CN114016634A - 弧形消能结构及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弧形消能结构及应用，涉及消能减震技术领域。所述弧形消能结构包括阻尼部和支墩，支墩的顶端与主体结构通过高度调节构件连接；阻尼部在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元；在震动激励下，支墩通过前述高度调节构件与主体结构发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，其中双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。本发明避免了仅通过有限的、集中的阻尼部来实现耗能，具有结构简单、空间利用率高、耗能效率高和抗扭转性能好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及消能减震技术领域，尤其涉及一种弧形消能结构及应用。
背景技术
现有技术中，为了提高主体结构的安全性，可以在主体结构中布置消能器（又可称阻尼器）以形成消能减震(振)结构，来减少主体结构的地震作用。消能器在建筑中一般采用支撑形式或是支墩形式与主体结构的梁柱连接，主体结构的消能减震作用主要是通过消能器实现。具体的，消能器可以产生摩擦或者弯曲、剪切、扭转等弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，从而减小主体结构的地震反应。相比于消能器的支撑式连接，支墩式连接具有对建筑功能影响小且便于门窗开设、造价低、施工方便、传力路径直接能有效保证消能器发挥耗能作用、适用范围广的优点，受到广泛运用。
传统的支墩式消能技术，消能器对主体结构的消能减震作用通常是通过有限的、局部的、集中的消能器来实现。在实际工程中发现，消能器的布置位置和数量往往受到建筑、结构、设备等方面的制约，而由有限数量的消能器来发挥对主体结构的消能减震作用时，对单个消能器的承载力等力学性能有较高的要求，从而使单个消能器的设计、制造、安装均具有一定的难度。另一方面，现有消能支墩的抗扭转性能较差，且对主体结构的空间利用率不足。
因此，如何提供一种结构简单、空间利用率高、耗能效率高且抗扭转性能好的消能结构，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种弧形消能结构及应用。本发明提供的弧形消能结构，通过阻尼部将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，在震动激励下，支墩能够通过高度调节构件适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。本发明可以通过支墩单元的相对位移以及双弧形支墩单元的转动来实现耗能，避免了仅通过有限的、集中的阻尼部来实现耗能，结构简单，空间利用率高，耗能效率高，抗扭转性能好。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种弧形消能结构，包括阻尼部和支墩，支墩的底端与主体结构刚性连接，支墩的顶端与主体结构通过高度调节构件连接，支墩的两侧与主体结构之间具有空隙；
所述阻尼部在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述阻尼部柔性连接；
在震动激励下，所述支墩通过前述高度调节构件与主体结构发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，其中双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。
进一步，所述阻尼部至少包括两个弧形耗能体，双弧形支墩单元的上下端弧形分别与两个弧形耗能体的弧形匹配，两个弧形耗能体在所述支墩中分层安装并通过前述双弧形支墩单元连接后形成一可旋转体，所述可旋转体与相邻支墩单元之间通过前述弧形耗能体柔性连接；
当可旋转体的上、下相邻支墩单元响应于主体结构的层间变形通过前述两个弧形耗能体发生层间相对位移时，所述可旋转体能够通过前述两个弧形耗能体分别与上、下相邻支墩单元发生层间相对转动。
进一步，两个弧形耗能体的弧形为圆弧，且具有相同的弧长和曲率半径R。
进一步，主体结构发生层间变形时，所述可旋转体的上、下相邻支墩单元之间的相对位移角β等于主体结构的转动角θ，且弧形耗能体的圆弧曲率半径R等于主体结构的层高H。
