CN206352339U - 一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系 - Google Patents
一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系，包括抗重力子系统、抗侧力子系统以及连接在两个子系统间的阻尼器。其中抗重力子系统和抗侧力子系统采用彼此分离布置，连接在二者之间的阻尼器为主要振动耗能部件。本装置结构形式简单可靠，通过阻尼器将抗重力子系统和抗侧力子系统两种动力特性迥异、功能互补的子结构系统连接在一起形成一种性能优异的子结构协同减震结构体系。
Description
技术领域
本实用新型属于结构工程抗震领域，具体地说，涉及一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系。
背景技术
我国是一个破坏性地震多发的国家，国内外震害经验表明，房屋建筑的倒塌或损坏是造成人员伤亡和财产损失的主要原因。重要建筑(如医院、学校、人员密集场所等)在地震中的破坏或中断使用则可能引发更加严重的此生灾害。因此，针对重要建筑和大型商业建筑，通过新材料和消能减震技术，实现建筑在大震下不损伤或使用功能不中断，对提高社会抗震、减灾能力具有重要意义。
地震中经常发生相邻建筑碰撞的现象，不仅可导致建筑局部破坏，还可能导致其整体倒塌。国内外学者根据这个问题，尝试在振动特性差异较大的相邻建筑之间布置阻尼器，不仅可以避免建筑之间发生碰撞、倒塌，而且可有效降低建筑的地震响应和损伤程度。本实用新型基于该发现，结合建筑的受力特点和新型高强钢材料的应用，提出将单体建筑结构分解成两个受力功能不同、振动特性迥异的子系统，并通过阻尼器将二者连接起来，实现重要单体建筑高效耗能、在大震下主体结构不受损伤的目的。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型针对上述的问题，提供了一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系。
为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系，包括阻尼器、抗重力子系统和抗侧力子系统；
抗重力子系统包括竖直设置的若干根内框架柱和若干层水平设置的内框架梁层，内框架梁层的形状为十字架型，每层内框架梁层包括相互垂直设置的第一内框架梁机构和第二内框架梁机构，每层内框架梁层上铺设有楼板；所述第一内框架梁机构包括N根依次水平设置的第一一内框架梁、第一二内框架梁、第一三内框架梁、……、第一N-1内框架梁、第一N内框架梁,其中，N为正整数；第二内框架梁机构包括M根依次水平设置的第二一内框架梁、第二二内框架梁、第二三内框架梁、……、第二M-1内框架梁、第二M内框架梁，其中，M为正整数；
第一二内框架梁、第一三内框架梁、……、第一N-1内框架梁、第二二内框架梁、第二三内框架梁、……、第二M-1内框架梁的连接处均设置有内框架柱；
抗侧力子系统为中空的长方体框架，抗侧力子系统设置在抗重力子系统的外侧，所述抗重力子系统和抗侧力子系统通过阻尼器相连接。
进一步地，抗侧力子系统包括竖直设置的若干根外框架柱和若干层水平设置的长方形外框架梁层，外框架梁层由若干根首尾依次相连接的第三框架梁构成，每层外框架梁层内侧对应设置一个内框架梁层；外框架梁层与该内框架梁层在同一水平面上；若干层水平设置的外框架梁层通过外框架柱连接在一起；若干层外框架梁层构成一个中空的长方体外框架梁层单体，外框架梁层单体的每个侧面上设置有两根外框架支撑，两根外框架支撑分别设置在外框架梁层单体的每个侧面的的位置对角线上。
进一步地，每两层内框架梁层对应设置一层外框架梁层；每四层外框架梁层构成一个中空的长方体外框架梁层单体。
进一步地，阻尼器包括第一阻尼器和第二阻尼器，与外框架梁层高度相同的内框架梁层中的第一一内框架梁、第一N内框架梁与第二三内框架梁、……、第二M-2内框架梁的连接处均设置有第二阻尼器；第二一内框架梁、第二M内框架梁与第一三内框架梁、……、第一N-2内框架梁的连接处均设置有第二阻尼器；第二阻尼器的另一端分别与该层外框架梁层的第三框架梁相连接。
