組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系。包含豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架和防屈曲支撐的伸臂桁架，豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架由粘滯阻尼器、水平弦桿件、直腹桿和斜腹桿組成；所述防屈曲支撐的伸臂桁架由防屈曲支撐BRB、第二伸臂桁架由水平弦桿件、直腹桿和防屈曲支撐BRB組成，巨型鋼骨混凝土柱和核心筒之間連接處最上部設(shè)置豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架，接著布置防屈曲支撐的伸臂桁架，然后下面再根據(jù)情況布置豎向布置粘滯阻器的伸臂桁架或防屈曲支撐的伸臂桁架。本實用新型在風(fēng)和/或地震荷載作用下，兩種桁架協(xié)同工作，在耗能減震的同時又可保證結(jié)構(gòu)的水平剛度，使結(jié)構(gòu)的變形滿足相關(guān)規(guī)定要求。
【專利說明】組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系，屬于工程結(jié)構(gòu)抗震與消能減震【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]超高層建筑設(shè)計中，為減小結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震荷載作用下的動力響應(yīng)并滿足抗風(fēng)舒適度的要求，通常在巨柱與核心筒之間設(shè)置伸臂桁架，并豎向布置粘滯阻尼器，巨柱與伸臂桁架斷開，粘滯阻尼器利用巨柱與伸臂桁架之間的錯動，起到減震耗能的作用。可是由于巨柱與伸臂桁架是斷開的，這樣結(jié)構(gòu)的整體剛度會受到很大的削弱，動荷載的作用將使得結(jié)構(gòu)的變形增大，甚至超過規(guī)定的限值。因此找到一種既可以確保減震耗能作用，又不過分降低結(jié)構(gòu)剛度的方案就顯得意義重大了。考慮BRB作為伸臂桁架的斜腹桿支撐，不存在普通鋼支撐的拉壓失穩(wěn)問題，支撐截面和剛度指標(biāo)易于控制，從而形成“剛度加強層”，能有效減小結(jié)構(gòu)剛度和內(nèi)力突變的問題，使其在罕遇地震下呈現(xiàn)延性屈服機制。帶BRB的伸臂桁架與巨柱和核心筒整體剛接，起到加強結(jié)構(gòu)剛度的作用，并能夠減震耗能。將它與豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架結(jié)合使用，既可以發(fā)揮粘滯阻尼器的高效耗能作用，又保證了結(jié)構(gòu)的水平剛度，將結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或/和地震荷載作用下的變形控制在合理范圍內(nèi)。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系，本實用新型通過組合使用兩種不同形式的伸臂桁架(豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架和布置BRB的伸臂桁架)，在保證減震耗能的同時，又不過分降低結(jié)構(gòu)的剛度，使其變形在可控范圍內(nèi)。豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架，通過采用豎向布置粘滯阻尼器，將伸臂桁架與巨柱的連接適當(dāng)斷開的方式，形成一種剛度適中并且具有較高耗能能力的伸臂桁架超高層結(jié)構(gòu)體系，使得伸臂桁架在風(fēng)振和/或地震作用下，與巨柱發(fā)生相對錯動，從而引起粘滯阻尼器內(nèi)的粘滯流體在壓力差作用下的流動，從而產(chǎn)生阻尼力，耗散外界輸入結(jié)構(gòu)的振動能量；布置BRB的伸臂桁架，采用斜腹桿為BRB的伸臂桁架，它與核心筒及巨柱剛接，BRB通過屈曲約束單元提供給核心單元足夠的約束，使得核心單元在受壓時屈服而不屈曲，在大變形情況下，BRB的滯回曲線飽滿，罕遇地震作用下能率先屈服吸收地震能量，抗震性能良好。本實用新型的適用范圍為設(shè)防烈度為6度及以上的高層結(jié)構(gòu)。本實用新型抗震概念清晰，結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，施工方便，設(shè)備保養(yǎng)維護便捷，可實現(xiàn)高層結(jié)構(gòu)的多道設(shè)防防線，震后修復(fù)具有良好的經(jīng)濟性與可行性。
[0004]本實用新型提出的組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系，包含巨型鋼骨混凝土柱1、核心筒2、豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架和防屈曲支撐的伸臂桁架，其中:
