專利名稱：一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)，具體涉及一種樓板與豎向承重構(gòu)件和水平承重構(gòu)件之間的減震結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
地震是一種突發(fā)性、毀滅性的自然災(zāi)害。地震發(fā)生時，地面振動引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對于基礎(chǔ)固結(jié)于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，尤如一個地面地震反應(yīng)的“放大器”，結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大，輕則使建筑飾面、裝修非結(jié)構(gòu)配件以及室內(nèi)的昂貴儀器和設(shè)備破壞或產(chǎn)生其它次生災(zāi)害，重則使主體承重結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，甚至倒塌。
目前我國和世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震方法是適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但使結(jié)構(gòu)部件(如梁、柱、墻、節(jié)點(diǎn)等)在地震時進(jìn)入非彈性狀態(tài)，并且具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”。這種方法在很多情況下是有效的，它的設(shè)計原則是“小震不壞，設(shè)計烈度可修，大震不倒”。但由于地震的隨機(jī)性，傳統(tǒng)抗震方法難以控制建筑結(jié)構(gòu)的破損程度及倒塌的可能性；以結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身來抵抗地震作用，不僅難以保證安全，也大大提高“抗震”所需的造價。
結(jié)構(gòu)控制技術(shù)是把其他領(lǐng)域(如機(jī)器隔振，設(shè)備儀器阻尼消振，航天航空自動控制等)已經(jīng)取得的理論和應(yīng)用成果大膽地應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)上。結(jié)構(gòu)控制按是否需要外部能量激勵以及結(jié)構(gòu)反應(yīng)的信息，可以分為主動控制、被動控制、半主動控制和混合控制。被動控制具有無需外部能量控制、安全可靠、耐久性好、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，目前在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多。被動控制又分為隔震、消能減震、質(zhì)量調(diào)諧減震三大類，其中隔震技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣，消能減震次之。
隔震是在基礎(chǔ)頂面或某層柱的頂面把全部柱及墻體截斷，設(shè)置由橡膠墊、滑板、消能阻尼器(如授權(quán)公告號為CN2727279Y實(shí)用新型專利)等組成的隔震層，如圖1所示。地震時，阻隔震動的傳遞，使變形集中發(fā)生在隔震層1，隔震層1以上的房屋2只發(fā)生剛體平移，主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件變形大大減??；同時由于隔震層1的水平剛度很小，使結(jié)構(gòu)的自振周期增大，地震作用減?。粌煞N因素共同作用使房屋的地震反應(yīng)顯著降低。目前隔震結(jié)構(gòu)大多數(shù)是將隔震層設(shè)在基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)之間(參見圖1)，其應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大，但由于該方法將基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)隔開或?qū)⒅黧w結(jié)構(gòu)上下隔開，因此其適用范圍受到一定的限制。我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，隔震結(jié)構(gòu)適用于結(jié)構(gòu)體型基本規(guī)則、結(jié)構(gòu)基本周期小于1秒的多層砌體和鋼筋混凝土框架等房屋。
