CN209637104U - 一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，包括核心筒和框架柱，还包括设在核心筒和框架柱之间的伸臂桁架；伸臂桁架的一端连接核心筒，伸臂桁架的另一端和框架柱之间设有翘板，翘板的中部两侧分别与伸臂桁架中部和框架柱铰接；在翘板上部与伸臂桁架上部之间以及翘板下部和伸臂桁架下部之间均设有黏滞阻尼器，黏滞阻尼器与翘板和伸臂桁架之间均为铰接。本实用新型将结构层间侧移在黏滞阻尼器两端进行有效放大，充分发挥阻尼器的耗能效率，提高风荷载和地震作用下结构的附加阻尼比，减震效果更好。
Description
技术领域
本实用新型属于土木结构工程领域，具体涉及一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统。
背景技术
超高层建筑框架-核心筒结构体系通常在建筑设备层(或避难层)设置伸臂桁架，形成刚性加强层，增强结构整体抗侧刚度和抗倾覆能力。但这样设置后，结构的整体刚度变大导致周期变短，地震作用增大，同时还会引起核心筒内力突变，形成薄弱层，致使核心筒破坏严重，后期修复难度大。为了解决上述结构抗震设计问题，需要对现有的伸臂桁架进行改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，克服现有超高层建筑框架-核心筒结构体系的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，包括核心筒和框架柱，还包括设在核心筒和框架柱之间的伸臂桁架；
所述伸臂桁架的一端连接核心筒，伸臂桁架的另一端和框架柱之间设有翘板，所述翘板的中部两侧分别与伸臂桁架中部和框架柱铰接；在翘板上部与伸臂桁架上部之间以及翘板下部和伸臂桁架下部之间均设有黏滞阻尼器，所述黏滞阻尼器与翘板和伸臂桁架之间均为铰接。
本实用新型还包括如下技术特征：
可选地，所述伸臂桁架包括横向的相互平行且位于同一竖直面内的上弦杆和下弦杆，在上弦杆和下弦杆之间设有交叉斜腹杆；
所述翘板包括围成菱形的四个斜杆以及设在该菱形一个对角线上的水平的横杆；
所述伸臂桁架和翘板均位于同一竖向平面内。
可选地，所述上弦杆和下弦杆之间的距离等于翘板的竖向长度；所述交叉斜腹杆的交叉节点与所述横杆在同一水平线上。
可选地，所述翘板包括上部两个斜杆相交处的上部节点、下部两个斜杆相交处的下部节点、左侧两个斜杆以及横杆相交处的左侧节点和右侧两个斜杆以及横杆相交处的右侧节点；
设在翘板上部与伸臂桁架上部之间的黏滞阻尼器连接上部节点和靠近翘板的上弦杆的端部；设在翘板下部与伸臂桁架下部之间的黏滞阻尼器连接下部节点和靠近翘板的下弦杆的端部。
可选地，在所述上部节点和下部节点的外侧均设有带耳板的端板；
在靠近翘板的上弦杆的端部和下弦杆的端部均设有带耳板的端板；设在翘板上部与伸臂桁架上部之间的黏滞阻尼器的两端分别通过螺栓与上部节点上的端板上的耳板铰接；设在翘板下部与伸臂桁架下部之间的黏滞阻尼器的两端分别通过螺栓与下部节点上的端板上的耳板铰接。
可选地，在所述左侧节点和右侧节点的外侧均设有耳板；
在所述框架柱上设有与左侧节点处的耳板对应且通过螺栓铰接的耳板，在交叉斜腹杆的交叉节点外侧设有与右侧节点处的耳板对应且通过螺栓铰接的耳板。
本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本实用新型在传统的刚性伸臂桁架中布置黏滞阻尼器形成一种带阻尼器的伸臂桁架(又称柔性加强层)，既解决刚性加强层带来的不利的抗震设计问题，充分发挥阻尼器的消能减震效果的同时，又可以发挥伸臂桁架的优势，将结构层间侧移在阻尼器两端进行有效放大，充分发挥阻尼器的耗能效率，提高风荷载和地震作用下结构的附加阻尼比，减震效果更好。
(Ⅱ)超高层建筑中，在地震和风荷载作用下，当内部核心筒发生弯曲变形时，结构产生层间位移，带动伸臂桁架外端部上下运动，产生竖向变形，该竖向变形通过翘板再次将位移放大到黏滞阻尼器两端，本实用新型最终使层间位移传递到阻尼器的两端，逐步实现逐级放大的功能，当跨层布置时，可大幅提高放大作用。
