CN207453080U - 一种伸臂桁架和框架-核心筒结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种伸臂桁架，其包括桁架本体，所述桁架本体的两端分别连接有铅芯橡胶阻尼器，所述铅芯橡胶阻尼器包括相互平行布置的第一连接板和第二连接板以及设置于所述第一连接板和第二连接板之间的复合弹性件，所述复合弹性件内部穿设有铅芯，所述铅芯与所述第一连接板垂直布置，且所述铅芯的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板相连接，所述第一连接板与所述桁架本体的端部固定连接。该伸臂桁架能够有效的避免结构刚度不连续，结构刚度突变现象的发生，使得框架‑核心筒结构具有较好的抗侧力能力，风振下疲劳性能好，又能在地震中有效耗散地震能量，达到消能减震目的。

Description

一种伸臂桁架和框架-核心筒结构

技术领域

本实用新型涉及一种伸臂桁架和框架-核心筒结构，其广泛适用于高层建筑结构抗震。

背景技术

框架-核心筒结构体系是国际上超高层建筑广泛采用的主流结构形式，由于结构过高，结构上部在侧向载荷(如风载)下容易产生过大的位移，因此在框架-核心筒结构体系中通常采用设置加强层的方法来控制结构侧向位移。所谓加强层即为核心筒与外层框架柱之间设置连接两者的桁架梁(也称伸臂桁架)的楼层，伸臂桁架连接于核心筒与框架柱之间可用于协调两者的受力与变形，形成空间受力机制，能使结构获得很好的抗侧力能力。但是刚性加强层会使结构刚度增大导致周期变短、地震力增大，同时使结构的上下刚度不连续，并在加强层附近发生明显的刚度突变，在地震作用下必然导致结构内力突变以及整体结构传力途径的改变，从而使结构的破坏较容易集中在加强层附近，形成薄弱层，不利于结构的抗震性能。

现有的额传统伸臂桁架当其加强层附近发生明显的刚度突变时，结构的破坏比较易于集中在加强层附近，形成薄弱层，不利于结构的抗震性能；装设黏滞阻尼器的伸臂桁架造价高，且存在阻尼器漏油导致功能失效的风险，装设防屈曲支撑长期往复荷载作用下，尤其在风荷载作用下，其耐疲劳性能较差，节点板容易破坏导致BRB失效；装设金属阻尼器的伸臂桁架长期往复荷载作用下，尤其在风荷载作用下，其耐疲劳性能较差；金属剪切型阻尼器同时承受拉、弯、剪复合作用时容易失稳破坏，在大震下反而给伸臂桁架带来了一定的安全隐患。因此，对现有的伸臂桁架构造进行改进，确保超高层建筑的安全，有效解决伸臂桁架处的刚度突变问题，使得该桁架在风振和/或地震作用下，刚度适中，且能大量地消耗能量，提高主体结构的抗震性能，对于实际的超高层结构的建设具有重要意义。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种伸臂桁架，该伸臂桁架能够有效的避免结构刚度不连续，结构刚度突变现象的发生，使得框架-核心筒结构具有较好的抗侧力能力，风振下疲劳性能好，又能在地震中有效耗散地震能量，达到消能减震目的。

于此相应，为解决上述问题，本实用新型还提供了一种安装有上述伸臂桁架的框架-核心筒结构，该框架-核心筒结构的耗能效率较高，减震效果较好，使用安全性和稳定性非常可靠。

基于此，本实用新型提出了一种伸臂桁架，其包括桁架本体，所述桁架本体的两端分别连接有铅芯橡胶阻尼器，所述铅芯橡胶阻尼器包括相互平行布置的第一连接板和第二连接板以及设置于所述第一连接板和第二连接板之间的复合弹性件，所述复合弹性件内部穿设有铅芯，所述铅芯与所述第一连接板垂直布置，且所述铅芯的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板相连接，所述第一连接板与所述桁架本体的端部固定连接。

可选的，所述桁架本体的端部设有第一定位板，所述第一定位板与所述桁架本体的端面相贴合，所述第一连接板与所述第一定位板固定连接。

可选的，所述第一连接板的两端设有第一连接孔，所述第一定位板上设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔，所述第一连接孔与所述第二连接孔内穿设有高强螺栓。