进一步，所述高度调节构件设置在最上层支墩单元与主体结构之间，用于约束最上层支墩单元与主体结构的水平相对运动但允许二者的竖向相对运动。
进一步，所述高度调节构件包括通过滑动单元连接的多个连接件单元，所述连接件单元上设置有竖向滑孔，相邻的两个连接件单元上的竖向滑孔通过所述滑动单元连接，所述竖向滑孔允许滑动单元在竖向滑孔中上下滑动；
在主体结构发生层高变化时，高度调节构件中的相邻的连接件单元通过前述滑动单元相对远离或靠近。
进一步，所述高度调节构件包括滑块和竖向轨道，所述滑块的一端固定在最上层支墩单元上且另一端滑动安装在竖向轨道上，所述竖向轨道的一端固定在主体结构上且另一端安装所述滑块；
在主体结构发生层高变化时，带动所述滑块在竖向轨道上滑动。
进一步，所述阻尼部为设置在支墩单元之间的阻尼材料层；
所述阻尼材料层为采用粘弹阻尼材料制作的粘弹阻尼层，或者所述阻尼材料层为采用摩擦材料制作的摩擦阻尼层。
进一步，所述支墩单元为由多个砌体单元砌筑的砌体支墩单元，或者所述支墩单元为板材支墩单元。
本发明还提供了一种消能墙，包括框架和填充墙，填充墙设置在所述框架围成的空间内，所述填充墙包括前述的弧形消能结构，所述弧形消能结构的支墩安装在框架的上、下框架梁之间。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：弧形消能结构，通过阻尼部将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，在震动激励下，支墩能够通过高度调节构件适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。本发明可以通过支墩单元的相对位移以及双弧形支墩单元的转动来实现耗能，避免了仅通过有限的、集中的阻尼部来实现耗能，结构简单，空间利用率高、耗能效率高，抗扭转性能好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有高度调节构件的弧形消能结构的结构示意图。
图2为图1中的各支墩单元在震动激励下的变形状态示意图。
图3为本发明实施例提供的主体结构发生层间变形时的高度变化示意图。
图4为本发明实施例提供的支墩单元发生相对位移时的角度变化示意图。
图5为本发明实施例提供的高度调节构件的另一种安装示意图。
图6为本发明实施例提供的高度调节构件的高度调节示意图。
图7为本发明实施例提供的高度调节构件的连接件单元的结构示意图。
图8为本发明实施例提供的两个相邻连接件单元的连接示意图。
图9为图8中的相邻连接件单元靠近时的结构示意图。
图10为本发明实施例提供的采用砌体支墩的弧形消能结构示意图。
图11至图12为本发明实施例提供的其它类型的双弧形支墩单元的结构示意图。
附图标记说明：
主体结构100，上框架梁110，下框架梁120，左侧柱/剪力墙130，右侧柱/剪力墙140；
弧形消能结构200，阻尼部210，支墩单元220；
高度调节构件300，连接件单元310，板构件311，长形孔312，滑动单元320。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的弧形消能结构及应用作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例
参见图1所示，为本发明实施例提供的一种弧形消能结构。
所述弧形消能结构200包括阻尼部210和支墩，所述阻尼部210通过支墩安装在主体结构100中。具体的，所述阻尼部210在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元220，其中至少包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述阻尼部210柔性连接。所述支墩的底端与主体结构100刚性连接，支墩的顶端与主体结构100通过高度调节构件300连接，支墩的两侧与主体结构之间具有空隙，前述的空隙可以给支墩中各支墩单元之间的相对运动提供运动空间。
所述高度调节构件300设置在最上层支墩单元与主体结构之间，用于约束最上层支墩单元与主体结构的水平相对运动但允许二者的竖向相对运动。
所述阻尼部210为能够对震动产生阻碍，耗散或吸收地震输入结构中的能量的任意阻尼结构。本实施例中，所述主体结构100优选的为框架结构，具体可以包括上框架梁110，下框架梁120，左侧柱/剪力墙130和右侧柱/剪力墙140。