如圖2所示，消能減震是把結(jié)構(gòu)物的某些非承重構(gòu)件(如支撐、剪力墻等)設(shè)計成消能桿件，或者在結(jié)構(gòu)物的某些部位裝設(shè)消能阻尼器。在強(qiáng)震下，這些消能桿件或消能阻尼器率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，從而使主體結(jié)構(gòu)避免進(jìn)入明顯的非彈性狀態(tài)并迅速衰減地震反應(yīng)，從而保持主體結(jié)構(gòu)在地震下免遭損壞。目前消能減震結(jié)構(gòu)還難以在實(shí)際工程中大量推廣應(yīng)用，主要原因是現(xiàn)有的消能阻尼器一般都要依靠房屋在水平地震下的層間變形來工作，房屋產(chǎn)生了層間變形，消能阻尼器才進(jìn)入工作狀態(tài)消消能量。當(dāng)層間位移不夠大時，消能阻尼器的消能效果就差；房屋層間變形越大，消能阻尼器消能效果越好。但是，當(dāng)層間位移大到足以使消能阻尼器有較好的消能效果時，房屋結(jié)構(gòu)往往已經(jīng)進(jìn)入了塑性變形階段。因此，要達(dá)到比較好的消能效果，就要在房屋結(jié)構(gòu)體系內(nèi)設(shè)置數(shù)量很多的消能阻尼器，使房屋造價增加較多。此外，現(xiàn)有的消能構(gòu)件多是采用消能支撐或消能剪力墻的形式，占用了較大的建筑空間，使業(yè)主不太愿意采用消能減震技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種樓板與主體結(jié)構(gòu)(如框架梁柱、框架-剪力墻、筒體等)之間的消能減震結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以消能為主，兼有一定的隔震功能，具有消能效率高、施工簡便，不占用建筑空間的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案為一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)，包括樓板和主體結(jié)構(gòu)的豎向承重構(gòu)件、水平承重構(gòu)件，其特征是樓板與豎向承重構(gòu)件之間設(shè)有消能阻尼器，樓板與水平承重構(gòu)件之間設(shè)有滑移層，該滑移層由分別設(shè)在樓板下面和水平承重構(gòu)件上面的不銹鋼板組成。
本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其中不銹鋼板焊接在預(yù)埋在樓板或水平承重構(gòu)件體內(nèi)錨筋上。
本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其中阻尼器的兩頭分別與設(shè)在樓板端頭或側(cè)面的連接件和設(shè)在豎向承重構(gòu)件側(cè)面的連接件連接，將豎向承重構(gòu)件與樓板連接成一體。
本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其中樓板上鋪設(shè)有現(xiàn)澆鋼筋混凝土層。
本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其中所述的豎向承重構(gòu)件是柱、剪力墻或由剪力墻圍成的筒體；其中所述的水平承重構(gòu)件是與豎向承重構(gòu)件連接的主梁和跨設(shè)在主梁之間的次梁，或者是與豎向承重構(gòu)件連接的桁架或網(wǎng)架。
本發(fā)明消能減震結(jié)構(gòu)，其中消能阻尼器可以是公開號為CN2554423和公告號為CN1050884C、CN1186507C的專利產(chǎn)品，最好是CN1186507C的專利產(chǎn)品。
本發(fā)明消能減震結(jié)構(gòu)，其中連接件為建筑常用的預(yù)埋件，由具有安裝孔的預(yù)埋鋼板和焊接在鋼板上的錨筋構(gòu)成。其中預(yù)埋鋼板設(shè)在樓板和豎向承重構(gòu)件的表面，錨筋沒在二者的體內(nèi)。
本發(fā)明還可以用于鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)。當(dāng)豎向和水平承重構(gòu)件為鋼構(gòu)件時，滑移層的不銹鋼板可以分別與樓板和水平承重構(gòu)件直接焊接，消能阻尼器可以直接用螺栓分別與樓板和豎向承重構(gòu)件連接。