[0005]所述豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架包括粘滯阻尼器6和第一伸臂桁架，所述第一伸臂桁架由水平弦桿件3、直腹桿4和斜腹桿5組成，若干根直腹桿4和若干根水平弦桿件3相連組成框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)通過斜腹桿5相連，框架結(jié)構(gòu)固定于核心筒2的筒壁上，與巨型鋼骨混凝土柱I相連的位于框架結(jié)構(gòu)上部或下部水平弦桿件3與粘滯阻尼器6相連，相應(yīng)的，位于框架結(jié)構(gòu)下部或上部水平弦桿件3與巨型鋼骨混凝土柱I機械鉸接；粘滯阻尼器6通過牛腿固定于巨型鋼骨混凝土柱I上；
[0006]所述防屈曲支撐的伸臂桁架包括防屈曲支撐BRB7和第二伸臂桁架，所述第二伸臂桁架由水平弦桿件2、直腹桿4和防屈曲支撐BRB7組成，若干根直腹桿4和若干根水平弦桿件3相連組成框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)通過防屈曲支撐BRB7相連，框架結(jié)構(gòu)剛性固定于核心筒2的筒壁上，位于框架結(jié)構(gòu)上部和下部的水平弦桿件3均與巨型鋼骨混凝土柱I剛性相連；
[0007]所述巨型鋼骨混凝土柱I和核心筒2豎直布置，巨型鋼骨混凝土柱I和核心筒2之間連接處最上部設(shè)置豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架，豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架下部布置防屈曲支撐的伸臂桁架，然后下面再根據(jù)情況布置豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架或防屈曲支撐的伸臂桁架。
[0008]本實用新型中，防屈曲支撐BRB7材料為低屈服點鋼材要求具有良好的延性，伸長率不應(yīng)小于20%，同時應(yīng)有工作溫度下的沖擊韌性合格保證。
[0009]本實用新型中，粘滯阻尼器為豎向布置的速度型阻尼器，工作原理為:利用巨型鋼骨混凝土柱與伸臂桁架之間的豎向錯動，使得粘滯流體從阻尼通道中通過，引起阻尼力，進而達到耗散能量的目的。防屈曲支撐的伸臂桁架中采用的防屈曲支撐BRB，工作原理為:通過屈曲約束單元提供給核心單元足夠的約束，使得核心單元在受壓時屈服而不屈曲。
[0010]與傳統(tǒng)伸臂桁架超高層結(jié)構(gòu)體系相比，本實用新型的優(yōu)點是:
[0011]I)結(jié)合了粘滯阻尼器與BRB的優(yōu)點，在保證抗震消能效果的同時，保證了結(jié)構(gòu)整體剛度使得結(jié)構(gòu)變形可控。
[0012]2)在風(fēng)振和/或地震作用下，且不管是小震、中震還是大震下，均能夠起到很好的振動控制的效果。
[0013]3)BRB強度和剛度指標(biāo)易控，大變形下滯回性能穩(wěn)定。粘滯阻尼器造價低，易于工程應(yīng)用和推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架的正立面圖。
[0015]圖2為本實用新型防屈曲支撐的伸臂桁架的正立面圖。
[0016]圖3為本實用新型在超高層的放置整體簡圖。
[0017]圖中標(biāo)號:I為巨型混凝土柱，2為核心筒，3為水平弦桿件，4為直腹桿，5為斜腹桿，6為粘滯阻尼器，7為防屈曲支撐BRB，8為豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架，9為防屈曲支撐的伸臂桁架。

【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例子和附圖進一步對本實用新型進行說明。
[0019]實施例1:所述組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系包含兩個子結(jié)構(gòu)，即豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架和布置BRB的伸臂桁架。
[0020]如圖1所示，豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架包括伸臂桁架、巨型鋼骨混凝土柱1、核心筒2和粘滯阻尼器6，巨型鋼骨混凝土柱I和核心筒2之間通過第一伸臂桁架和粘滯阻尼器6連接，所述第一伸臂桁架由水平弦桿件3、直腹桿4和斜腹桿5組成，若干根直腹桿4和若干根水平弦桿件3相連組成框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)通過斜腹桿5相連，框架結(jié)構(gòu)固定于核心筒2的筒壁上，與巨型鋼骨混凝土柱I相連的位于框架結(jié)構(gòu)上部或下部水平弦桿件3與粘滯阻尼器6相連，相應(yīng)的，位于框架結(jié)構(gòu)下部或上部水平弦桿件3與巨型鋼骨混凝土柱I機械鉸接；粘滯阻尼器6通過牛腿固定于巨型鋼骨混凝土柱I上。所述布置BRB的伸臂桁架包括BRB7、第二伸臂桁架、巨型鋼骨混凝土柱I和核心筒2，與圖1豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架不同，圖2中所述的第二伸臂桁架與巨型混凝土柱I和核心筒2均為剛接，且第二伸臂桁架由水平弦桿件3、直腹桿4和防屈曲支撐BRB7組成。
