CN216587112U - 一种高位聚合阻尼减震结构体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高位聚合阻尼减震结构体系，属于高层、超高层结构抗震、减震技术领域。解决了高层建筑结构受地震和风振的影响，阻尼器所能够布置的位置受限，所在阻尼器布置位置相对变形较小使得减震耗能性能不能充分发挥的技术问题。其技术方案为：一种高位聚合阻尼减震结构体系，包括外部主框架、内部强核心部件、上部悬挂副框架、刚性连接件、耗能组件和承载结构，外部主框架与内部强核心部件下段通过水平滑动组件连接。本实用新型的有益效果为：本实用新型将结构的变形集中于较高的某一层，进一步增大耗能系统的位移，减少阻尼元件用量，进一步降低减震成本。

Description

一种高位聚合阻尼减震结构体系

技术领域

本实用新型涉及高层、超高层结构抗震、减震技术领域，尤其涉及一种高位聚合阻尼减震结构体系。

背景技术

目前，高层建筑结构设计中地震和风振是影响结构设计的两个重要因素，解决此问题最经济有效的方法即采用消能减震技术，但由于高层建筑自身结构体系，如框架—筒体结构有着刚度较大的特点，在多遇地震下层间变形相对较小，或受某些特定的条件限制，如与重要设备冲突时，阻尼器所能够布置的位置受限，因所在阻尼器布置位置相对变形较小使得减震耗能性能不能充分发挥。传统阻尼器布置形式，如逐层分布、顶层悬挂TMD，工作效率低，通常需要逐层分布式布置较多的阻尼器才能满足需求，导致增加工程造价，影响建筑使用功能。

如何解决上述技术问题为本实用新型面临的课题。

实用新型内容

为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高位聚合阻尼减震结构体系，针对高层建筑结构因层间变形小限制了阻尼器发挥能效及结构减震效果较差的问题而提出的，通过对结构上部增设聚合阻尼系统实现了结构分区，充分利用内部强核心部件和外部主框架侧向变形能力差，集中布设聚合阻尼系统，从而降低结构整体的地震反应。

本实用新型是通过如下措施实现的：一种高位聚合阻尼减震结构体系，包括外部主框架、内部强核心部件、上部悬挂副框架、刚性连接件，所述高位聚合阻尼减震结构体系还包括耗能组件和承载结构，所述外部主框架与内部强核心部件下段通过水平滑动组件连接，所述上部悬挂副框架与所述外部主框架通过刚性连接件相连接，所述承载结构设置在所述上部悬挂副框架与内部强核心部件之间，用于传递竖直方向荷载和限制水平位移，所述耗能组件集中布置于所述上部悬挂副框架与内部强核心部件之间，用于对内部强核心部件和外部主框架侧向变形形成高位变形集中区域的水平方向能量耗散。

进一步地，所述外部主框架主要承担竖向荷载，以及建筑大部分的使用功能，并提供一定的抗侧刚度。

进一步地，所述内部强核心部件底部与地面固定，其两侧与所述外部主框架通过所述水平滑动组件搭接；其中，内部强核心部件主要承担竖向荷载，并提供结构分区处的位移变形差。

进一步地，所述上部悬挂副框架可为钢框架或混凝土框架，主要用于控制下部对应的外部主框架各楼层均匀变形，提高结构的延性，抑止薄弱层的产生，其高度不确定，可根据实际工程确定其需要的上部悬挂副框架高度。

进一步地，所述耗能组件为粘滞阻尼墙，将内部强核心部件和外部主框架侧向变形能力不同形成高位变形集中区域，集中布设在粘滞阻尼墙上用于减震耗能；

或所述耗能组件为粘滞阻尼墙或黏滞阻尼器或金属阻尼器。

进一步地，高位连接耗能减震而机构体系中采用的聚合阻尼系统由耗能组件和承载结构两部分组成，承载结构主要负责传递上部荷载，同时具有水平位移限位作用，耗能组件是利用内部强核心部件和上部悬挂副框架的变形能力差，将外部激励集中耗散在聚合阻尼系统中。

进一步地，所述承载结构为橡胶支座，所述橡胶支座由钢板与橡胶叠层硫化形成，具有较高的竖向刚度，水平刚度相对较小，用于传递上部荷载与一定的限制水平位移的作用；

或所述承载结构为具有较大变形的滑动支座，所述滑动支座包括上支座、下支座和滑块，所述上支座的凹弧曲面与所述下支座的凹弧曲面相对设置，所述滑块滑动设置在所述上支座凹弧曲面与所述下支座凹弧曲面之间用于传递上部荷载与限制水平位移。

