[發明專利]一種雙向搖擺筒體抗震結構

有效

• 申請號: 201110407552.0
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102518229A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陳適才;程少南;閆維明;田相凱
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種雙向搖擺筒體抗震結構，屬于結構工程抗震與減震技術領域。

背景技術

目前，建筑結構在地震荷載作用下一般通過控制結構的變形來確保結構的安全，但在罕遇地震作用下同時也會產生較大的不能恢復的非線性塑性變形。一些震后建筑結構和橋梁結構表明，如果結構沒有發生倒塌，而是產生較大的塑性殘余變形，要修復這些結構到原來的位置及其困難，并且其修復成本甚至會超過新建結構。另外一方面，如果要提高結構的抗震性能，結構需有較好的耗能能力，這意味著結構需要發生較大損傷，結構最后的殘余變形必然很大。為了減小甚至消除結構的損傷和殘余位移同時保證結構的耗能能力，研究者們對搖擺結構進行研究，如有研究者對搖擺墻和搖擺柱等進行了研究和分析，結果表明此類結構損傷小，殘余變形小，但耗能能力降低。因此研究開發具有良好的耗能能力，同時殘余變形小甚至無損傷的結構，對結構抗震及震后結構的快速修復具有重要意義。

發明內容

本發明提出了一種雙向搖擺筒體抗震結構，通過在鋼筋混凝土矩形筒體結構中雙向對稱設置斜向預拉索并串聯或并聯耗能裝置來保證結構的側向剛度和耗能能力，同時在矩形筒體中設置豎向預應力筋來進一步加強結構與基礎的連接，從而提高結構的側向剛度及自復位能力。本發明適用于抗震設防烈度為6度以上地區的高層工業和民用建筑結構。本發明構造簡單，施工方便，不僅具有良好的耗能能力且能抵抗多維地震作用，同時結構具有良好自復位特性，結構殘余變形小，損傷小，損傷容易修復。

本發明的技術方案如下：

一種雙向搖擺筒體抗震結構，其特征在于：包括鋼筋混凝土矩形筒體、斜向預拉索、耗能器、預應力筋、錨固配件和基礎，鋼筋混凝土矩形筒體底部設置有基礎，矩形筒體底部與基礎斷開，在矩形筒體的四周對稱設置斜向預拉索，斜向預拉索一端與筒體頂部或筒體側邊不同高度的位置相連，另一端與基礎相連，斜向預拉索附加設置耗能器，矩形筒體內部對稱布置預應力筋，預應力筋豎向貫穿鋼筋混凝土筒體和基礎，并通過錨固配件固定于鋼筋混凝土筒體頂部和基礎底部。預應力筋采用后張法施加預應力，預應力筋與矩形筒體之間無粘結。

預應力筋采用后張法施加預應力，預應力筋與矩形筒體之間無粘結。

斜向預拉索在矩形筒體同一面上的每側設置為一道或多道。

同一面上兩側的斜向預拉索交叉布置或兩邊斜向對稱布置。

附加耗能器與每道斜向預拉索的連接方式為串聯或并聯。

耗能器為金屬耗能器或摩擦阻尼器。

鋼筋混凝土矩形筒體中的預應力筋為屈服強度在500MPa以上的預應力鋼筋、鋼絞線或纖維復合材料筋。

預應力筋在矩形筒體中集中布置或分散布置。

筒體四周可以連接混凝土框架或鋼框架形成雙向搖擺筒體框架結構體系。

與一般技術的筒體結構或剪力墻結構相比，本發明的優點是：

(1)在正常使用情況下，雙向搖擺筒體結構與一般筒體結構相比可具有等效的剛度。

(2)在地震發生時，筒體結構與基礎連接處發生張開與合攏，筒體發生小幅搖擺時，雙向斜拉索的耗能器能快速提供阻尼并發揮耗能作用。

(3)在罕遇地震時，筒體結構可發生一定幅度的搖擺，由于預應力筋與斜拉索可同時發揮作用，使得結構能夠較快回到原位，使結構具有良好的自復位能力，同時筒體結構本身損傷較小或者沒有損傷。

(4)結構可以抵抗雙向地震作用，并且構造簡單、抗震效果良好。

附圖說明

圖1是本發明雙向搖擺筒體抗震結構三維圖；

圖2是本發明雙向搖擺筒體抗震結構正立面圖，預拉索為每邊一道交叉布置；

圖3是本發明雙向搖擺筒體抗震結構正立面圖，預拉索為每邊兩道交叉布置；

圖4是本發明雙向搖擺筒體抗震結構正立面圖，預拉索為每邊一道兩側對稱布置。

圖5是本發明雙向搖擺筒體抗震結構正立面圖，耗能器為并聯方式。

圖6預應力筋分散布置。

圖7預應力筋集中布置。

圖8增加框架后的搖擺筒體結構。

圖9本發明實施例子圖。

圖10本發明實施例子俯視圖。

圖11本發明實施例水平力位移變化圖。

圖12現有技術水平力位移變化圖。

圖中：1-鋼筋混凝土矩形筒體，2-斜向預拉索，3-耗能器，4-預應力筋，5-錨固件，6-基礎。

具體實施方式

實施例1