本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其施工步驟如下a、將焊接有錨筋的不銹鋼板和連接件置于?？蛑?，建好混凝土梁和柱組成框架結(jié)構(gòu)；b、先把梁頂不銹鋼板與樓板底面不銹鋼板表面的清理干凈(以利于發(fā)生相對滑動)，再將樓板吊裝就位；c、用螺栓把消能阻尼器固定在樓板側(cè)面和端面與混凝土柱之間的間隙內(nèi)；為了進(jìn)一步提高本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)的消能減震效果，還可連續(xù)進(jìn)行下述施工步驟d、在預(yù)制樓板的頂面現(xiàn)澆鋼筋混凝土層，保證樓板的剛度及整體性；e、用柔性材料制作的封口將安裝消能阻尼器的間隙封蓋。
本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1)安裝在樓板與柱、剪力墻、筒體等豎向承重構(gòu)件之間的空隙中的消能阻尼器能夠增加結(jié)構(gòu)的初始剛度，并且增強(qiáng)消耗地震能量的能力，尤其是在罕遇烈度地震下的減震效果。
2)發(fā)生地震時，振動能量通過基礎(chǔ)、柱(或剪力墻、筒體)等豎向構(gòu)件，傳到梁(或桁架)等水平承重構(gòu)件，經(jīng)過消能減震結(jié)構(gòu)的消能隔震后震動衰減，再傳到樓板。因此，人、設(shè)備等受到的震動大大減小。
3)發(fā)生地震時，樓板下的消能減震構(gòu)件消耗大部分能量，使主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)迅速衰減，保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)的梁柱等承重構(gòu)件。
4)在主體結(jié)構(gòu)發(fā)生較小位移時，樓板消能減震結(jié)構(gòu)就能夠進(jìn)入耗能狀態(tài)，避免了已有消能減震體系要在結(jié)構(gòu)發(fā)生較大位移時才能起作用的缺點(diǎn)，并且基本不占用使用空間。
5)布置靈活，可以每層布置或布置在振動較大的樓層，也可以根據(jù)計算分析及優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行布置。


圖1為現(xiàn)有隔震房屋結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1(a)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(b)為中間層隔震結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有消能減震房屋結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)在框架結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的示意圖；圖4為顯示圖3中混凝土柱2周圍局部結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)；圖5為圖4的A-A局部剖面放大圖；圖6～8為圖3所示實(shí)施例的構(gòu)建過程示意圖；圖9為本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)在框架-剪力墻(筒體)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的示意圖；圖10為圖9中筒體剪力墻周圍局部結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)；圖11為圖10的A-A局部剖面放大圖；圖12為圖10的B-B局部剖面放大圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明樓板消能減震結(jié)構(gòu)及其具體實(shí)施方法。
例1參見圖3、圖4和圖5，本實(shí)施例為一種樓板與鋼筋混凝土框架梁柱之間的消能減震結(jié)構(gòu)，該消能減震結(jié)構(gòu)是這樣構(gòu)成的混凝土梁1和柱2組成框架結(jié)構(gòu)，混凝土柱2與樓板3的端面或側(cè)面之間設(shè)有消能阻尼器5，混凝土梁1與樓板3之間設(shè)有滑移層4。其中，滑移層4主要由設(shè)在混凝土梁1與樓板3接觸面上的不銹鋼板4-1和4-2組成，不銹鋼板4-1和4-2的厚度不小于8mm，并分別焊接在預(yù)留在樓板3與混凝土梁1體內(nèi)的錨筋4-3上；不銹鋼板4-1比不銹鋼板4-2長、且超出樓板3邊緣約100mm；混凝土柱2和樓板3的側(cè)面和端面的連結(jié)部位也設(shè)有連接件6，所述的消能阻尼器5連結(jié)在連接件6上將混凝土柱2與樓板3連接成一體。本例中所使用的消能阻尼器5采用公告號CN1186507C專利產(chǎn)品；所使用的連接件6為公知技術(shù)，由具有連接螺孔的鋼板和焊接鋼板上的錨筋構(gòu)成。