在震动激励下，所述支墩通过前述高度调节构件300与主体结构100发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化。同时，各支墩单元220能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部210发生相对位移以耗能，其中，双弧形支墩单元能够与上、下相邻支墩单元发生层间相对转动。
本实施例的优选实施方式中，所述阻尼部210至少包括两个弧形耗能体，分别为第一弧形耗能体和第二弧形耗能体。此时，前述双弧形支墩单元的上端弧形、下端弧形分别与第一弧形耗能体和第二弧形耗能体的弧形匹配，第一弧形耗能体和第二弧形耗能体在所述支墩中分层安装并通过前述双弧形支墩单元连接后形成一可旋转体，所述可旋转体与相邻支墩单元之间通过前述弧形耗能体柔性连接，具体的，所述可旋转体与上方的相邻支墩单元通过第一弧形耗能体柔性连接，可旋转体与下方的相邻支墩单元通过第二弧形耗能体柔性连接。
当可旋转体的上、下相邻支墩单元响应于主体结构的层间变形通过前述两个弧形耗能体发生层间相对位移时，所述可旋转体可以通过前述两个弧形耗能体分别与上、下相邻支墩单元发生层间相对转动。参见图2所示，可旋转体与上方的相邻支墩单元通过第一弧形耗能体发生向左的层间相对转动，可旋转体与下方的相邻支墩单元通过第二弧形耗能体发生向右的层间相对转动。
在震动激励下，当主体结构100由于层间变形发生层间相对运动时，迫使支墩的各支墩单元之间发生层间相对运动以耗能，同时弧形耗能体能够对支墩单元之间的层间相对运动产生阻碍，从而耗散或吸收地震输入结构中的能量。此时，由双弧形支墩单元形成的旋转体在第一弧形耗能体和第二弧形耗能体的作用下也相对于上、下相邻支墩单元发生层间相对转动运动以耗能。
下面结合图1和图2，以支墩中设置一个双弧形支墩单元为例来详细描述本实施例提供的消能结构。
支墩中分层安装有第一弧形耗能体和第二弧形耗能体，所述支墩被第一弧形耗能体和第二弧形耗能体分隔为第一支墩单元、第二支墩单元和第三支墩单元，所述第二支墩单元为一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元。
位于双弧形支墩单元上方的第一支墩单元220与主体结构100的上框架梁110通过的高度调节构件300连接，所述高度调节构件300用于约束第一支墩单元220与主体结构的水平相对运动但允许二者的竖向相对运动。位于双弧形支墩单元下方的第三支墩单元220的底端与主体结构100的下框架梁120刚性连接。双弧形支墩单元分别通过第一弧形耗能体和第二弧形耗能体与第一支墩单元和第三支墩单元柔性连接。
在震动激励下，当主体结构的上、下框架梁发生层间相对运动时，第一支墩单元220与上框架梁110一起运动，所述第三支墩单元220与下框架梁120一起运动，同时第一弧形耗能体和第二弧形耗能体能够对前述支墩单元220之间的层间相对运动产生阻碍，从而耗散或吸收地震输入结构中的能量。此时，由双弧形支墩单元形成的旋转体在第一弧形耗能体和第二弧形耗能体的作用下相对于上、下相邻支墩单元发生层间相对转动运动以耗能。
本实施例中，所述第一弧形耗能体和第二弧形耗能体的弧形优选为圆弧，且二者具有相同的弧长和曲率半径R。
优选的，所述阻尼部210为设置在支墩单元220之间的阻尼材料层。对于弧形耗能体，可以通过设置具有弧形表面的支墩单元220来安装阻尼部210以形成所述弧形耗能体。
以圆弧形耗能体为例，可以设置有半径为R的圆弧表面的支墩单元220，通过具有相互匹配的外凸圆弧表面和内凹圆弧表面的上、下支墩单元200来安装前述阻尼材料层以形成前述弧形耗能体，两个匹配的圆弧表面具有相同的弧长和曲率半径。此时，通过圆弧形耗能体柔性连接的上、下支墩单元能够发生与弧形表面匹配的相对转动，根据主体结构的层间运动方向，该相对转动可以是顺时针旋转，也可以是逆时针旋转。
本实施例中，所述阻尼材料层为采用粘弹阻尼材料制作的粘弹阻尼层或者为采用摩擦材料制作的摩擦阻尼层。
当阻尼材料层采用粘弹阻尼层（或称粘弹性层）时，在该阻尼材料层连接的上、下支墩单元220发生相对转动时，能够迫使该粘弹阻尼层发生剪切滞回变形，从而可以耗散或吸收地震输入结构中的能量，降低结构的地震反应。
所述粘弹阻尼层可以采用具有粘弹性的低硬度高阻尼的橡胶、沥青和高性能砂浆等材料中的一种或多种。
当阻尼材料层采用摩擦阻尼层时，摩擦材料可以采用金属摩擦板、非金属摩擦板或金属非金属复合摩擦板。在该阻尼材料层连接的上、下支墩单元220发生相对转动时，能迫使该上、下支墩单元220之间的摩擦板发生摩擦，从而可以耗散或吸收地震输入结构中的能量，降低结构的地震反应。
作为典型方式的举例而非限制，摩擦板可以采用钢-钢摩擦板、钢-铜摩擦板、钢-铅摩擦板、铜-铅摩擦板、木板-木板摩擦板等。