进一步地，所述水平滑动组件包括连接在外部主框架内侧的L型固定座、连接在所述内部强核心部件下段且与所述L型固定座相互扣合的移动卡座、以及设置在所述L型固定座与所述移动卡座之间，且用于限制L型固定座与移动卡座之间相对位置的回位拉簧或弹性钢板。

进一步地，所述刚性连接件为可拆卸式连接件或不可拆卸式连接件，其中，可拆卸式连接件为螺栓或卡箍，不可拆卸式连接件为锁定的焊接件；其中，刚性连接件连接外部主框架与对应的上部悬挂副框架，在实际建筑中，楼板可以起到刚性连杆的作用。

进一步地，高位聚合阻尼减震结构体系通过对结构上部分段增设聚合阻尼系统实现了结构分区，能够充分利用内部强核心部件和外部主框架侧向变形能力差，以布设于变形集中位置的聚合阻尼系统作为耗能系统，从而降低结构整体的地震反应；其中，耗能系统可以为速度型油阻尼器、黏滞阻尼器、粘滞阻尼墙、以及摩擦型阻尼器、位移型金属阻尼器等。

所述外部主框架主要承担竖向荷载，以及建筑大部分的使用功能，并提供一定的抗侧刚度；内部强核心部件主要承担竖向荷载，并提供结构分区处的位移变形差；上部悬挂副框架主要用于控制下部对应主框架各楼层均匀变形，提高结构的延性，抑止薄弱层的产生。

聚合阻尼系统由两部分组成，承载结构主要负责传递上部荷载，同时具有水平位移限位作用，耗能组件利用上部悬挂副框架与内部强核心部件的变形能力差，将外部激励集中耗散在聚合阻尼系统中；刚性连箭连接外部主框架与对应的上部悬挂副框架，在实际建筑中，楼板可以起到刚性连的作用。

相较于传统框架核心筒结构，通过在上部楼层位置增设聚合阻尼系统，将整体结构区分为两部分：

上部悬挂副框架由上部副悬挂框架、内部支撑结构、上部主框架结构及对应楼层的刚性连件组成；上部支撑悬挂框架结构抗侧刚度较大，可以减小其在地震作用下的变形，与聚合阻尼系统协同工作，抑制“鞭梢效应”，提高整体结构的抗侧刚度与承载力。

下部聚合阻尼消能结构由内部强核心部件与下部的外部主框架相互分离组成，内部强核心部件的侧向变形能力小，外部主框架侧向变形能力稍大，在分段处形成相对位移差，能够充分发挥减震的作用，高效耗能的同时将塑性损伤集中于局部区域，下部聚合阻尼消能结构可以消弱对上部悬挂副框架的输入激励，进而减少外部主框架的地震响应。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)、本实用新型高楼层的上部支撑悬挂框架结构由外部主框架、内部强核心部件、上部悬挂副框架、耗能组件和承载结构及对应楼层的刚性连接件组成，上部悬挂副框架的抗侧刚度较大，可以减小其在地震作用下的变形，与聚合阻尼系统协同工作，抑制“鞭梢效应”，提高整体结构的抗侧刚度与承载力。

(2)、本实用新型下部的聚合阻尼系统，由内部强核心部件与下部的外部主框架相互分离组成，内部强核心部件的侧向变形能力小，外部主框架侧向变形能力稍大，在分段处形成相对位移差，能够充分发挥减震的作用，高效耗能的同时将塑性损伤集中于局部区域，下部的聚合阻尼系统可以消弱对上部悬挂副框架的输入激励，进而减少外部主框架的地震响应。

(3)、本实用新型的耗能组件集中布置于上部悬挂副框架与内部强核心部件之间，用于对内部强核心部件和外部主框架侧向变形形成高位变形集中区域的水平方向能量耗散；

(4)、本实用新型的承载结构设置在上部悬挂副框架与内部强核心部件之间，用于传递竖直方向荷载和限制水平位移；

(5)、本实用新型解决了传统高层常用结构体系侧向刚度大，层间有效位移小，阻尼器工作效率低的问题。

(6)、本实用新型将耗能系统集中布置于某一层，便于检修与更换，且不影响建筑物其他结构的使用。

(7)、本实用新型将结构的变形集中于较高的某一层，进一步增大耗能系统的位移，减少阻尼元件用量，进一步降低减震成本。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为图1中A区局部放大结构示意图一。