可选的，所述复合弹性件包括多块连接钢板和多块橡胶层，各所述连接钢板与各所述橡胶层依次交替相叠合，所述复合弹性件通过位于最外层的所述橡胶层与所述连接板固定连接。

进一步的，所述复合弹性件包括两块橡胶板，所述两块橡胶板分设在所述复合弹性件的两端，且所述连接钢板与所述橡胶层分别与所述橡胶板垂直相连接。

进一步的，所述铅芯包括铅芯本体和两个铅芯封盖，所述两个铅芯封盖分设于所述铅芯本体的两端，所述铅芯本体依次穿过所述连接钢板和所述橡胶层，且所述铅芯本体通过所述铅芯封盖与所述连接板固定连接。

可选的，所述铅芯本体的轴线经过所述复合弹性件的中心。

可选的，所述铅芯橡胶阻尼器为工字型结构。

本实用新型还提出了一种框架-核心筒结构，包括核心筒、两根框架柱和上述的伸臂桁架，所述两根框架柱分设于所述核心筒的两端侧，所述桁架本体沿所述核心筒的轴线方向穿设于所述核心筒内，且所述桁架本体通过所述铅芯橡胶阻尼器与所述框架柱相连接。

可选的，所述框架柱的侧面设有第二定位板，所述第二连接板与所述第二定位板固定连接。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型的伸臂桁架包括桁架本体，所述桁架本体的两端分别连接有铅芯橡胶阻尼器，该铅芯橡胶阻尼器能够在小地震和风振下为结构提供一定的附加刚度和阻尼，使整体结构具有良好的抗侧能力，能够在大地震中有效的耗散地震能量，达到效能减震的目的；所述铅芯橡胶阻尼器包括相互平行布置的第一连接板和第二连接板以及设置于所述第一连接板和第二连接板之间的复合弹性件，所述复合弹性件内部穿设有铅芯，所述铅芯与所述第一连接板垂直布置，且所述铅芯的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板相连接，通过将铅芯橡胶阻尼器内部铅芯的剪切和挤压变形耗能以及铅芯橡胶阻尼器的复合弹性件的剪切滞回变形耗能同时进行利用，提高铅芯橡胶阻尼器在该连梁构造内的耗能效率；所述铅芯橡胶阻尼器利用复合弹性件的约束力和内部铅芯的较低的屈服应力的特点，使得该铅芯橡胶阻尼器在受力终止时具有可恢复性，也具备适度的阻尼，有效的提高其耗能效果，由此能够很好的保护连梁构造的结构安全，使该连梁构造的结构稳定性更高；所述第一连接板与所述桁架本体的端部固定连接，该伸臂桁架能够通过铅芯橡胶阻尼器与其他外围框柱相连接，能够有效的避免加强层刚性过大造成结构的上下刚度不连续，结构刚度突变的现象发生，降低薄弱层形成的可能；该伸臂桁架的整体结构非常简单，生产和制造较为方便，成本较低，且在地震后能够得到有效的修复，为结构的可恢复性提供硬件保障，具有良好的经济性和可行性。

进一步的，所述桁架本体的端部设有第一定位板，所述第一定位板与所述桁架本体的端面相贴合，所述第一连接板与所述第一定位板固定连接，将铅芯橡胶阻尼器与桁架本体的端部之间的连接形式转化为两个板件之间的连接形式，安装更加方便和简单，所述第一连接板的两端设有第一连接孔，所述第一定位板上设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔，所述第一连接孔与所述第二连接孔内穿设有高强螺栓，实际工程中铅芯橡胶阻尼器与伸臂桁架之间的安装过程更加简单，避免对建筑使用功能的影响，且在地震后对铅芯橡胶阻尼器的修复和更换更加方便，极大地保证剪力墙连梁构造的可靠性和使用寿命。所述复合弹性件包括多块连接钢板、多块橡胶层和两块橡胶板，各所述连接钢板与各所述橡胶层依次交替相叠合，且所述复合弹性件通过两侧位于外侧的橡胶层分别与第一连接板和第二连接板固定连接，所述两块橡胶板分设在复合弹性件的两端，所述连接钢板和所述橡胶层均与所述橡胶板相连接，形成矩形的复合弹性件结构，连接简单；所述铅芯包括铅芯本体和铅芯封盖，所述两个铅芯封盖分设于所述铅芯本体的两端，所述铅芯本体穿过所述连接钢板和所述橡胶层，所述铅芯本体通过所述铅芯封盖与所述连接板固定连接，保证所述铅芯本体在弹性橡胶件内部连接的可靠性；所述铅芯橡胶阻尼器为一体成型的结构，生产和加工较为方便，使用简单，所述铅芯的轴线经过所述复合弹性件的中心，则所述铅芯能够产生更大的剪切和挤压变形耗能，使该铅芯橡胶阻尼器的使用效果更好；所述铅芯橡胶阻尼器采用工字型的结构，即整个铅芯橡胶阻尼器为对称结构，两侧的第一连接板和第二连接板能够将复合弹性件进行固定，保证铅芯橡胶阻尼器结构的稳定性。