本實(shí)施例可按下列步驟構(gòu)建1、將焊接有錨筋4-3的不銹鋼板4-1和連接件6置于?？蛑校ê没炷亮?和柱2組成框架結(jié)構(gòu)(參見圖6)；2、先把梁頂不銹鋼板4-1與樓板底面不銹鋼板4-2表面的清理干凈(以利于發(fā)生相對滑動)，再將樓板3吊裝就位(參見圖7)；3、用螺栓7把消能阻尼器5固定在樓板3側(cè)面和端面與混凝土柱2之間的間隙內(nèi)；4、將樓板3頂面的砂漿層打毛并清洗干凈，放一層雙向配筋均不小于φ6@200的鋼筋網(wǎng)，然后現(xiàn)澆厚約4cm的細(xì)石混凝土層8，以進(jìn)一步提高樓板3的整體性及剛度。
5、用柔性材料制作的封蓋9將安裝消能阻尼器5的間隙封口(參見圖8)。
例2參見圖9、圖10、圖11和圖12，本實(shí)施例為一種樓板與鋼筋混凝土框架梁柱及剪力墻之間的消能減震結(jié)構(gòu)，該消能減震結(jié)構(gòu)是這樣構(gòu)成的混凝土梁1、柱2和由剪力墻2a圍成的筒體10及跨接在兩混凝土梁1之間的混凝土次梁1’組成主體結(jié)構(gòu)，樓板3與的混凝土梁1及次梁1’之間均滑移層4，樓板3的端面與混凝土柱2及剪力墻2a之間均設(shè)有消能阻尼器5。其中，滑移層4主要由設(shè)在混凝土梁1與樓板3接觸面上的不銹鋼板4-1和4-2組成，其它要求與例1相同；混凝土柱2、剪力墻2a體內(nèi)和樓板3端面的連結(jié)部位也設(shè)有連接件6，用螺栓7將所述的消能阻尼器5連結(jié)在連接件6上，將混凝土柱2、剪力墻2a與樓板3連接成一體。本例中所使用的消能阻尼器5也采用公告號CN1186507C專利產(chǎn)品；所使用的連接件6為公知技術(shù)，由具有連接螺孔的鋼板和焊接鋼板上的錨筋構(gòu)成。
參見圖11和圈12，樓板3上現(xiàn)澆有細(xì)石鋼筋混凝土層8；安裝消能阻尼器5的間隙上設(shè)有用柔性材料制作的封蓋9。
本實(shí)施例所述消能減震結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法可參照例1實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)，包括樓板(3)和主體結(jié)構(gòu)的豎向承重構(gòu)件(2或2a)、水平承重構(gòu)件(1或1’)，其特征是樓板(3)與豎向承重構(gòu)件(2或2a)之間設(shè)有消能阻尼器(5)，樓板(3)與水平承重構(gòu)件(1或1’)之間設(shè)有滑移層(4)，該滑移層(4)由分別設(shè)在樓板(3)下面和水平承重構(gòu)件(1或1’)上面的不銹鋼板(4-1、4-2)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其特征是其中不銹鋼板(4-1、4-2)分別焊接在預(yù)埋在樓板(3)或水平承重構(gòu)件(1或1’)體內(nèi)錨筋(4-3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其特征是其中阻尼器(5)的兩頭分別與設(shè)在樓板(3)的端頭或側(cè)面的連接件(6)和設(shè)在豎向承重構(gòu)件(2、2a或10)端頭或側(cè)面的連接件(6)連接，將豎向承重構(gòu)件(2、2a或10)與樓板(3)連接成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)，其特征是其中樓板(3)上鋪設(shè)有現(xiàn)澆鋼筋混凝土層(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種樓板消能減震結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括樓板(3)和主體結(jié)構(gòu)的豎向承重構(gòu)件(2或2a)、水平承重構(gòu)件(1或1’)，其特征是樓板(3)與豎向承重構(gòu)件(2或2a)之間設(shè)有消能阻尼器(5)，樓板(3)與水平承重構(gòu)件(1或1’)之間設(shè)有滑移層(4)，該滑移層(4)由分別設(shè)在樓板(3)下面和水平承重構(gòu)件(1或1’)上面的不銹鋼板(4－1、4－2)組成。本發(fā)明以消能為主，兼有一定的隔震功能，具有施工簡便，消能效率高、施工簡便，不占用建筑空間的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E04H9/02GK101024987SQ20071002684
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者冼巧玲 申請人:廣州大學(xué)