在支墩单元上固定安装摩擦板的方式，可以是螺栓连接、销轴连接、预埋件连接、粘贴连接等，任意能够对两个物体进行紧固连接的连接结构都可用于在支墩单元上安装摩擦板。
优选的实施方式中，当主体结构发生层间变形时，所述可旋转体的上、下相邻支墩单元之间的相对位移角β等于主体结构的转动角θ。
具体的，参见图3所示，对于层高为H的主体结构，当主体结构发生层间变形时，假定上框架梁相对于下框架梁向右运动，主体结构在层间最大水平位移Δu下的转动角为θ，此时引起的层高变化值为ΔH。此时，对应前述转动角θ，主体结构的转动弧长L=H•θ。
参见图4所示，令可旋转体的上、下相邻支墩单元之间的相对位移角为β。此时，为了使支墩的层间相对位移量与主体结构的转动弧长L匹配，优选的，所述可旋转体的上、下相邻支墩单元之间的相对位移角β等于主体结构的转动角θ，且两个弧形耗能体的圆弧曲率半径R等于主体结构的层高H。
本实施例中，所述高度调节构件300设置在最上层支墩单元与主体结构的上框架梁之间，用于约束最上层支墩单元与上框架梁之的水平相对运动但允许二者的竖向相对运动。
在一个典型的实施方式中，所述高度调节构件300可以包括通过滑动单元连接的多个连接件单元，所述连接件单元上设置有竖向滑孔，相邻的两个连接件单元上的竖向滑孔通过所述滑动单元连接，所述竖向滑孔允许滑动单元在竖向滑孔中上下滑动。在主体结构发生层高变化时，高度调节构件中的相邻的连接件单元通过前述滑动单元相对远离或靠近。
在另一个典型的实施方式中，所述高度调节构件300可以包括滑块和竖向轨道，所述滑块的一端固定在最上层支墩单元上且另一端滑动安装在竖向轨道上，所述竖向轨道的一端固定在主体结构上且另一端安装所述滑块。在主体结构发生层高变化时，带动所述滑块在竖向轨道上滑动。
下面结合图5至图9详细描述高度调节构件300的优选结构。
参见图5所示，所述高度调节构件300包括通过滑动单元320连接的多个依次连接的连接件单元310。所述连接件单元310的数量，可以是两个、三个、四个或者更多个，本领域技术人员可以根据实际抗震需要进行适应性设置。
所述连接件单元310上设置有竖向滑孔，相邻的两个连接件单元310上的竖向滑孔通过所述滑动单元320连接。所述竖向滑孔允许滑动单元320在竖向滑孔中上下滑动。也就是说，高度调节构件300的多个连接件单元310是通过滑动单元232依次串联，且相邻连接件单元310可以通过滑动单元进行远离或靠近。
在一个典型的实施方式中，参见图6所示，所述高度调节构件至少包括第一连接件单元和第二连接件单元，所述第一连接件单元固定安装在上框架梁上，所述第二连接件单元固定安装在最上层支墩单元上，滑动单元通过第一连接件单元和第二连接件单元上竖向滑孔连接所述第一连接件和第二连接件。在主体结构出现层间相对位移导致层高改变时，可以迫使所述第一连接件和第二连接件相对远离或靠近，从而实现最上层支墩单元与主体结构的竖向相对运动。
继续参见图6所示，示例了在主体结构的上框架梁的高度降低（主体结构的层高降低）时，带动上方的第一连接件单元与下方的第二连接件单元靠近时的高度改变图。
假定支墩的初始高度为h1,高度调节构件300的初始高度为h2（参见图1所示）。对于上方的第一连接件单元，其顶端固定安装在框架的上框架梁110上，当上框架梁110高度降低时，在滑动单元320的滑动下，其高度也随着降低,导致高度调节构件300的高度降低，变为h2’,高度差值△h2=h2- h2’，令△h2为高度调节构件300的高度调节值。
此时，主体结构的层高H降低了ΔH，同时由于双弧形支墩单元的转动导致支墩的高度变为h1’（参见图4所示）,令△h1=h1- h1’。为使支墩以及高度调节构件300的高度变化值与主体结构的层高变化值匹配，有△h1+△h2=ΔH。也就是说，在主体结构发生层间变形时，高度调节构件300的高度调节值△h2与支墩的高度变化值△h1的总和，等于主体结构的层高变化值。
本实施例中，参见图7所示，所述连接件单元231优选为开设有长形孔312的板构件311，所述滑动单元320为两端设置有限位结构的连接杆，所述连接杆的外径与所述长形孔的内径适配使得所述连接杆能够在长形孔中滑动。所述限位结构，用于限制连接杆与连接件单元310的水平运动，以避免连接杆从连接件单元310的长形孔312中脱离。在具体设置时，作为举例而非限制，比如可以采用螺母。图8示例了通过滑动单元320连接的两个连接件单元310的连接示意图。通过长形孔312，滑动单元320可以在长形孔312中滑动，从而使得两个连接件单元310能够相对远离或靠近。参见图9所示，示例了图8中的两个连接件单元310靠近后的结构示意图。