进一步地，内框架柱、第一内框架梁机构和第二内框架梁机构采用Q390钢、Q460钢或Q690钢。
进一步地，第一阻尼器采用杆状拉压型阻尼器，第二阻尼器采用平板式剪切型阻尼器。
与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：
1)本实用新型的功能分离型双重子系统协同减震结构体系，结构形式简单可靠，通过阻尼器将抗重力子系统和抗侧力子系统两种动力特性迥异、功能互补的子结构系统连接在一起形成一种性能优异的子结构协同减震结构体系。
2)布置在子系统间的阻尼器可有效耗散地震中输入结构的能量，降低结构体系在地震下的振动。结构遭受罕遇地震后，抗重力子系统和抗侧力子系统均保持弹性，仅需对受损的部分阻尼器进行修复或更换，确保建筑在震后的连续使用。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型功能分离型双重子系统协同减震结构体系的结构示意图；
图2是本实用新型功能分离型双重子系统协同减震结构体系的不带楼板的抗重力子系统的结构示意图；
图3是本实用新型功能分离型双重子系统协同减震结构体系的带楼板的抗重力子系统的结构示意图；
图4本实用新型功能分离型双重子系统协同减震结构体系的平面布置图；
图5本实用新型功能分离型双重子系统协同减震结构体系的抗侧力子系统的结构示意图；
图6是本实用新型功能分离型双重子系统协同减震结构体系的侧视图。
其中，1.内框架柱，2.内框架梁层，3.外框架柱，4.外框架梁层，5.外框架支撑，7.抗重力子系统，8.抗侧力子系统，9.第一阻尼器，10.第一内框架梁，10-1.第一一内框架梁，10-2.第一二内框架梁，10-3.第一三内框架梁，……，10-N-2.第一N-2内框架梁，10-N-1.第一N-1内框架梁，10-N.第一N内框架梁，11.第二内框架梁，11-1.第二一内框架梁，11-2.第二二内框架梁，11-3.第二三内框架梁，……，11-M-2.第二M-2内框架梁，11-M-1.第二M-1内框架梁，11-M.第二M内框架梁，12.楼板，13.第三框架梁，14.外框架梁层单体，15.第二阻尼器。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本实用新型公开了一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系，如图1所示，包括阻尼器、抗重力子系统7和抗侧力子系统8；
如图2、图3和图4所示，所述抗重力子系统7包括竖直设置的若干根内框架柱1和若干层水平设置的内框架梁层2，内框架梁层2的形状为十字架型，每层内框架梁层2包括相互垂直设置的第一内框架梁机构10和第二内框架梁机构11，每层内框架梁层2上铺设有楼板12；第一内框架梁机构10包括依次水平设置的第一一内框架梁10-1、第一二内框架梁10-2、第一三内框架梁10-3、……、第一N-1内框架梁10-N-1、第一N内框架梁10-N,其中，N为正整数；第二内框架梁机构11包括依次水平设置的第二一内框架梁11-1、第二二内框架梁11-2、第二三内框架梁11-3、……、第二M-1内框架梁11-M-1、第二M内框架梁11-M，其中，M为正整数；第一二内框架梁10-2、第一三内框架梁10-3、……、第一N-1内框架梁10-N-1、第二二内框架梁11-2、第二三内框架梁11-3、……、第二M-1内框架梁11-M-1的连接处均设置有内框架柱1；抗侧力子系统8为中空的长方体框架，抗侧力子系统8设置在抗重力子系统7的外侧，抗重力子系统7和抗侧力子系统8通过阻尼器相连接。
如图5和图6所示，抗侧力子系统8包括竖直设置的若干根外框架柱3和若干层水平设置的长方形外框架梁层4，外框架梁层4由若干根首尾依次相连接的第三框架梁13构成，每层外框架梁层4内侧对应设置一个内框架梁层2；外框架梁层4与该内框架梁层2在同一水平面上，内框架梁层2的层数大于外框架梁层4的层数通常是每两层内框架梁层2对应设置一层外框架梁层4；若干层水平设置的外框架梁层4通过外框架柱3连接在一起；若干层外框架梁层4构成一个中空的长方体外框架梁层单体14，通常是每四层外框架梁层4构成一个中空的长方体外框架梁层单体14；外框架梁层单体14的每个侧面上设置有两根外框架支撑5，两根外框架支撑5分别设置在外框架梁层单体14的每个侧面的的位置对角线上。