进一步的，本实用新型的框架-核心筒结构包括核心筒、两根框架柱和上述的伸臂桁架，所述两根框架柱分设于所述核心筒的两端侧，所述桁架本体沿所述核心筒的轴线方向穿设于所述核心筒内，且所述桁架本体通过所述铅芯橡胶阻尼器与所述框架柱相连接，所述铅芯橡胶阻尼器在面内面外两个方向上具有相同的力学性能，在极限承载能力范围内能够同时承受拉压和剪切变形，不发生面外失稳，性能稳定；所述框架柱的侧面设有第二定位板，所述第二连接板与所述第二定位板固定连接，所述伸臂桁架与框架柱的连接方式非常简单，整体结构震后可修复，连接形式为为结构可恢复性提供硬件保障，具有良好的经济性与可行性。

附图说明

图1是本实用新型所述的框架-核心筒的整体结构示意图；

图2是图1中A处的放大结构示意图；

图3是本实施例所述的铅芯橡胶阻尼器的结构示意图；

图4是本实施例所述的伸臂桁架的第一种类型；

图5是本实施例所述的伸臂桁架的第二种类型；

图6是本实施例所述的伸臂桁架的第三种结构类型。

附图标记说明：

1、桁架本体，2、铅芯橡胶阻尼器，21、第一连接板，211、第一连接孔，22、第二连接板，221、第三连接孔，23、复合弹性件，231、连接钢板，232、橡胶层，233、橡胶板，24、铅芯，241、铅芯本体，242、铅芯封盖，3、第一定位板，31、第二连接孔，4、高强螺栓，5、核心筒，6、框架柱，7、第二定位板，71、第四连接孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

参见图1至图6，本优选实施例所述的伸臂桁架包括桁架本体1，所述桁架本体1的两端分别连接有铅芯橡胶阻尼器2，所述铅芯橡胶阻尼器2包括相互平行布置的第一连接板21和第二连接板22以及设置于所述第一连接板21和第二连接板22之间的复合弹性件23，所述复合弹性件23内部穿设有铅芯24，所述铅芯24与所述第一连接板21垂直布置，且所述铅芯24的两端分别与所述第一连接板21和所述第二连接板22相连接，所述第一连接板21与所述桁架本体1 的端部固定连接。

基于以上结构，使用该伸臂桁架进行工作时，通过设置在桁架本体1两端的铅芯橡胶阻尼器2将该伸臂桁架结构与外围框架进行连接，能够有效的避免加强层的刚性过大造成结构的上下刚度不连续和结构刚度突变现象的发生，降低薄弱层形成的可能，且铅芯橡胶阻尼器2能够在小地震和风振下为结构提供一定的附加刚度和阻尼，使结构具有良好的抗侧能力，在大地震中则能够有效的耗散地震能量，达到耗能减震的目的。复合弹性件23内穿设的铅芯24与第一连接板21垂直相连接，且铅芯24的两端分别连接第一连接板21和第二连接板22，该铅芯24能够增加铅芯橡胶阻尼器2早期的刚度，有利于控制风振以及抵抗地基微振动，长期风载荷下的耐疲劳性能较好，能够提高铅芯橡胶阻尼器2 整体的使用效果；铅芯橡胶阻尼器2内部的铅芯24具有剪切和挤压变形的能耗，复合弹性件23则具备剪切滞回变形的能耗，该伸臂桁架能够同时利用以上两种能耗，以提高自身的耗能效率；复合弹性件23具有较好的约束力，铅芯24具有较低的屈服应力，故而设置在桁架本体1两端的铅芯橡胶阻尼器2在受力终止时具有较好的回复性和适度的阻尼，增强铅芯橡胶阻尼器2自身的耗能效果，从而更好的保证伸臂桁架整体结构的稳定性，使该伸臂桁架在使用过程中的安全性更好。