本实施例的另一个实施方式中，所述高度调节构件还可以通过滑块和滑轨实现。此时，所述高度调节构件300可以包括滑块和竖向轨道，所述滑块的一端固定在最上层支墩单元上且另一端滑动安装在竖向轨道上，所述竖向轨道的一端固定在框架上且另一端安装所述滑块。在框架出现层间相对位移导致框架高度改变时，带动所述滑块在竖向轨道上滑动。
具体的，所述竖向轨道可以包括板构件和设置在板构件上的凹槽或开孔，所述滑块安装在所述凹槽或开孔能够在凹槽或开孔中竖向滑动。
在本实施例的优选实施方式中，考虑在一般建筑物中，填充墙通常采用砌体墙体和板材墙体，所述支墩单元220也优选为由多个砌体单元砌筑的砌体支墩单元，或者所述支墩单元为板材支墩单元。
当支墩为墙板支墩时，继续参见图1所示，各支墩单元220分别为由预制板材制成的墙板结构。具体的，每个支墩单元220采用预制板材形成一个整体，多个支墩单元中至少包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述弧形耗能体柔性连接。
本实施例中，所述预制板材优选为聚合物板、水泥板、石膏板、木制板、金属板或复合材料板。可以采用实心板材，也可以具有空心框架的板材；板材的外观可以是现有技术中的已有墙板板材的各种形式，在此不作为对本发明的限制。
当支墩为砌体支墩时，参见图10所示，每个支墩单元分别为由多个砌体单元砌筑的整体结构。具体的，每个支墩单元由若干个砌体单元在竖直方向和水平方向上砌筑而成形成一个整体，砌体单元砌筑可以采用砌筑砂浆。多个支墩单元中至少包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述弧形耗能体柔性连接。
本实施例中，所述砌体单元优选为聚合物砌块、水泥砌块、烧结砖、石膏砌块、木头砌块、金属砌块或复合材料砌块等，所述砌筑砂浆可以采用高标号的水泥砂浆。可以采用实心砌块，也可以为多孔砌块或空心砌块，在此不作为对本发明的限制。
上述采用砌体支墩或墙板支墩的消能结构，能够以常用的用于筑墙的一般砌体或墙板作为消能减震技术中与阻尼器连接的支墩，在震动激励下支墩之间能够发生层间相对位移以实现支墩自耗能，同时还可以驱动消能器运作以吸收或耗散能量，实现了多元耗能。同时，通过高度调节构件和在支墩中设置的双弧形支墩单元，一方面使得在震动激励下支墩能够通过高度调节构件适应主体结构的层高变化，减小由于层间变形引起的支墩与主体结构之间的竖向挤压作用，降低支墩在竖直方向上对主体结构产生的附加刚度效应和约束效应；另一方面，双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动，提高了支墩的抗扭转性能。
需要说明的是，所述双弧形支墩单元以及其上下的两个弧形耗能体的弧形布置方式可以根据需要进行，只要能实现相邻支墩单元之间的层间相对转动即可。
具体设置时，第一弧形耗能体和第二弧形耗能体的弧形在支墩中可以水平镜像设置，此时，可以在支墩中形成具有上凸弧形和下凸弧形的双弧形支墩单元，参见图1所示；或者在支墩中形成具有上凹弧形和下凹弧形的双弧形支墩单元，参见图11所示。
或者，第一弧形耗能体和第二弧形耗能体的弧形在支墩中平行设置，此时，可以在支墩中形成具有上凹弧形和下凸弧形的双弧形支墩单元，参见图12所示；或者在支墩中形成具有上凸弧形和下凹弧形的双弧形支墩单元。
本发明的另一实施例，还提供了一种消能墙。
所述消能墙包括框架和填充墙，填充墙设置在所述框架围成的空间内。
所述填充墙包括前述的弧形消能结构，所述弧形消能结构的支墩安装在框架的上、下框架梁之间。具体的，弧形消能结构的支墩的顶端与主体结构通过高度调节构件连接，支墩的两侧与主体结构之间具有空隙。所述阻尼部在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述阻尼部柔性连接。在震动激励下，所述支墩通过前述高度调节构件与主体结构发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，其中双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。
具体的，所述填充墙的墙体可以由一个或多个前述弧形消能结构的支墩组成。
弧形消能结构的其它特征参考在前实施例的描述，在此不再赘述。
在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种弧形消能结构，其特征在于：包括阻尼部和支墩，支墩的底端与主体结构刚性连接，支墩的顶端与主体结构通过高度调节构件连接，支墩的两侧与主体结构之间具有空隙；
