CN203769398U - 一种新型消能减震加强层 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型消能减震加强层，包括设置于建筑中间的核心筒(1)和设置于建筑外围的框架柱(2)，所述的核心筒(1)与框架柱(2)之间连接消能减震伸臂桁架(3)，绕所述框架柱(2)设置有消能减震环带桁架(4)。与现有技术相比，本实用新型消能减震伸臂桁架可以增大结构整体抗侧刚度，提供结构附加阻尼，减少结构的水平侧移；消能减震环带桁架能加强外围框架柱之间的相互联系，协调框架柱变形，减小变形差，增强结构的整体性，使结构受力均匀。消能减震伸臂桁架的边跨内设置屈曲约束耗能支撑，消能减震环带桁架的边跨内设置粘滞阻尼器。在风荷载作用下，结构主要耗能构件为粘滞阻尼器；在设防烈度及以上地震作用下，结构主要耗能构件为屈曲约束耗能支撑。
Description
技术领域
本实用新型属于土木结构工程领域，特别涉及一种新型消能减震加强层。
背景技术
近一百年来，高层建筑的设计和建造技术取得了迅猛发展。随着经济的发展，超高层建筑结构大量兴建，已经成为城市快速建设发展的主要趋势，其中很多超高层建筑采用了中间核心筒与外围框架柱相结合的结构形式，通过设置结构加强层来协调核心筒与框架柱的受力和变形，构成一种高效的抗侧力结构体系。加强层通常布置在技术层(设备层、避难层)，其高度往往是单层或多层楼高，其抗侧刚度比其他水平构件大数十倍，因此也称为刚性层。加强层内构件体系一般分为伸臂桁架和环带桁架两种形式。二者功能不同，不一定同时设置，但如果设置，一般设在同一层。
加强层的设置可加强中间核心筒和外围框架柱之间的联系，加强外围框架角柱、翼缘柱的连接，克服剪力滞后效应，进一步提高结构的抗侧刚度，减小结构的震(振)动反应。在风荷载下，设置加强层是一种减少结构水平位移的有效方法；但是在地震作用下，加强层的设置会引起加强层及其附近楼层处结构刚度突变和内力突变，改变结构的整体传力路径，使结构的破坏较易集中在加强层及其附近楼层，由于应力集中而形成薄弱层，导致结构的破坏甚至倒塌，结构的损伤机理难以呈现延性屈服机制。
近年来结构减震控制快速发展，在结构的某个部位加设某种附加装置以调整结构的动力特性或动力作用，使结构在地震作用下的动力响应(如位移、速度和加速度)控制在合理的范围内。消能减震技术主要是通过在结构的某些部位增设消能器或消能部件，为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼，在风荷载或地震作用下主要通过消能部件来耗散输入结构的能量，以减轻结构的动力反应，从而更好地保护主体结构的安全。综合以上，对于结构层的刚度，一方面考虑到增加整体结构的抗侧刚度，为尽可能减少结构反应，加强层的刚度越大越好；另一方面考虑到结构刚度突变的问题，加强层的刚度不宜过大。所以研发了一种新型消能减震加强层，既能提高结构整体抗侧刚度，又能缓和结构刚度突变和内力剧增带来的负面影响，使整体结构达到预定的抗震性能目标，实现罕遇地震下消能减震、“延性屈服”的机制，这具有重要的现实意义和工程实践价值。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以有效地提高结构的抗侧刚度，实现结构的抗风和抗震性能目标的新型消能减震加强层。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型消能减震加强层，包括设置于建筑中间的核心筒(1)和设置于建筑外围的框架柱(2)，其特征在于，所述的核心筒(1)与框架柱(2)之间连接消能减震伸臂桁架(3)，绕所述框架柱(2)设置有消能减震环带桁架(4)。
所述的消能减震伸臂桁架(3)包括有平行的上弦杆(5)和下弦杆(6)，上弦杆(5)、下弦杆(6)及框架柱(2)之间设置屈曲约束耗能支撑(7)、普通斜腹杆(8)和竖腹杆(9)。