[0021]本實用新型為組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系，豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架放在最上部位置，然后將防屈曲支撐的伸臂桁架放置在豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架的下邊應(yīng)設(shè)置伸臂桁架位置。例如附圖3，從上至下為4個伸臂桁架。自上而下分別為豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架8、防屈曲支撐的伸臂桁架9，然后下面再根據(jù)情況布置豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架8、防屈曲支撐的伸臂桁架9。豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架8包括巨型混凝土柱1、核心筒2、伸臂桁架的水平弦桿件3、直腹桿4、斜腹桿5和粘滯阻尼器6。巨型混凝土柱I與核心筒2通過第一伸臂桁架、粘滯阻尼器6進行連接，由于粘滯阻尼器6在反復(fù)荷載作用不能先于連接件進入塑性屈服，故本實用新型要求粘滯阻尼器6的連接部件有很高的抗疲勞性能，以保證連接件不會先于粘滯阻尼器發(fā)生破壞。防屈曲支撐的伸臂桁架9主要部件同豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架8相同，不同的是，斜腹桿換成了防屈曲支撐BRB，且所有連接均為剛接。防屈曲支撐BRB的材料要求滿足:用材料為低屈服點鋼材要求具有良好的延性，伸長率不應(yīng)小于20%,同時應(yīng)有工作溫度下的沖擊韌性合格保證。
[0022]注釋:I )圖1中節(jié)點A處與巨型混凝土柱2斷開；節(jié)點B處為機械鉸接，可以適度轉(zhuǎn)動，但無相對線位移。
[0023]2 )圖2中，所有節(jié)點如C處所示，均為剛接且斜腹桿使用BRB。
【權(quán)利要求】
1.組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系，包含巨型鋼骨混凝土柱(I)、核心筒(2)、豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架和防屈曲支撐的伸臂桁架，其特征在于: 所述豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架包括粘滯阻尼器(6)和第一伸臂桁架，所述第一伸臂桁架由水平弦桿件(3 )、直腹桿(4 )和斜腹桿(5 )組成，若干根直腹桿(4 )和若干根水平弦桿件(3)相連組成框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)通過斜腹桿(5)相連，框架結(jié)構(gòu)固定于核心筒(2)的筒壁上，與巨型鋼骨混凝土柱(I)相連的位于框架結(jié)構(gòu)上部或下部水平弦桿件(3)與粘滯阻尼器(6)相連，相應(yīng)的，位于框架結(jié)構(gòu)下部或上部水平弦桿件(3)與巨型鋼骨混凝土柱(I)機械鉸接；粘滯阻尼器(6)通過牛腿固定于巨型鋼骨混凝土柱(I)上； 所述防屈曲支撐的伸臂桁架包括防屈曲支撐BRB (7)和第二伸臂桁架，所述第二伸臂桁架由水平弦桿件(2)、直腹桿(4)和防屈曲支撐BRB (7)組成，若干根直腹桿(4)和若干根水平弦桿件(3)相連組成框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)通過防屈曲支撐BRB (7)相連，框架結(jié)構(gòu)剛性固定于核心筒(2)的筒壁上，位于框架結(jié)構(gòu)上部和下部的水平弦桿件(3)均與巨型鋼骨混凝土柱(I)剛性相連； 所述巨型鋼骨混凝土柱(I)和核心筒(2)豎直布置，巨型鋼骨混凝土柱(I)和核心筒(2)之間連接處最上部設(shè)置豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架，豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架下部布置防屈曲支撐的伸臂桁架，然后下面再根據(jù)情況布置豎向布置粘滯阻尼器的伸臂桁架或防屈曲支撐的伸臂桁架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式消能減震伸臂桁架高層結(jié)構(gòu)體系，其特征在于:防屈曲支撐BRB (7)材料為低屈服點鋼材要求具有良好的延性，伸長率不應(yīng)小于20%,同時應(yīng)有工作溫度下的沖擊韌性合格保證。
【文檔編號】E04B1/98GK204252270SQ201420626016
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】魯正, 何向東, 呂西林 申請人:同濟大學(xué)