(Ⅲ)本实用新型相对于黏滞阻尼器和伸臂桁架直接组合，在超高层建筑中布置相同数量和相同阻尼器参数时，这种装置更能增大阻尼器的耗能，提高地震和风荷载作用下结构的附加阻尼比，保证结构的安全。
附图说明
图1中，图1.1为现有技术的伸臂桁架结构的对角支撑布置形式；图1.2为现有技术的伸臂桁架结构的套索布置形式；图1.3为现有技术的伸臂桁架结构的竖向布置形式；图1.4为现有技术的伸臂桁架结构的人字支撑布置形式；
图2为本实用新型的整体结构示意图。
图3为本实用新型的图1中的一个伸臂桁架的安装示意图的俯视图。
图4为本实用新型的一个伸臂桁架结构示意图。
图5为黏滞阻尼器产生位移的示意图一，其中，实线表示未变形时的各杆件所在位置，虚线表示变形以后的各杆件所在位置。
图6为黏滞阻尼器产生位移的示意图二，其中，实线表示未变形时的各杆件所在位置，虚线表示变形以后的各杆件所在位置。
图中各个标号的含义为：1-核心筒，2-框架柱，3-伸臂桁架，4-翘板，5-黏滞阻尼器；
31-上弦杆，32-下弦杆，33-交叉斜腹杆；
41-斜杆，42-横杆。
具体实施方式
随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快，超高层建筑发展迅速。在地震和风荷载作用下，建筑本身消耗的能量比较有限，目前普遍采用消能减震技术来耗散或吸收地震输入结构中的能量。黏滞阻尼器因能有效提高结构的抗震性能和经济性，已逐渐应用于超高层建筑设计中，但阻尼器的布置方式对其工作效率影响很大，通常用位移放大系数来判断阻尼器工作效率的好坏，现有技术的伸臂桁架结构布置形式主要有对角支撑(见图1.1)、套索布置机构(见图1.2)、伸臂桁架端部竖向布置(见图1.3)和人字支撑机构(见图1.4)，对角支撑、套索布置机构和人字支撑是利用结构层间剪切变形来发挥阻尼器的作用，位移放大系数，放大系数过小，减震效果不佳。要想要达到比较理想的减震效果需要布置较多数量的阻尼器。而这样又提高了工程造价，不太经济。而加强层中在伸臂桁架端部竖向布置黏滞阻尼器是利用结构弯曲变形来发挥阻尼器的作用，但还不能充分发挥阻尼器的消能减震效果。本实用新型将结构层间侧移在黏滞阻尼器两端进行有效放大，充分发挥阻尼器的耗能效率，提高风荷载和地震作用下结构的附加阻尼比，减震效果更好。
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
实施例1：
遵从上述技术方案，如图2至图6所示，本实施例给出一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，包括核心筒1和框架柱2，还包括设在核心筒1和框架柱2之间的伸臂桁架3；伸臂桁架3的一端连接核心筒1，伸臂桁架3的另一端和框架柱2之间设有翘板4，翘板4的中部两侧分别与伸臂桁架3中部和框架柱2铰接；在翘板4上部与伸臂桁架3上部之间以及翘板4下部和伸臂桁架3下部之间均设有黏滞阻尼器5，黏滞阻尼器5与翘板4和伸臂桁架3之间均为铰接。通过上述技术方案，在传统的刚性伸臂桁架中布置黏滞阻尼器形成一种带阻尼器的伸臂桁架(又称柔性加强层)，既解决刚性加强层带来的不利的抗震设计问题，充分发挥阻尼器的消能减震效果的同时，又可以发挥伸臂桁架的优势，将结构层间侧移在阻尼器两端进行有效放大，充分发挥阻尼器的耗能效率，提高风荷载和地震作用下结构的附加阻尼比，减震效果更好。
伸臂桁架3包括横向的相互平行且位于同一竖直面内的上弦杆31和下弦杆32，在上弦杆31和下弦杆32之间设有交叉斜腹杆33；翘板4包括围成菱形的四个斜杆41以及设在该菱形一个对角线上的水平的横杆42；伸臂桁架3和翘板4均位于同一竖向平面内。
具体的，上弦杆31和下弦杆32之间的距离等于翘板4的竖向长度；交叉斜腹杆33的交叉节点与横杆42在同一水平线上。
翘板4包括上部两个斜杆41相交处的上部节点、下部两个斜杆41相交处的下部节点、左侧两个斜杆41以及横杆42相交处的左侧节点和右侧两个斜杆41以及横杆42相交处的右侧节点；设在翘板4上部与伸臂桁架3上部之间的黏滞阻尼器5连接上部节点和靠近翘板4的上弦杆31的端部；设在翘板4下部与伸臂桁架3下部之间的黏滞阻尼器5连接下部节点和靠近翘板4的下弦杆32的端部。