其中，桁架本体1的端部设有第一定位板3，第一定位板3与桁架本体1的端面相贴合，第一连接板21与第一定位板3固定连接，将铅芯橡胶阻尼器2与伸臂桁架之间的连接转化为连接板之间的连接，使得二者的连接方式更加简单和可靠，第一连接板21和第一定位板3之间的固定连接形式可以是高强螺栓4 连接，也可以是其他连接方式，在本实施例中，第一连接板21的两端设有第一连接孔211，第一定位板3上设有与第一连接孔211相对应的第二连接孔31，且第一连接孔211与第二连接孔32内穿设有高强螺栓4，这种连接形式能够使得铅芯橡胶阻尼器2与桁架本体1之间的安装和拆卸都比较方便，便于工作人员对整个伸臂桁架进行维护和修复，在进行连接时也不会影响建筑结构的使用功能，便于震后对铅芯橡胶阻尼器2的更换和修理，有效的延长伸臂桁架的使用寿命。参见图4至图6，该伸臂桁架的桁架本体1的结构形式可以是单点中部连接式，即桁架本体1采用的是上下对称的结构形式，也可以是单点下部连接式，即桁架本体1的端部连接位置位于桁架本体1的框架的下部，也可以是单点上部连接式，即桁架本体1的端部连接位置位于桁架本体1的框架的上部，在实际生产使用时，对伸臂桁架的结构类型的选择当可按照实际的需要进行调整。

另外，复合弹性件23包括多块连接钢板231、多块橡胶层232和两块橡胶板233，各连接钢板231与各橡胶层232依次交替相叠合，且两侧设置于最外层的均为橡胶层233，复合弹性件23通过最外层的橡胶层232分别与第一连接板 21和第二连接板22相连接，两块橡胶板233分设在复合弹性件23的两端，且连接钢板231和橡胶层232均与橡胶板233垂直相连接，第一连接板21、第二连接板22、橡胶层232、连接钢板231、铅芯24和橡胶板233之间通过高温硫化的加工形式成一体的结构，即铅芯橡胶阻尼器2为一体成型的结构，连接方式非常简单，便于生产和加工，使用方便；铅芯24依次穿过连接钢板231和橡胶层232，铅芯24的轴线经过复合弹性件23的中心，设置在复合弹性件23的中部，耗能效果更好；铅芯24包括铅芯本体241和两个铅芯封盖242，两个铅芯封盖242分设于铅芯本体241的两端，铅芯本体241依次穿过连接钢板231 和橡胶层232，且铅芯本体241的两端通过铅芯封盖242分别与第一连接板21 和第二连接板22固定连接，铅芯封盖242能够保证铅芯本体241在复合弹性件 23内部的稳固连接，有效的避免地震时铅芯24在复合弹性件23内部发生晃动；在此需要说明的是，复合弹性件23的形状可以是圆柱状，也可以是方形柱状或矩形柱状等其他结构，即复合弹性件23的横截面积可以呈圆形、方形或矩形等其他形状。铅芯橡胶阻尼器2采用工字型的结构，即第一连接板21和第二连接板22的长度均长于复合弹性件23的长度，第一连接孔211设置于第一连接板 21的两端，方便铅芯橡胶阻尼器2进行高强螺栓4连接。

参见图1和图2，本实施例提出了一种安装有上述伸臂桁架的框架-核心筒结构，该框架-核心筒结构包括核心筒5、两根框架柱6和上述的伸臂桁架，所述两根框架柱6分设于所述核心筒5的两端侧，所述桁架本体1沿所述核心筒5 的轴线方向穿设于所述核心筒5内，且所述桁架本体1通过所述铅芯橡胶阻尼器2与所述框架柱6相连接，铅芯橡胶阻尼器2能够在面内面外两个方向上具有相同的力学性能，在极限承载能力范围内能够同时承受拉压和剪切变形，不发生面外失稳，性能稳定；框架柱6的侧面设有第二定位板7，第二连接板22 与第二定位板7固定连接，固定连接的形式可以是高强螺栓4连接，也可以是其他固定连接方式，第二连接板22上设有第三连接孔221，第二定位板7上设有与第三连接孔221相对应的第四连接孔71，第三连接孔221与第四连接孔71 内穿设有高强螺栓4，便于在框架-核心筒结构上对伸臂桁架进行修复、拆卸和更换，为整体结构的稳定性提供硬件保证，具有良好的经济性和可行性，且不会影响整体建筑的使用功能，为工作人员提供便利。