所述阻尼部在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述阻尼部柔性连接；
在震动激励下，所述支墩通过前述高度调节构件与主体结构发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，其中双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。
2.根据权利要求1所述的弧形消能结构，其特征在于：所述阻尼部至少包括两个弧形耗能体，双弧形支墩单元的上下端弧形分别与两个弧形耗能体的弧形匹配，两个弧形耗能体在所述支墩中分层安装并通过前述双弧形支墩单元连接后形成一可旋转体，所述可旋转体与相邻支墩单元之间通过前述弧形耗能体柔性连接；
当可旋转体的上、下相邻支墩单元响应于主体结构的层间变形通过前述两个弧形耗能体发生层间相对位移时，所述可旋转体能够通过前述两个弧形耗能体分别与上、下相邻支墩单元发生层间相对转动。
3.根据权利要求2所述的弧形消能结构，其特征在于：两个弧形耗能体的弧形为圆弧，且具有相同的弧长和曲率半径R。
4.根据权利要求3所述的弧形消能结构，其特征在于：主体结构发生层间变形时，所述可旋转体的上、下相邻支墩单元之间的相对位移角β等于主体结构的转动角θ，且弧形耗能体的圆弧曲率半径R等于主体结构的层高H。
5.根据权利要求1所述的弧形消能结构，其特征在于：所述高度调节构件设置在最上层支墩单元与主体结构之间，用于约束最上层支墩单元与主体结构的水平相对运动但允许二者的竖向相对运动。
6.根据权利要求5所述的弧形消能结构，其特征在于：所述高度调节构件包括通过滑动单元连接的多个连接件单元，所述连接件单元上设置有竖向滑孔，相邻的两个连接件单元上的竖向滑孔通过所述滑动单元连接，所述竖向滑孔允许滑动单元在竖向滑孔中上下滑动；
在主体结构发生层高变化时，高度调节构件中的相邻的连接件单元通过前述滑动单元相对远离或靠近。
7.根据权利要求5所述的弧形消能结构，其特征在于：所述高度调节构件包括滑块和竖向轨道，所述滑块的一端固定在最上层支墩单元上且另一端滑动安装在竖向轨道上，所述竖向轨道的一端固定在主体结构上且另一端安装所述滑块；
在主体结构发生层高变化时，带动所述滑块在竖向轨道上滑动。
8.根据权利要求1所述的弧形消能结构，其特征在于：所述阻尼部为设置在支墩单元之间的阻尼材料层；
所述阻尼材料层为采用粘弹阻尼材料制作的粘弹阻尼层，或者所述阻尼材料层为采用摩擦材料制作的摩擦阻尼层。
9.根据权利要求1所述的弧形消能结构，其特征在于：所述支墩单元为由多个砌体单元砌筑的砌体支墩单元，或者所述支墩单元为板材支墩单元。
10.一种消能墙，包括框架和填充墙，其特征在于：填充墙设置在所述框架围成的空间内，所述填充墙包括权利要求1-9中任一项所述的弧形消能结构，所述弧形消能结构的支墩安装在框架的上、下框架梁之间。
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|---|---|---|---|---|
| ES2963020A1 (es) * | 2023-11-06 | 2024-03-22 | Univ Valencia Politecnica | Placa de construccion, no estructural, aislada sismicamente y panel de construccion no estructural, aislado sismicamente, que comprende dicha placa |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1046865A (ja) * | 1996-07-30 | 1998-02-17 | Dynamic Design:Kk | 制震壁の固定方法 |
| JPH11315885A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-16 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 免震装置 |
| CN102268900A (zh) * | 2011-06-11 | 2011-12-07 | 广州大学 | 一种用于框架结构的阻尼抗震填充墙板 |
| CN202644389U (zh) * | 2012-06-25 | 2013-01-02 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种耗能球型钢支座 |
