CN113700137B - 一种巨型框架结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种巨型框架结构，包括主框架柱、主框架梁以及自复位子结构，所述自复位子结构安装于所述主框架梁上；所述自复位子结构包括耗能件及自复位件，所述耗能件用于使所述自复位子结构先于主框架柱、主框架梁耗散地震能量，从而降低主结构的地震响应，保护主结构免受塑性损伤；所述自复位件用于自复位子结构产生侧向变形后能快速复位。所述巨型框架结构可应用于高层和超高层结构，且具有较好的地震韧性。

Description

一种巨型框架结构
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，尤其涉及一种巨型框架结构。
背景技术
我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，但是由于经济发展和社会需求，我国兴建了大量的高层和超高层结构。高层和超高层结构造价昂贵、人员密集、功能复杂、对地震荷载敏感，所以不仅希望高层和超高层结构“大震不倒”，还希望其具有较好的地震韧性，即希望高层和超高层在震后损伤较小且易于恢复使用功能。但是对于常规设计的高层和超高层结构仍难以实现较高的地震韧性，所以迫切需要一种新型结构体系。
自复位结构产生侧向变形后能快速复位而无需修复，具有较好自复位能力，加入耗能阻尼器可以提高自复位结构的耗能能力并降低地震响应。目前由于自复位能力的限制，自复位结构主要采用自复位框架结构或自复位剪力墙结构形式，多应用于多层结构，难以在高层和超高层结构中推广应用。
巨型框架结构是一种比较适合于高层和超高层结构的结构体系，该结构体系由主、子结构组成，层次分明，传力明确；主结构和子结构可以采用不同的材料和结构形式，节省资源，还可以满足特殊的建筑空间需求。但是在地震作用下，子结构不是主要耗能构件，不会先于主结构破坏，巨型框架结构主要依靠主结构的塑性损伤耗散能量，但是主结构的塑性损伤难以修复。
发明内容
本发明的目的是提供一种含自复位子结构的巨型框架结构，该结构体系融合了巨型框架结构和自复位结构的优点，可应用于高层和超高层结构，且具有较好的地震韧性。
本发明实施例提供一种巨型框架结构，包括主框架柱、主框架梁以及自复位子结构，所述自复位子结构安装于所述主框架梁上；所述自复位子结构包括耗能件及自复位件，所述耗能件用于使所述自复位子结构先于主框架柱、主框架梁耗散地震能量，从而降低主结构的地震响应，保护主结构免受塑性损伤；所述自复位件用于自复位子结构产生侧向变形后能快速复位。
进一步地，所述主框架梁上埋设抗剪筋，所述抗剪筋插入所述自复位子结构底部的预留抗剪孔以限制所述自复位子结构的底部水平滑移，提高水平抗剪能力；所述自复位子结构采用装配式结构形式，所述自复位子结构构件之间的水平拼缝采用刚性连接，竖向拼缝之间设置耗能阻尼器。
进一步地，所述自复位子结构包括自复位剪力墙子结构，所述自复位剪力墙子结构包括子结构剪力墙、子结构楼面板、无粘结预应力筋和剪切耗能阻尼器，所述子结构剪力墙的竖向拼缝之间设置剪切耗能阻尼器，所述无粘结预应力筋的上端锚固于所述子结构剪力墙顶面，所述无粘结预应力筋的下端锚固于所述主框架梁以提供自复位剪力墙子结构的自复位能力。
进一步地，所述子结构剪力墙、无粘结预应力筋、剪切耗能阻尼器均为可更换构件。
进一步地，所述自复位子结构包括自复位框架子结构，所述自复位框架子结构包括子结构框架柱、子结构框架梁、无粘结预应力筋和转角耗能阻尼器，所述子结构框架柱和子结构框架梁连接节点部位设置转角耗能阻尼器，所述无粘结预应力筋贯穿布置于所述子结构框架柱或所述子结构框架梁内部，以提供自复位框架子结构的自复位能力，所述无粘结预应力筋两端采用预应力筋端部锚垫板分散传递荷载，减少锚固位置因应力集中产生塑性损伤。
进一步地，所述子结构框架柱、无粘结预应力筋、转角耗能阻尼器均为可更换构件。
进一步地，所述主框架柱采用钢板混凝土组合剪力墙或核心筒，或采用内藏钢桁架剪力墙或核心筒。
进一步地，所述主框架梁采用钢板混凝土组合梁，或采用钢桁架梁。
本发明的有益效果是：
本发明融合了巨型框架结构和自复位结构的优点，可应用于高层和超高层结构，且具有较好的地震韧性。为了提高巨型框架结构的地震韧性，在巨型框架结构中采用自复位子结构，该自复位子结构与主结构具有不同的振动特性，二者相互作用可以降低地震作用；在子结构中加入耗能机制，使得子结构先于主结构耗散地震能量，从而降低主结构的地震响应，保护主结构免受塑性损伤；且在子结构中加入自复位机制，使得子结构产生侧向变形后能快速复位而无需修复，因此不影响结构的震后正常使用功能。
附图说明
图1是本发明实施例一种巨型框架结构示意图。
图2是自复位剪力墙子结构示意图。
图3是自复位框架子结构示意图。
