[發明專利]含減振子結構的功能可恢復巨型框架結構

有效

• 申請號: 201210442902.1
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102912849A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 陸新征;蔣慶;葉列平
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04B1/18
• 分類號: E04B1/18;E04B1/30;E04B1/98
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于減振控制技術領域，具體涉及一種含減振子結構的功能可恢復巨型框架結構。

背景技術

我國位于世界兩大地震帶—環太平洋地震帶與歐亞地震帶的交匯部位，是世界上地震災害最為嚴重的國家之一。近2/3的大城市位于基本烈度7度及其以上地區。世界上還從來沒有哪個國家像我國這樣在地震區大量興建超高層建筑，而考慮到超高層使用功能綜合、人員密集、結構預期壽命長等原因，不僅要求其在強烈地震中不倒塌，還希望結構具有恢復功能(Resilience)的能力，功能可恢復結構作為一種新型的減震控制結構受到了工程界人員的青睞，但是目前功能可恢復結構主要針對多高層結構，對于超高層結構功能可恢復設計較難實現，所以迫切需要一種新型結構體系的發明。

巨型框架結構體系是一種較為適合超高層建筑的一種結構體系，該結構體系由主、次兩級結構組成，層次明確、整體性能好、施工速度快；主體結構和次結構（子結構）可以設置不同的材料，從而節省資源；次架結構中的梁柱可以抽空，能滿足許多具有特殊形態和使用功能的建筑平立面要求。但是地震發生損傷后也很難實現功能可恢復，因為主框架梁、柱節點在傳遞地震能量的同時自身會耗散絕大部分的地震能量，次框架并不是主要的耗能構件，也沒有先于主體結構破壞，整個結構主要由于主框架梁柱節點處柱的破壞而喪失承載力。

為了實現巨型框架結構的功能可恢復，可以引入結構振動控制技術。結構控制理論是對傳統抗震理論的升級，該理論在對于提高結構安全問題方面，不再著眼于提高結構抗力，而是通過調整結構自身參數或附加減振裝置，來減輕和抑制結構在強風和地震下的振動，提高結構在地震作用下的安全性。結構控制分為被動控制、主動控制、混合控制三類，其中被動控制應用最為廣泛，被動控制又分為隔震、消能減震、質量調諧減振三大類，基礎隔震一般多用在多層結構，消能減振主要用于層間變形較大的結構，質量調諧減振對于超高層需要超大質量的附加質量塊，這些都限制了結構振動控制技術在超高層結構的使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種含減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，該結構體系融合了隔震、消能減振、質量調諧減振三種減振技術，且不需要附加質量塊，可以實現含減振子結構的巨型框架結構強震下功能可恢復。

本發明的具體方案為：

在巨型框架結構中選定部分子結構作為減振子結構；

減振子結構包括減振子結構柱、減振子結構梁、減振子結構附加柱、隔震支座和耗能阻尼器；減振子結構柱與巨框架結構的主框架梁脫離，減振子結構梁與巨框架結構的主框架柱脫離，并在減振子結構梁的兩端分別設置減振子結構附加柱；減振子結構柱及減振子結構附加柱的底部均設置隔震支座；在減振子結構的頂部、減振子結構梁與巨框架結構的主框架柱之間設置耗能阻尼器，防止減振子結構與巨型框架結構碰撞。

所述巨框架結構的主框架柱采用鋼板混凝土組合剪力墻或筒結構、或采用內藏鋼桁架剪力墻或筒結構等構件。

所述連梁、隔震支座和耗能阻尼器均采用可更換構件。

本發明的有益效果為：

減振子結構類似超大質量塊，連同隔震支座、耗能阻尼器形成調諧質量阻尼器，從而具有類似TMD（調諧質量減振技術）/MTMD（多重調諧質量減振技術）減振控制特征，且不需要額外設置質量快，與已有技術相比有明顯價格優勢；

耗能阻尼器可以有效解決減振子結構與巨型框架結構間的碰撞問題，可以大幅度減輕地震作用的結構變形；

引導結構在隔震支座、耗能阻尼器以及可更換連梁處產生損傷，這些構件也是結構的主要耗能構件；

耗能構件采用可快速修復或更換構件，主框架柱采用高彈性高強度構件，避免主框架梁柱在強震下產生破壞，可以實現巨型框架結構強震下功能可恢復。

附圖說明

圖1是含減振子結構巨型框架結構示意圖。

圖中標號：

1-主框架柱，2-主框架梁，3-普通子結構，4-隔震支座，5-減振子結構附加柱，6-減振子結構梁，7-耗能阻尼器，8-減振子結構，9-減振子結構柱。

具體實施方式

本發明提供了一種含減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本實施例提供了一種僅在巨型框架結構頂部子結構部分設置減振子結構8的方案。普通子結構3的結構為：子結構柱與主框架梁2連接，子結構梁與主框架柱1連接。