阻尼器包括第一阻尼器9和第二阻尼器15，每层的外框架梁层4的四个角分别设置有一个第一阻尼器9，与外框架梁层4高度相同的内框架梁层2中的第一二内框架梁10-2、第一N-1内框架梁10-N-1、第二二内框架梁11-2、第二M-1内框架梁11-M-1连接处分别与这四个第一阻尼器9的另一端相连接；
每层外框架梁层4对应的内框架梁层2中的第一一内框架梁10-1、第一N内框架梁10-N与第二三内框架梁11-3、……、第二M-2内框架梁11-N-2的连接处均设置有第二阻尼器15；第二一内框架梁11-1、第二M内框架梁11-M与第一三内框架梁10-3、……、第一N-2内框架梁10-N-2的连接处均设置有第二阻尼器15；第二阻尼器15的另一端分别与该层的第三框架梁13相连接。
内框架柱1、第一内框架梁机构10和第二内框架梁机构11采用Q390及更高强度的高强钢(如Q460、Q690、Q960等)加工而成，具有很大的侧向弹性变形能力。第一阻尼器9采用杆状拉压型阻尼器，第二阻尼器采用平板式剪切型阻尼器。
其中，抗重力子系统7和抗侧力子系统8采用彼此分离布置，连接在二者之间的阻尼器为主要振动耗能部件；抗重力子系统7承担建筑主要使用功能产生的重力荷载。
抗侧力子系统8仅承受结构自身重量，不承担内部建筑功能区域产生的重力荷载，且具有很高抗侧刚度，承受建筑遭受的主要风荷载和水平地震作用。抗重力子系统7和抗侧力子系统8采用彼此分离的布置方式。
本功能分离型双重子系统协同减震结构体系的工作原理如下：将结构的抗重力功能和抗侧力功能解耦，分别形成两个分离布置、动力特性迥异的子结构系统，即抗重力子系统7和抗侧力子系统8。两个子系统振动特性迥异：抗重力子系统7承担所有建筑功能区域的建筑重量，子系统相对柔而重，自振周期很长，可降低地震能量输入；抗侧力子系统8抵抗水平地震作用，仅具有外框架自重，子结构相对刚而轻，自振周期很短。由于二者振动的不同步，可以高效发挥连接二者的阻尼器的地震耗能作用。抗重力子系统采用了高强钢材料加工而成，确保其在振动过程中不发生损伤，维持内部建筑功能的安全。抗侧子系统8由于包含外框架支撑5而具有刚度大、变形小的特点，在大地震下仍可保护外部建筑玻璃幕墙、外墙等维护结构不因变形过大受破坏。另外，由于两个子系统功能简单、构造简洁，有利于简化设计和施工过程。该结构体系的设计目标是：在发生罕遇地震时，内、外框架均保持弹性，阻尼器耗散地震能量，建筑在震后可以继续使用；即使发生超出设计预期的大震，仍可更换受损的阻尼器，在地震后快速恢复使用。
上述说明示出并描述了实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离实用新型的精神和范围，则都应在实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系，其特征在于，包括阻尼器、抗重力子系统(7)和抗侧力子系统(8)；
所述抗重力子系统(7)包括竖直设置的若干根内框架柱(1)和若干层水平设置的内框架梁层(2)，内框架梁层(2)的形状为十字架型，每层内框架梁层(2)包括相互垂直设置的第一内框架梁机构(10)和第二内框架梁机构(11)，每层内框架梁层(2)上铺设有楼板(12)；所述第一内框架梁机构(10)包括N根依次水平设置的第一一内框架梁(10-1)、第一二内框架梁(10-2)、第一三内框架梁(10-3)、……、第一N-1内框架梁(10-N-1)、第一N内框架梁(10-N),其中，N为正整数；所述第二内框架梁机构(11)包括M根依次水平设置的第二一内框架梁(11-1)、第二二内框架梁(11-2)、第二三内框架梁(11-3)、……、第二M-1内框架梁(11-M-1)、第二M内框架梁(11-M)，其中，M为正整数；
第一二内框架梁(10-2)、第一三内框架梁(10-3)、……、第一N-1内框架梁(10-N-1)、第二二内框架梁(11-2)、第二三内框架梁(11-3)、……、第二M-1内框架梁(11-M-1)的连接处均设置有内框架柱(1)；