图中标号：1-主框架柱；2-主框架梁；3a-自复位剪力墙子结构；3b-自复位框架子结构;4a-子结构剪力墙;4b-子结构框架柱；5a-子结构楼面板；5b-子结构框架梁；6-无粘结预应力筋；7-预应力筋端部锚垫板；8a-剪切耗能阻尼器；8b-转角耗能阻尼器；9-抗剪筋；10-预留抗剪孔。
具体实施方式
本发明提供了一种含自复位子结构的巨型框架结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图所示，本实施例提供了一种巨型框架结构，包括主框架柱1、主框架梁2以及自复位子结构3a、3b。所述自复位子结构3a、3b安装于所述主框架梁2上；所述自复位子结构3a、3b包括耗能件8a、8b及自复位件6，所述耗能件8a、8b用于使所述自复位子结构3a、3b先于主框架柱1、主框架梁2及其他主结构耗散地震能量，从而降低主结构的地震响应，保护主结构免受塑性损伤；所述自复位件6用于自复位子结构3a、3b产生侧向变形后能快速复位。
自复位子结构3a、3b包括自复位剪力墙子结构3a或自复位框架子结构3b。
自复位剪力墙子结构3a主要包括：子结构剪力墙4a、子结构楼面板5a、无粘结预应力筋6和剪切耗能阻尼器8a。自复位框架子结构3b主要包括：子结构框架柱4b、子结构框架梁5b、无粘结预应力筋6和转角耗能阻尼器8b。
具体地，主框架柱1可采用钢板混凝土组合剪力墙或核心筒，或内藏钢桁架剪力墙或核心筒等；主框架梁2可采用钢板混凝土组合梁，或钢桁架梁等。主要侧向承载或耗能构件：子结构剪力墙4a、子结构框架柱4b、无粘结预应力筋6、剪切耗能阻尼器8a、转角耗能阻尼器8b均为可更换构件。
子结构剪力墙4a或子结构框架柱4b底部坐落于主框架梁2上，其他部位不与主框架柱1和主框架梁2连接；主框架梁2上预埋的抗剪筋9插入子结构底部的预留抗剪孔10，限制自复位剪力墙子结构3a或自复位框架子结构3b的底部水平滑移，提高水平抗剪能力；子结构剪力墙4a或子结构框架柱4b构件之间的水平拼缝采用刚性连接，子结构剪力墙4a的竖向拼缝之间采用剪切耗能阻尼器8a，子结构框架柱4b和子结构框架梁5b连接节点部位采用转角耗能阻尼器8b，提高结构整体的耗能能力。
自复位剪力墙子结构3a中，无粘结预应力筋6的上端锚固于子结构剪力墙4a顶面，无粘结预应力筋6的下端锚固于主框架梁2，提供自复位剪力墙子结构3a的自复位能力；自复位框架子结构3b中，无粘结预应力筋6贯穿布置于子结构框架柱4b或子结构框架梁5b内部，提供自复位框架子结构3b的自复位能力。无粘结预应力筋6两端采用预应力筋端部锚垫板7分散传递荷载，避免锚固位置因应力集中产生塑性损伤。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种巨型框架结构，其特征在于，包括主框架柱、主框架梁以及自复位子结构，所述自复位子结构安装于所述主框架梁上；所述自复位子结构包括耗能件及自复位件，所述耗能件用于使所述自复位子结构先于主框架柱、主框架梁耗散地震能量，从而降低主结构的地震响应，保护主结构免受塑性损伤；所述自复位件用于自复位子结构产生侧向变形后能快速复位；所述自复位子结构包括自复位剪力墙子结构，所述自复位剪力墙子结构包括子结构剪力墙、子结构楼面板、无粘结预应力筋和剪切耗能阻尼器，所述子结构剪力墙的竖向拼缝之间设置剪切耗能阻尼器，所述无粘结预应力筋的上端锚固于所述子结构剪力墙顶面，所述无粘结预应力筋的下端锚固于所述主框架梁以提供自复位剪力墙子结构的自复位能力。
2.根据权利要求1所述的巨型框架结构，其特征在于，所述主框架梁上埋设抗剪筋，所述抗剪筋插入所述自复位子结构底部的预留抗剪孔以限制所述自复位子结构的底部水平滑移，提高水平抗剪能力；所述自复位子结构采用装配式结构形式，所述自复位子结构构件之间的水平拼缝采用刚性连接，竖向拼缝之间设置耗能阻尼器。
3.根据权利要求1所述的巨型框架结构，其特征在于，所述子结构剪力墙、无粘结预应力筋、剪切耗能阻尼器均为可更换构件。
4.根据权利要求1所述的巨型框架结构，其特征在于，所述自复位子结构包括自复位框架子结构，所述自复位框架子结构包括子结构框架柱、子结构框架梁、无粘结预应力筋和转角耗能阻尼器，所述子结构框架柱和子结构框架梁连接节点部位设置转角耗能阻尼器，所述无粘结预应力筋贯穿布置于所述子结构框架柱或所述子结构框架梁内部，以提供自复位框架子结构的自复位能力，所述无粘结预应力筋两端采用预应力筋端部锚垫板分散传递荷载，减少锚固位置因应力集中产生塑性损伤。
5.根据权利要求4所述的巨型框架结构，其特征在于，所述子结构框架柱、无粘结预应力筋、转角耗能阻尼器均为可更换构件。
6.根据权利要求1所述的巨型框架结构，其特征在于，所述主框架柱采用钢板混凝土组合剪力墙或核心筒，或采用内藏钢桁架剪力墙或核心筒。
7.根据权利要求1所述的巨型框架结构，其特征在于，所述主框架梁采用钢板混凝土组合梁，或采用钢桁架梁。
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