图3为图1中A区局部放大结构示意图二。

图4为图1中A区局部放大结构示意图三。

图5为图1中A区局部放大结构示意图四。

图6为图中B区局部放大结构示意图。

图7为本实用新型中耗能组件的结构示意图一。

图8为本实用新型中耗能组件的结构示意图二。

图9为本实用新型实施例中减震架的结构示意图。

图10为本实用新型实施例中弹性元件的结构示意图。

图11为本实用新型实施例中垫板元件的结构示意图。

图12为本实用新型实施例中承载结构的结构示意图。

图13为本实用新型实施例中承载结构局部结构示意图。

图14为本实用新型实施例中弹性支撑元件的结构示意图。

其中，附图标记为：

1、外部主框架；

2、内部强核心部件；

3、上部悬挂副框架；

4、刚性连接件；

5、耗能组件；

6、承载结构；

7、水平滑动组件；70、L型固定座；71、移动卡座；72、回位拉簧。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参见图1、图2及图6，本实用新型提供其技术方案为，一种高位聚合阻尼减震结构体系，一种高位聚合阻尼减震结构体系，包括外部主框架1、内部强核心部件2、上部悬挂副框架3、刚性连接件4，高位聚合阻尼减震结构体系还包括耗能组件5和承载结构6，外部主框架1与内部强核心部件2下段通过水平滑动组件7连接，上部悬挂副框架3与外部主框架1通过刚性连接件4相连接，承载结构6设置在上部悬挂副框架3与内部强核心部件2 之间，用于传递竖直方向荷载和限制水平位移，耗能组件5集中布置于上部悬挂副框架3 与内部强核心部件2之间，用于对内部强核心部件2和外部主框架1侧向变形形成高位变形集中区域的水平方向能量耗散。

优选地，外部主框架1主要承担竖向荷载，以及建筑大部分的使用功能，并提供一定的抗侧刚度。

优选地，内部强核心部件2底部与地面固定，其两侧与外部主框架1通过水平滑动组件7搭接；其中，内部强核心部件2主要承担竖向荷载，并提供结构分区处的位移变形差。

优选地，上部悬挂副框架3可为钢框架或混凝土框架，主要用于控制下部对应的外部主框架1各楼层均匀变形，提高结构的延性，抑止薄弱层的产生，其高度不确定，可根据实际工程确定其需要的上部悬挂副框架3高度。

优选地，耗能组件5为粘滞阻尼墙，将内部强核心部件2和外部主框架1侧向变形能力不同形成高位变形集中区域，集中布设在粘滞阻尼墙上用于减震耗能。

优选地，高位连接耗能减震而机构体系中采用的聚合阻尼系统由耗能组件5和承载结构6两部分组成，承载结构6主要负责传递上部荷载，同时具有水平位移限位作用，耗能组件5是利用内部强核心部件2和上部悬挂副框架3的变形能力差，将外部激励集中耗散在聚合阻尼系统中。

优选地，承载结构6为橡胶支座，所述橡胶支座由钢板与橡胶叠层硫化形成，具有较高的竖向刚度，水平刚度相对较小，用于传递上部荷载与一定的限制水平位移的作用。

优选地，水平滑动组件7包括连接在外部主框架1内侧的L型固定座70、连接在内部强核心部件2下段且与L型固定座70相互扣合的移动卡座71、以及设置在L型固定座70 与移动卡座71之间，且用于限制L型固定座70与移动卡座71之间相对位置的回位拉簧72 或弹性钢板。

优选地，刚性连接件4为螺栓连接；其中，刚性连接件4连接外部主框架1与对应的上部悬挂副框架3，在实际建筑中，楼板可以起到刚性连杆的作用。

优选地，高位聚合阻尼减震结构体系通过对结构上部分段增设聚合阻尼系统实现了结构分区，能够充分利用内部强核心部件2和外部主框架1侧向变形能力差，以布设于变形集中位置的聚合阻尼系统作为耗能系统，从而降低结构整体的地震反应；其中，耗能系统可以为速度型油阻尼器、黏滞阻尼器、粘滞阻尼墙、以及摩擦型阻尼器、位移型金属阻尼器等。

本实用新型的工作原理如下：

外部主框架1主要承担竖向荷载，以及建筑大部分的使用功能，并提供一定的抗侧刚度；内部强核心部件2主要承担竖向荷载，并提供结构分区处的位移变形差；上部悬挂副框架3主要用于控制下部对应主框架各楼层均匀变形，提高结构的延性，抑止薄弱层的产生。