本实用新型的伸臂桁架包括桁架本体，所述桁架本体的两端分别连接有铅芯橡胶阻尼器，该铅芯橡胶阻尼器能够在小地震和风振下为结构提供一定的附加刚度和阻尼，使整体结构具有良好的抗侧能力，能够在大地震中有效的耗散地震能量，达到效能减震的目的；所述铅芯橡胶阻尼器包括相互平行布置的第一连接板和第二连接板以及设置于所述第一连接板和第二连接板之间的复合弹性件，所述复合弹性件内部穿设有铅芯，所述铅芯与所述第一连接板垂直布置，且所述铅芯的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板相连接，通过将铅芯橡胶阻尼器内部铅芯的剪切和挤压变形耗能以及铅芯橡胶阻尼器的复合弹性件的剪切滞回变形耗能同时进行利用，提高铅芯橡胶阻尼器在该连梁构造内的耗能效率；所述铅芯橡胶阻尼器利用复合弹性件的约束力和内部铅芯的较低的屈服应力的特点，使得该铅芯橡胶阻尼器在受力终止时具有可恢复性，也具备适度的阻尼，有效的提高其耗能效果，由此能够很好的保护连梁构造的结构安全，使该连梁构造的结构稳定性更高；所述第一连接板与所述桁架本体的端部固定连接，该伸臂桁架能够通过铅芯橡胶阻尼器与其他外围框柱相连接，能够有效的避免加强层刚性过大造成结构的上下刚度不连续，结构刚度突变的现象发生，降低薄弱层形成的可能；该伸臂桁架的整体结构非常简单，生产和制造较为方便，成本较低，且在地震后能够得到有效的修复，为结构的可恢复性提供硬件保障，具有良好的经济性和可行性。本实用新型提出的安装有该伸臂桁架的框架-核心筒结构的耗能效率较高，减震效果较好，使用安全性和稳定性非常可靠。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种伸臂桁架，其特征在于，包括桁架本体，所述桁架本体的两端分别连接有铅芯橡胶阻尼器，所述铅芯橡胶阻尼器包括相互平行布置的第一连接板和第二连接板以及设置于所述第一连接板和第二连接板之间的复合弹性件，所述复合弹性件内部穿设有铅芯，所述铅芯与所述第一连接板垂直布置，且所述铅芯的两端分别与所述第一连接板和所述第二连接板相连接，所述第一连接板与所述桁架本体的端部固定连接。

2.根据权利要求1所述的伸臂桁架，其特征在于，所述桁架本体的端部设有第一定位板，所述第一定位板与所述桁架本体的端面相贴合，所述第一连接板与所述第一定位板固定连接。

3.根据权利要求2所述的伸臂桁架，其特征在于，所述第一连接板的两端设有第一连接孔，所述第一定位板上设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔，所述第一连接孔与所述第二连接孔内穿设有高强螺栓。

4.根据权利要求1至3任一项所述的伸臂桁架，其特征在于，所述复合弹性件包括多块连接钢板和多块橡胶层，各所述连接钢板与各所述橡胶层依次交替相叠合，所述复合弹性件通过位于最外侧的所述橡胶层与所述连接板固定连接。

5.根据权利要求4所述的伸臂桁架，其特征在于，所述复合弹性件包括两块橡胶板，所述两块橡胶板分设在所述复合弹性件的两端，且所述连接钢板与所述橡胶层分别与所述橡胶板垂直相连接。

6.根据权利要求5所述的伸臂桁架，其特征在于，所述铅芯包括铅芯本体和两个铅芯封盖，所述两个铅芯封盖分设于所述铅芯本体的两端，所述铅芯本体依次穿过所述连接钢板和所述橡胶层，且所述铅芯本体通过所述铅芯封盖与所述连接板固定连接。

7.根据权利要求6所述的伸臂桁架，其特征在于，所述铅芯本体的轴线经过所述复合弹性件的中心。

8.根据权利要求7所述的伸臂桁架，其特征在于，所述铅芯橡胶阻尼器为工字型结构。

9.一种框架-核心筒结构，其特征在于，包括核心筒、两根框架柱和如权利要求1至8任一项所述的伸臂桁架，所述两根框架柱分设于所述核心筒的两端侧，所述桁架本体沿所述核心筒的轴线方向穿设于所述核心筒内，且所述桁架本体通过所述铅芯橡胶阻尼器与所述框架柱相连接。

10.根据权利要求9所述的框架-核心筒结构，其特征在于，所述框架柱的侧面设有第二定位板，所述第二连接板与所述第二定位板固定连接。