所述抗侧力子系统(8)为中空的长方体框架，抗侧力子系统(8)设置在抗重力子系统(7)的外侧，所述抗重力子系统(7)和抗侧力子系统(8)通过阻尼器相连接。
2.根据权利要求1所述的功能分离型双重子系统协同减震结构体系，其特征在于，所述抗侧力子系统(8)包括竖直设置的若干根外框架柱(3)和若干层水平设置的长方形外框架梁层(4)，外框架梁层(4)由若干根首尾依次相连接的第三框架梁(13)构成，每层外框架梁层(4)内侧对应设置一个内框架梁层(2)；外框架梁层(4)与该内框架梁层(2)在同一水平面上；若干层水平设置的外框架梁层(4)通过外框架柱(3)连接在一起；若干层若干层外框架梁层(4)构成一个中空的长方体外框架梁层单体(14)，外框架梁层单体(14)的每个侧面上设置有两根外框架支撑(5)，两根外框架支撑(5)分别设置在外框架梁层单体(14)的每个侧面的的位置对角线上。
3.根据权利要求2所述的功能分离型双重子系统协同减震结构体系，其特征在于，所述每两层内框架梁层(2)对应设置一层外框架梁层(4)；每四层外框架梁层(4)构成一个中空的长方体外框架梁层单体(14)。
4.根据权利要求1所述的功能分离型双重子系统协同减震结构体系，其特征在于，阻尼器包括第一阻尼器(9)和第二阻尼器(15)；
每层的外框架梁层(4)的四个角分别设置有一个第一阻尼器(9)，与外框架梁层(4)高度相同的内框架梁层(2)中的第一二内框架梁(10-2)、第一N-1内框架梁(10-N-1)、第二二内框架梁(11-2)、第二M-1内框架梁(11-M-1)连接处分别与这四个第一阻尼器(9)的另一端相连接；每层外框架梁层(4)对应的内框架梁层(2)中的第一一内框架梁(10-1)、第一N内框架梁(10-N)与第二三内框架梁(11-3)、……、第二M-2内框架梁(11-N-2)的连接处均设置有第二阻尼器(15)；第二一内框架梁(11-1)、第二M内框架梁(11-M)与第一三内框架梁(10-3)、……、第一N-2内框架梁(10-N-2)的连接处均设置有第二阻尼器(15)；第二阻尼器(15)的另一端分别与该层外框架梁层(4)的第三框架梁(13)相连接。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的功能分离型双重子系统协同减震结构体系，其特征在于，所述的内框架柱(1)、第一内框架梁机构(10)和第二内框架梁机构(11)采用Q390钢、Q460钢或Q690钢。
6.根据权利要求4所述的功能分离型双重子系统协同减震结构体系，其特征在于，第一阻尼器(9)采用杆状拉压型阻尼器，第二阻尼器(15)采用平板式剪切型阻尼器。
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| CN201720006992.8U CN206352339U (zh) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | 一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106759859A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-05-31 | 中国地震局工程力学研究所 | 一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系 |
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2017
- 2017-01-04 CN CN201720006992.8U patent/CN206352339U/zh active Active
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| CN106759859A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-05-31 | 中国地震局工程力学研究所 | 一种功能分离型双重子系统协同减震结构体系 |
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