所述的屈曲约束耗能支撑(7)设置在消能减震伸臂桁架(3)边跨内，交接于框架柱(2)的中段，形成K型节点构造。
所述的普通斜腹杆(8)设置在消能减震伸臂桁架(3)内跨内，两端连接于上弦杆(5)、下弦杆(6)和竖腹杆(9)，形成X型节点构造。
所述的上弦杆(5)、下弦杆(6)、普通斜腹杆(8)和竖腹杆(9)采用普通钢结构杆件。
所述的消能减震环带桁架(4)包括有平行的上弦杆(5)和下弦杆(6)，上弦杆(5)、下弦杆(6)及框架柱(2)之间设置普通斜腹杆(8)和消能斜腹杆(10)。
所述的消能斜腹杆(10)设置在消能减震环带桁架(4)边跨内，两端连接于上弦杆(5)、下弦杆(6)和框架柱(2)，形成X型节点构造；
所述的普通斜腹杆(8)设置在消能减震环带桁架(4)内跨内，两端连接于上弦杆(5)、下弦杆(6)和框架柱(2)，形成X型节点构造。
所述的上弦杆(5)、下弦杆(6)和普通斜腹杆(8)采用普通钢结构杆件；所述的消能斜腹杆(10)采用粘滞阻尼器。
所述的消能减震伸臂桁架(3)与框架柱(2)垂直，多个消能减震伸臂桁架(3)形成网格状结构；所述的消能减震环带桁架(4)与框架柱(2)垂直，多个消能减震环带桁架(4)形成方框状结构。
所述的消能减震加强层高度为一层或两层楼层高。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在风荷载作用下，结构主要耗能构件主要为粘滞阻尼器；在设防烈度及以上地震作用下，结构主要耗能构件为屈曲约束耗能支撑；能有效地提高结构的整体抗侧刚度，实现结构的抗风和抗震性能目标，同时又可以根据结构的实际需求较为灵活地调整加强层的刚度和阻尼，防止结构在地震作用下加强层及其附近楼层由于应力集中而形成薄弱层，使整体结构达到预定的抗震性能目标，实现罕遇地震下消能减震、“延性屈服”的机制。
附图说明
图1是本实用新型一种新型消能减震加强层平面示意图；
图2是本实用新型消能减震伸臂桁架示意图；
图3是本实用新型消能减震环带桁架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1
如图1所示，一种新型消能减震加强层，其目的是为了提高结构的整体抗侧刚度，实现结构的抗风和抗震性能目标，由消能减震伸臂桁架3和消能减震环带桁架4结合原结构体系组成，原结构体系包括设置于建筑中间的核心筒1和设置于建筑外围的框架柱2，消能减震伸臂桁架3连接在核心筒1和框架柱2之间，与框架柱2垂直，多个消能减震伸臂桁架3形成网格状结构。消能减震环带桁架4绕多个框架柱2设置，与框架柱2垂直，多个消能减震环带桁架4形成方框状结构。在实际应用中，有时仅设置消能减震伸臂桁架3，不设置消能减震环带桁架4。消能减震伸臂桁架3的目的是使框架柱2拉伸或压缩，增大框架柱2的轴力，提高外围框架抵抗的倾覆力矩，从而起到增大结构整体抗侧刚度、使内筒反弯减少侧移的目的。消能减震环带桁架4的目的是加强外围框架柱2之间的相互联系，协调框架柱变形，减小变形差，增强结构的整体性，使结构受力均匀。消能减震伸臂桁架3和消能减震环带桁架4一般采用钢结构。
如图2所示，消能减震伸臂桁架3包括有平行的上弦杆5和下弦杆6，上弦杆5、下弦杆6及框架柱2之间设置屈曲约束耗能支撑7、普通斜腹杆8和竖腹杆9。实际工程中消能减震伸臂桁架3利用一个或两个楼层的高度，上弦杆5和下弦杆6为原结构体系的梁，竖腹杆9为原结构体系的核心筒，斜腹杆采用屈曲约束耗能支撑7或普通斜腹杆8，屈曲约束耗能支撑7布置于消能减震伸臂桁架3的边跨，普通斜腹杆8布置于消能减震伸臂桁架3的内跨。
如图2所示，消能减震伸臂桁架3边跨内的屈曲约束耗能支撑7交接于框架柱2的中段，形成K型节点构造。消能减震伸臂桁架3内跨内的普通斜腹杆8两端连接于上弦杆5、下弦杆6和竖腹杆9，形成X型节点构造。上弦杆5、下弦杆6、普通斜腹杆8和竖腹杆9采用普通钢结构杆件。
