重要。在风荷载和地震荷载作用下充分发挥伸臂桁架加强作用，加强层刚度适中，且能消耗大量外部输入能量，减小外部输入对主体结构破坏作用，提高结构舒适度及抗震安全性能，对超高层结构发展具有重要实际意义。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种刚度适中同时具有良好耗能能力的伸臂桁架超高层结构体系，使得在风荷载及地震力作用下，伸臂桁架能起到很好的加强作用同时不造成楼层刚度突变。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，包括：设置于建筑中间的核心筒；设置于建筑外围的框架柱；设置在核心筒和框架柱之间的伸臂桁架；所述伸臂桁架包括：连接核心筒与框架柱的上弦杆；平行设置于上弦杆下方且连接核心筒与框架柱的下弦杆；以及设置于上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆；所述框架柱竖向布置有阻尼器，所述斜腹杆的一端连接于阻尼器，所述斜腹杆的另一端连接于核心筒。
优选地，所述阻尼器设置于牛腿上；所述牛腿设置于所述框架柱上。
优选地，所述斜腹杆包括：上斜腹杆和下斜腹杆，所述上斜腹杆和下斜腹杆连接为侧立人字状。
优选地，所述上斜腹杆的端部和下斜腹杆的端部均固定于所述核心筒；所述上斜腹杆与下斜腹杆相交端通过竖向连接杆件与阻尼器连接。
优选地，所述斜腹杆与核心筒之间为刚接或者铰接。
优选地，所述斜腹杆与竖向连接杆件之间为焊接或者螺栓连接。
优选地，所述阻尼器包括：第一粘滞阻尼器和第二粘滞阻尼器；所述第一粘滞阻尼器连接于竖向连接杆件的上端，所述第二粘滞阻尼器连接于竖向连接杆件的下端。
优选地，所述牛腿包括：设置于框架柱上的第一牛腿和第二牛腿，所述第一牛腿与所述第一粘滞阻尼器连接，所述第二牛腿与所述第二粘滞阻尼器连接。
优选地，所述牛腿为钢结构牛腿或者混凝土结构牛腿。
优选地，所述斜腹杆为圆钢管、方钢管或者H型钢管。
为解决上述技术问题，本发明提供的…装置，包括…
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，既能起到普通伸臂桁架减少结构侧移的加强作用，减小核心筒倾覆弯矩，又能避免因设置伸臂桁架形成相对薄弱层，而产生楼层刚度和承载力突变。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明减震耗能型伸臂桁架在建筑物竖向布置正立面示意图；
图2是本发明减震耗能型伸臂桁架在核心筒与外框架柱之间的平面布置示意图；
图3是本发明减震耗能型伸臂桁架立面图结构示意图；
图4是本发明减震耗能型伸臂桁架立面图结构示意图斜腹杆端部分解结构示意图；
图5是本发明减震耗能型伸臂桁架在受压侧构件受力及变形示意图；
图6是本发明减震耗能型伸臂桁架在受拉侧构件受力及变形示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
结合图1至图6所示，本实施例提供一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，包括：设置于建筑中间的核心筒10；设置于建筑外围的框架柱20；设置在核心筒10和框架柱20之间的伸臂桁架30，所述伸臂桁架30包括：连接核心筒10与框架柱20的上弦杆31；平行设置于上弦杆31下方且连接核心筒10与框架柱20的下弦杆32；以及设置于上弦杆31和下弦杆32之间的斜腹杆33；所述框架柱20竖向布置有阻尼器35，所述斜腹杆33的一端连接于阻尼器35，所述斜腹杆33的另一端连接于核心筒10。在风振或水平地震作用下，阻尼器发挥耗能作用，耗散外部输入的能量。
优选地，所述伸臂桁架30与核心筒10通过埋置其中的钢骨柱11连接，也可以通过埋件连接。
优选地，所述阻尼器35设置于牛腿34上；所述牛腿34设置于所述框架柱20上。通过在外框柱20布置粘滞阻尼器35，将伸臂桁架斜腹杆33与外框柱20断开，从而形成刚度适中的加强楼层。在风力及地震力作用下，核心筒带动伸臂桁架相对外框柱发生移动，引起阻尼器工作产生阻尼力，耗散外部输入能量。
优选地，所述斜腹杆33呈侧立人字状。所述斜腹杆33包括：上斜腹杆331和下斜腹杆332，所述上斜腹杆331和下斜腹杆332连接为侧立人字状。优选地，所述上斜腹杆331的端部和下斜腹杆332的端部均固定于所述核心筒10；所述上斜腹杆331与下斜腹杆332相交端通过竖向连接杆件36与阻尼器35连接。竖向连接杆36受竖向力作用后通过阻尼器35将竖向力传递至牛腿与外框柱，对外框柱仅有沿轴线竖向作用，无水平作用力。
本实施例中，伸臂桁架斜腹杆随核心筒产生转动，在受拉侧上斜腹杆331产生向核心筒方向拉力，下斜腹杆332产生向外框柱方向压力，对连接杆36水平方向无力值作用，仅产生向上作用力。