在上部节点和下部节点的外侧均设有带耳板的端板；在靠近翘板4的上弦杆31的端部和下弦杆32的端部均设有带耳板的端板；设在翘板4上部与伸臂桁架3上部之间的黏滞阻尼器5的两端分别通过螺栓与上部节点上的端板上的耳板铰接；设在翘板4下部与伸臂桁架3下部之间的黏滞阻尼器5的两端分别通过螺栓与下部节点上的端板上的耳板铰接。
在左侧节点和右侧节点的外侧均设有耳板；在框架柱2上设有与左侧节点处的耳板对应且通过螺栓铰接的耳板，在交叉斜腹杆33的交叉节点外侧设有与右侧节点处的耳板对应且通过螺栓铰接的耳板。
图5和图6为本实用新型中的黏滞阻尼器产生位移时，实线表示未变形时的各杆件所在位置，虚线表示变形以后的各杆件所在位置。
Claims (6)
1.一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，包括核心筒(1)和框架柱(2)，其特征在于，还包括设在核心筒(1)和框架柱(2)之间的伸臂桁架(3)；
所述伸臂桁架(3)的一端连接核心筒(1)，伸臂桁架(3)的另一端和框架柱(2)之间设有翘板(4)，所述翘板(4)的中部两侧分别与伸臂桁架(3)中部和框架柱(2)铰接；在翘板(4)上部与伸臂桁架(3)上部之间以及翘板(4)下部和伸臂桁架(3)下部之间均设有黏滞阻尼器(5)，所述黏滞阻尼器(5)与翘板(4)和伸臂桁架(3)之间均为铰接。
2.如权利要求1所述的翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，其特征在于，所述伸臂桁架(3)包括横向的相互平行且位于同一竖直面内的上弦杆(31)和下弦杆(32)，在上弦杆(31)和下弦杆(32)之间设有交叉斜腹杆(33)；
所述翘板(4)包括围成菱形的四个斜杆(41)以及设在该菱形一个对角线上的水平的横杆(42)；
所述伸臂桁架(3)和翘板(4)均位于同一竖向平面内。
3.如权利要求2所述的翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，其特征在于，所述上弦杆(31)和下弦杆(32)之间的距离等于翘板(4)的竖向长度；所述交叉斜腹杆(33)的交叉节点与所述横杆(42)在同一水平线上。
4.如权利要求2所述的翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，其特征在于，所述翘板(4)包括上部两个斜杆(41)相交处的上部节点、下部两个斜杆(41)相交处的下部节点、左侧两个斜杆(41)以及横杆(42)相交处的左侧节点和右侧两个斜杆(41)以及横杆(42)相交处的右侧节点；
设在翘板(4)上部与伸臂桁架(3)上部之间的黏滞阻尼器(5)连接上部节点和靠近翘板(4)的上弦杆(31)的端部；设在翘板(4)下部与伸臂桁架(3)下部之间的黏滞阻尼器(5)连接下部节点和靠近翘板(4)的下弦杆(32)的端部。
5.如权利要求4所述的翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，其特征在于，在所述上部节点和下部节点的外侧均设有带耳板的端板；
在靠近翘板(4)的上弦杆(31)的端部和下弦杆(32)的端部均设有带耳板的端板；设在翘板(4)上部与伸臂桁架(3)上部之间的黏滞阻尼器(5)的两端分别通过螺栓与上部节点上的端板上的耳板铰接；设在翘板(4)下部与伸臂桁架(3)下部之间的黏滞阻尼器(5)的两端分别通过螺栓与下部节点上的端板上的耳板铰接。
6.如权利要求4所述的翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，其特征在于，在所述左侧节点和右侧节点的外侧均设有耳板；
在所述框架柱(2)上设有与左侧节点处的耳板对应且通过螺栓铰接的耳板，在交叉斜腹杆(33)的交叉节点外侧设有与右侧节点处的耳板对应且通过螺栓铰接的耳板。
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