如图3所示，消能减震环带桁架4包括有平行的上弦杆5和下弦杆6，上弦杆5、下弦杆6及框架柱2之间设置普通斜腹杆8和消能斜腹杆10。实际工程中消能减震环带桁架4利用一个或两个楼层的高度，上弦杆5和下弦杆6为原结构体系的梁，斜腹杆采用普通斜腹杆8或消能斜腹杆10，消能斜腹杆10布置于消能减震环带桁架4的边跨，普通斜腹杆8布置于消能减震环带桁架4的内跨。
如图3所示，消能减震环带桁架4边跨内的消能斜腹杆10两端连接于上弦杆5、下弦杆6和框架柱2，形成X型节点构造。消能减震环带桁架4内跨内的普通斜腹杆8两端连接于上弦杆5、下弦杆6和框架柱2，形成X型节点构造。上弦杆5、下弦杆6和普通斜腹杆8采用普通钢结构杆件，消能斜腹杆10采用粘滞阻尼器。
在风荷载作用下，消能减震伸臂桁架3的位移较小，屈曲约束耗能支撑7出力较小；消能减震环带桁架4的速度较小，粘滞阻尼器10出力较小，结构主要耗能构件为粘滞阻尼器10。在设防烈度及以上地震作用下，消能减震伸臂桁架3的位移较大，屈曲约束耗能支撑7出力较大；消能减震环带桁架4的速度较大，粘滞阻尼器10出力较大，结构主要耗能构件为屈曲约束耗能支撑7。
Claims (8)
1.一种新型消能减震加强层，包括设置于建筑中间的核心筒(1)和设置于建筑外围的框架柱(2)，其特征在于，所述的核心筒(1)与框架柱(2)之间连接消能减震伸臂桁架(3)，绕所述框架柱(2)设置有消能减震环带桁架(4)；
所述的消能减震环带桁架(4)包括有平行的上弦杆(5)和下弦杆(6)，上弦杆(5)、下弦杆(6)及框架柱(2)之间设置普通斜腹杆(8)和消能斜腹杆(10)；
所述的消能斜腹杆(10)设置在消能减震环带桁架(4)边跨内，两端连接于上弦杆(5)、下弦杆(6)和框架柱(2)，形成X型节点构造；
所述的普通斜腹杆(8)设置在消能减震环带桁架(4)内跨内，两端连接于上弦杆(5)、下弦杆(6)和框架柱(2)，形成X型节点构造。
2.根据权利要求1所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的消能减震伸臂桁架(3)包括有平行的上弦杆(5)和下弦杆(6)，上弦杆(5)、下弦杆(6)及框架柱(2)之间设置屈曲约束耗能支撑(7)、普通斜腹杆(8)和竖腹杆(9)。
3.根据权利要求2所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的屈曲约束耗能支撑(7)设置在消能减震伸臂桁架(3)边跨内，交接于框架柱(2)的中段，形成K型节点构造。
4.根据权利要求2所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的普通斜腹杆(8)设置在消能减震伸臂桁架(3)内跨内，两端连接于上弦杆(5)、下弦杆(6)和竖腹杆(9)，形成X型节点构造。
5.根据权利要求2、3、4所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的上弦杆(5)、下弦杆(6)、普通斜腹杆(8)和竖腹杆(9)采用普通钢结构杆件。
6.根据权利要求1所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的上弦杆(5)、下弦杆(6)和普通斜腹杆(8)采用普通钢结构杆件；所述的消能斜腹杆(10)采用粘滞阻尼器。
7.根据权利要求1所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的消能减震伸臂桁架(3)与框架柱(2)垂直，多个消能减震伸臂桁架(3)形成网格 状结构；所述的消能减震环带桁架(4)与框架柱(2)垂直，多个消能减震环带桁架(4)形成方框状结构。
8.根据权利要求1所述的一种新型消能减震加强层，其特征在于，所述的消能减震加强层高度为一层或两层楼层高。
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