本实施例中，伸臂桁架斜腹杆随核心筒产生转动，在受压侧上斜腹杆331产生向框架柱方向压力，下斜腹杆332产生向核心筒方向拉力，对连接杆36水平方向无力值作用，仅产生向下作用力。
优选地，所述斜腹杆33与核心筒10之间为刚接或者铰接。
优选地，所述斜腹杆33与竖向连接杆件36之间为焊接或者螺栓连接。
优选地，所述阻尼器35包括：第一粘滞阻尼器351和第二粘滞阻尼器352；所述第一粘滞阻尼器351连接于竖向连接杆件36的上端，所述第二粘滞阻尼器352连接于竖向连接杆件36的下端。粘滞阻尼器为竖向布置速度型阻尼器，利用外框柱20与伸臂桁架斜腹杆的竖向错动，使得粘滞液体从阻尼通道中流过，引起阻尼效应，达到耗散能量的目的。粘滞阻尼器的规格和性能参数可根据工程实际进行选择，以保证耗能效果及竖向力传递途径。
优选地，所述牛腿34包括：设置于框架柱20上的第一牛腿341和第二牛腿342，所述第一牛腿341与所述第一粘滞阻尼器351连接，所述第二牛腿342与所述第二粘滞阻尼器352连接。
优选地，所述牛腿34为钢结构牛腿或者混凝土结构牛腿。
优选地，所述斜腹杆33为圆钢管、方钢管或者H型钢管，可根据实际需要灵活选择截面。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，包括：设置于建筑中间的核心筒(10)；设置于建筑外围的框架柱(20)；设置在核心筒(10)和框架柱(20)之间的伸臂桁架(30)，其特征在于：
所述伸臂桁架(30)包括：连接核心筒(10)与框架柱(20)的上弦杆(31)；平行设置于上弦杆(31)下方且连接核心筒(10)与框架柱(20)的下弦杆(32)；以及设置于上弦杆(31)和下弦杆(32)之间的斜腹杆(33)；所述框架柱(20)竖向布置有阻尼器(35)，所述斜腹杆(33)的一端连接于阻尼器(35)，所述斜腹杆(33)的另一端连接于核心筒(10)。
2.根据权利要求1所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述阻尼器(35)设置于牛腿(34)上；所述牛腿(34)设置于所述框架柱(20)上。
3.根据权利要求2所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述斜腹杆(33)包括：上斜腹杆(331)和下斜腹杆(332)，所述上斜腹杆(331)和下斜腹杆(332)连接为侧立人字状。
4.根据权利要求3所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述上斜腹杆(331)的端部和下斜腹杆(332)的端部均固定于所述核心筒(10)；所述上斜腹杆(331)与下斜腹杆(332)相交端通过竖向连接杆件(36)与阻尼器(35)连接。
5.根据权利要求4所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述斜腹杆(33)与核心筒(10)之间为刚接或者铰接。
6.根据权利要求4所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述斜腹杆(33)与竖向连接杆件(36)之间为焊接或者螺栓连接。
7.根据权利要求4所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述阻尼器(35)包括：第一粘滞阻尼器(351)和第二粘滞阻尼器(352)；所述第一粘滞阻尼器(351)连接于竖向连接杆件(36)的上端，所述第二粘滞阻尼器(352)连接于竖向连接杆件(36)的下端。
8.根据权利要求7所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述牛腿(34)包括：设置于框架柱(20)上的第一牛腿(341)和第二牛腿(342)，所述第一牛腿(341)与所述第一粘滞阻尼器(351)连接，所述第二牛腿(342)与所述第二粘滞阻尼器(352)连接。
9.根据权利要求8所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述牛腿(34)为钢结构牛腿或者混凝土结构牛腿。
10.根据权利要求1所述的减震耗能型伸臂桁架高层结构体系，其特征在于，所述斜腹杆(33)为圆钢管、方钢管或者H型钢管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114150913A (zh) * 2021-12-07 2022-03-08 北京工业大学 一种抵御多重灾变的超高层建筑结构自适应摩擦消能伸臂体系

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