[發明專利]一種針對加層結構的多維消能減震裝置

有效

• 申請號: 201410033347.6
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103790255A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 何浩祥;李瑞峰;陳奎;呂永偉
• 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: 張慧

技術領域

本發明涉及一種針對加層結構的多維消能減震裝置，屬于建筑結構工程抗震與減震領域。

背景技術

隨著我國經濟建設的快速發展，城市土地資源越來越緊張，而對建筑物的空間和功能要求卻越來越高。現有建筑物的加層改造是解決這一問題的有效途徑。大體分為四類，直接增層類、外套增層類、室內增層類、地下增層類。具有投資少、不另占土地、節省城市配置費等優點。已建建筑加層改造對緩解城市建設用地緊張、改善人民居住條件，都具有現實意義，是適合我國國情和經濟技術條件的一項利國利民的城市建筑改造方案，也是非常有發展前途的建筑技術。

但是，現在大量已建房屋或加層結構抗震性能不足，在地震作用下可能發生破壞或倒塌。對于需要加層的建筑結構，一般在加層后進行加固，而目前的加固方法主要為加強柱子或加厚墻體，耗費大量人力、物力，并沒有合理有效地改善結構抗震能力。已有的結構耗能減震技術，如調諧質量法、阻尼器耗能法等成本高且占用已有建筑的空間，缺乏實用性和便捷性，因此需要結合現有技術探索新型的、經濟的和有效的加層減震技術。

發明內容

本發明涉及一種采用陶瓷顆粒摩擦墊層和U型低屈服點金屬阻尼器的加層結構用多維減震裝置，在有效增加建筑面積的同時，還能夠提高加層結構與原有結構的整體抗震性能，實現結構在水平、豎向和扭轉方向的多維耗能減震，且具有施工便捷、價格低廉的特點。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為一種針對加層結構的多維消能減震裝置，該裝置包括氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層、U型低屈服點金屬阻尼器、滑軌、剛性層、加層建筑外墻、錨固螺栓、加層建筑、原有建筑外墻；原有建筑為增加的加層建筑之前原有的建筑。

在原有建筑的頂層和加層建筑的底層樓板間設置有剛性層，在剛性層之間設置有氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層；在原有建筑外墻與加層建筑外墻之間設有U型低屈服點金屬阻尼器，U型低屈服點金屬阻尼器一側通過錨固螺栓固定在原有建筑外墻上，U型低屈服點金屬阻尼器另一側置于滑軌中間，所述U型低屈服點金屬阻尼器與滑軌間設置有滾動滑輪；滑軌通過錨固螺栓固定在加層建筑外墻上。

利用氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層和U型低屈服點金屬阻尼器共同消耗地震能量達到減震的作用；在低于本地設防烈度的小震作用下，主要靠氧化鋁摩擦墊層摩擦耗能來吸收能量；當受到高于本地設防烈度的大震作用時，靠氧化鋁摩擦墊層摩擦耗能來抵抗水平方向的地震作用，靠U型低屈服點金屬阻尼器的豎向變形來抵抗豎向地震作用，靠U型低屈服點金屬阻尼器在削弱面上的扭轉變形來抵抗扭轉方向的地震作用。

所述氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層材料成分為氧化鋁陶瓷顆粒，粒徑在1mm-10mm范圍之內且在同一結構中粒徑應統一，有效面積占加層結構底層平面面積的40%-65%，氧化鋁陶瓷顆粒均勻布置在剛性層之間。

在已有建筑的屋面和加層建筑的底層樓板設置剛性層，材料用C40等級以上的混凝土，體積配筋率不得小于8%，厚度為10cm-30cm。U型低屈服點金屬阻尼器，材料采用屈服強度低于160N/mm²的低屈服點鋼或合金；厚度不小于3cm，高度不小于80cm，寬度不小于50cm，彎曲半徑不小于35cm，側面延伸長度不小于50cm，削弱面上削弱寬度大于1/3寬度且小于1/2寬度。

滑軌使用屈服強度高于235N/mm²的鋼材，厚度不小于3cm，寬度為U型低屈服點金屬阻尼器寬度的1.3倍以上，高度為10cm到20cm之間，鋼板上下各固定兩排滾輪，使U型低屈服點金屬阻尼器能夠自由滑動。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。

1、本發明具有多維抗震的特點，氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層抵抗水平方向的地震作用，U型低屈服點金屬阻尼器能夠抵抗豎向、扭轉方向的地震作用。

2、本發明采用新型摩擦材料，氧化鋁陶瓷具有硬度大、耐磨性能極好、重量輕、成本低等特點。

3、本發明具有構造簡單、施工方便、價格低廉等優點。

附圖說明

圖1為本發明的加層結構體系減震示意圖。

圖2為本發明的加層結構俯視圖。

圖3為本發明的U型低屈服點金屬阻尼器剖面示意圖。

圖4為本發明的U型低屈服點金屬阻尼器三維圖。

圖5為本發明的氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層平面圖。

圖中：1、氧化鋁陶瓷顆粒摩擦墊層，2、U型低屈服點金屬阻尼器，3、滑軌，4、剛性層，5、加層建筑外墻，6、錨固螺栓，7、原有建筑，8、加層建筑，9、原有建筑外墻。