聚合阻尼系统由两部分组成，承载结构6主要负责传递上部荷载，同时具有水平位移限位作用，耗能组件5利用上部悬挂副框架3与内部强核心部件2的变形能力差，将外部激励集中耗散在聚合阻尼系统中；刚性连箭4连接外部主框架1与对应的上部悬挂副框架3，在实际建筑中，楼板可以起到刚性连的作用。

相较于传统框架核心筒结构，通过在上部楼层位置增设聚合阻尼系统，将整体结构区分为两部分：

上部悬挂副框架3由上部副悬挂框架、内部支撑结构、上部主框架结构及对应楼层的刚性连件4组成；上部支撑悬挂框架结构抗侧刚度较大，可以减小其在地震作用下的变形，与聚合阻尼系统协同工作，抑制“鞭梢效应”，提高整体结构的抗侧刚度与承载力。

下部聚合阻尼消能结构由内部强核心部件2与下部的外部主框架1相互分离组成，内部强核心部件2的侧向变形能力小，外部主框架1侧向变形能力稍大，在分段处形成相对位移差，能够充分发挥减震的作用，高效耗能的同时将塑性损伤集中于局部区域，下部聚合阻尼消能结构可以消弱对上部悬挂副框架3的输入激励，进而减少外部主框架1的地震响应。

实施例2

参见图1、图3、图4、图5及图6，本实用新型提供其技术方案为，一种高位聚合阻尼减震结构体系，一种高位聚合阻尼减震结构体系，包括外部主框架1、内部强核心部件2、上部悬挂副框架3、刚性连接件4，高位聚合阻尼减震结构体系还包括耗能组件5和承载结构6，外部主框架1与内部强核心部件2下段通过水平滑动组件7连接，上部悬挂副框架3 与外部主框架1通过刚性连接件4相连接，承载结构6设置在上部悬挂副框架3与内部强核心部件2之间，用于传递竖直方向荷载和限制水平位移，耗能组件5集中布置于上部悬挂副框架3与内部强核心部件2之间，用于对内部强核心部件2和外部主框架1侧向变形形成高位变形集中区域的水平方向能量耗散。

优选地，外部主框架1主要承担竖向荷载，以及建筑大部分的使用功能，并提供一定的抗侧刚度。

优选地，内部强核心部件2底部与地面固定，其两侧与外部主框架1通过水平滑动组件7搭接；其中，内部强核心部件2主要承担竖向荷载，并提供结构分区处的位移变形差。

优选地，上部悬挂副框架3可为钢框架或混凝土框架，主要用于控制下部对应的外部主框架1各楼层均匀变形，提高结构的延性，抑止薄弱层的产生，其高度不确定，可根据实际工程确定其需要的上部悬挂副框架3高度。

优选地，耗能组件5为粘滞阻尼墙如图3所示，黏滞阻尼器如图4所示，金属阻尼器如图5所示，将内部强核心部件2和外部主框架1侧向变形能力不同形成高位变形集中区域，集中布设在粘滞阻尼墙上用于减震耗能。

所述承载结构6为滑动支座，所述滑动支座包括上支座、下支座和滑块，所述上支座的凹弧曲面与所述下支座的凹弧曲面相对设置，所述滑块滑动设置在所述上支座凹弧曲面与所述下支座凹弧曲面之间，用于传递上部荷载与限制水平位移。

优选地，高位连接耗能减震而机构体系中采用的聚合阻尼系统由耗能组件5和承载结构6两部分组成，承载结构6主要负责传递上部荷载，同时具有水平位移限位作用，耗能组件5是利用内部强核心部件2和上部悬挂副框架3的变形能力差，将外部激励集中耗散在聚合阻尼系统中。

优选地，承载结构6为橡胶支座，所述橡胶支座由钢板与橡胶叠层硫化形成，具有较高的竖向刚度，水平刚度相对较小，用于传递上部荷载与一定的限制水平位移的作用；

优选地，水平滑动组件7包括连接在外部主框架1内侧的L型固定座70、连接在内部强核心部件2下段且与L型固定座70相互扣合的移动卡座71、以及设置在L型固定座70 与移动卡座71之间，且用于限制L型固定座70与移动卡座71之间相对位置的回位拉簧72 或弹性钢板。