| CN105952000A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-09-21 | 大连理工大学 | 一种对称旋转式耗能连接件 |
| CN208184005U (zh) * | 2018-01-30 | 2018-12-04 | 同济大学 | 一种释放竖向约束型金属屈服耗能阻尼器 |
| CN109826401A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-31 | 北京工业大学 | 一种具有多阶调频功能的摆式外置电梯井体系 |
| CN111139948A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-05-12 | 哈尔滨工业大学 | 装配式钢管混凝土摩擦摆隔震墩柱 |
| CN111287344A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-06-16 | 青岛理工大学 | 一种减震防倒塌的联合结构 |
-
2021
- 2021-12-07 CN CN202111486725.2A patent/CN114016634B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1046865A (ja) * | 1996-07-30 | 1998-02-17 | Dynamic Design:Kk | 制震壁の固定方法 |
| JPH11315885A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-16 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 免震装置 |
| CN102268900A (zh) * | 2011-06-11 | 2011-12-07 | 广州大学 | 一种用于框架结构的阻尼抗震填充墙板 |
| CN202644389U (zh) * | 2012-06-25 | 2013-01-02 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 一种耗能球型钢支座 |
| CN105952000A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-09-21 | 大连理工大学 | 一种对称旋转式耗能连接件 |
| CN208184005U (zh) * | 2018-01-30 | 2018-12-04 | 同济大学 | 一种释放竖向约束型金属屈服耗能阻尼器 |
| CN109826401A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-31 | 北京工业大学 | 一种具有多阶调频功能的摆式外置电梯井体系 |
| CN111287344A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-06-16 | 青岛理工大学 | 一种减震防倒塌的联合结构 |
| CN111139948A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-05-12 | 哈尔滨工业大学 | 装配式钢管混凝土摩擦摆隔震墩柱 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2963020A1 (es) * | 2023-11-06 | 2024-03-22 | Univ Valencia Politecnica | Placa de construccion, no estructural, aislada sismicamente y panel de construccion no estructural, aislado sismicamente, que comprende dicha placa |
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| Publication number | Publication date |
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