优选地，刚性连接件4为螺栓连接；其中，刚性连接件4连接外部主框架1与对应的上部悬挂副框架3，在实际建筑中，楼板可以起到刚性连杆的作用。

优选地，高位聚合阻尼减震结构体系通过对结构上部分段增设聚合阻尼系统实现了结构分区，能够充分利用内部强核心部件2和外部主框架1侧向变形能力差，以布设于变形集中位置的聚合阻尼系统作为耗能系统，从而降低结构整体的地震反应；其中，耗能系统可以为速度型油阻尼器、黏滞阻尼器、粘滞阻尼墙、以及摩擦型阻尼器、位移型金属阻尼器等。

本实用新型的工作原理如下：

外部主框架1主要承担竖向荷载，以及建筑大部分的使用功能，并提供一定的抗侧刚度；内部强核心部件2主要承担竖向荷载，并提供结构分区处的位移变形差；上部悬挂副框架3主要用于控制下部对应主框架各楼层均匀变形，提高结构的延性，抑止薄弱层的产生。

聚合阻尼系统由两部分组成，承载结构6主要负责传递上部荷载，同时具有水平位移限位作用，耗能组件5利用上部悬挂副框架3与内部强核心部件2的变形能力差，将外部激励集中耗散在聚合阻尼系统中；刚性连箭4连接外部主框架1与对应的上部悬挂副框架3，在实际建筑中，楼板可以起到刚性连的作用。

相较于传统框架核心筒结构，通过在上部楼层位置增设聚合阻尼系统，将整体结构区分为两部分：

上部悬挂副框架3由上部副悬挂框架、内部支撑结构、上部主框架结构及对应楼层的刚性连件4组成；上部支撑悬挂框架结构抗侧刚度较大，可以减小其在地震作用下的变形，与聚合阻尼系统协同工作，抑制“鞭梢效应”，提高整体结构的抗侧刚度与承载力。

下部聚合阻尼消能结构由内部强核心部件2与下部的外部主框架1相互分离组成，内部强核心部件2的侧向变形能力小，外部主框架1侧向变形能力稍大，在分段处形成相对位移差，能够充分发挥减震的作用，高效耗能的同时将塑性损伤集中于局部区域，下部聚合阻尼消能结构可以消弱对上部悬挂副框架3的输入激励，进而减少外部主框架1的地震响应。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高位聚合阻尼减震结构体系，包括外部主框架(1)、内部强核心部件(2)、上部悬挂副框架(3)、刚性连接件(4)，其特征在于：所述高位聚合阻尼减震结构体系还包括耗能组件(5)和承载结构(6)，所述外部主框架(1)与内部强核心部件(2)下段通过水平滑动组件(7)连接，所述上部悬挂副框架(3)与所述外部主框架(1)通过刚性连接件(4)相连接，所述承载结构(6)设置在所述上部悬挂副框架(3)与内部强核心部件(2)之间，用于传递竖直方向荷载和限制水平位移，所述耗能组件(5)集中布置于所述上部悬挂副框架(3)与内部强核心部件(2)之间，用于对内部强核心部件(2)和外部主框架(1)侧向变形形成高位变形集中区域的水平方向能量耗散；

所述水平滑动组件(7)包括连接在外部主框架(1)内侧的L型固定座(70)、连接在所述内部强核心部件(2)下段且与所述L型固定座(70)相互扣合的移动卡座(71)、以及设置在所述L型固定座(70)与所述移动卡座(71)之间，且用于限制L型固定座(70)与移动卡座(71)之间相对位置的回位拉簧(72)或弹性钢板。

2.根据权利要求1所述的高位聚合阻尼减震结构体系，其特征在于，所述耗能组件(5)为粘滞阻尼墙，将内部强核心部件(2)和外部主框架(1)侧向变形能力不同形成高位变形集中区域，集中布设在粘滞阻尼墙上用于减震耗能；

或所述耗能组件(5)为粘滞阻尼墙或黏滞阻尼器或金属阻尼器。

3.根据权利要求1所述的高位聚合阻尼减震结构体系，其特征在于，所述承载结构(6)为橡胶支座，所述橡胶支座由钢板橡胶叠层组成，用于传递上部荷载与限制水平位移。

4.根据权利要求1所述的高位聚合阻尼减震结构体系，其特征在于，所述内部强核心部件(2)底部与地面固定，其两侧与所述外部主框架(1)通过所述水平滑动组件(7)搭接。

5.根据权利要求1所述的高位聚合阻尼减震结构体系，其特征在于，所述承载结构(6)为滑动支座，所述滑动支座包括上支座、下支座和滑块，所述上支座的凹弧曲面与所述下支座的凹弧曲面相对设置，所述滑块滑动设置在所述上支座凹弧曲面与所述下支座凹弧曲面之间，用于传递上部荷载与限制水平位移。

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