[發明專利]一種搖擺自復位自立式高聳結構

有效

• 申請號: 201610134696.6
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105672517B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 陳鑫;郭彤;李啟才;李愛群;王亞偉
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明屬于土木工程抗震結構體系技術領域，具體涉及一種搖擺自復位自立式高聳結構體系。

背景技術

近年來，隨著國民經濟的發展和城鎮化的推進，基礎設施的建設過程中對各種自立式高聳結構（風力發電機、輸電塔、通信塔、煙囪、高桿燈等）的需求日益增加。在地震和風荷載作用下，這類結構發生劇烈的振動，嚴重影響結構的正常使用和安全性能。目前，較為常用的手段是采用調頻阻尼器來抑制這類結構過大的振動響應，如調頻質量阻尼器（Tuned Mass Damper,TMD）、調頻液體阻尼器（Tuned Liquid Damper,TMD）和調頻液柱阻尼器（Tuned Liquid Column Damper,TMD）。然而，當結構由于局部疲勞或塑性發生不可逆變形時，調頻阻尼器的作用大大降低，且無法使結構復位，給后期的維護和加固帶來了不便。

一般的搖擺結構及自復位結構是指放松結構與基礎間約束或構件間約束，使結構與基礎或構件間接觸面處僅有受壓能力而無受拉能力，則結構在地震作用下發生搖擺，通過自重或預應力使結構復位。這為設計具有恢復功能的結構提供了一種新思路，基于這種思路人們先后開發了一些搖擺及自復位的結構體系：可自復位的球入式帶翼搖擺隔震墩柱(CN104278620A)，自復位梁-格柵式摩擦墻結構體系(CN203583708U)、帶可更換連梁的自復位剪力墻(CN203626080U)、一種可更換橫向配置預應力筋自復位耗能橋墩(CN103882803A)等。這些體系主要是針對建筑結構和橋梁結構設計，適用于自立式高聳構筑物的新型結構體系尚未可見。

傳統的理念一般是通過新材料、新體系來增強自立式高聳結構的承載能力，這種結構在較大的振動作用時容易導致薄弱環節的破壞。而如果能夠降低自立式高聳結構某些部位的剛度，并引入適當的耗能裝置，變被動的抗振為主動的防振，將會對提高自立式高聳結構的使用和安全性能有一定的實際意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種自立式高聳結構體系，保證其在常規荷載作用下的正常使用功能的前提下，放松結構與基礎之間的轉動關系，使結構在側向動力荷載作用下具備一定的擺動能力，并通過在放松部位設置適當的耗能裝置耗散結構擺動的能量，形成一種構造簡單、成本低廉的搖擺自復位結構體系，從而減小主體結構的自身變形和應力，保護主體結構的安全，且在振后可自動恢復結構原狀態，為進一步的維護和加固提供便利。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種搖擺自復位自立式高聳結構，包括常規自立式高聳結構截面的上部結構、現澆地基、預埋鋼板和抗剪地錨，所述上部結構內部沿內側均勻布置多組拉索體系，在所述上部結構與現澆地基之間設置有搖擺半球和摩擦阻尼裝置，所述摩擦阻尼裝置設置在搖擺半球周邊。

進一步的，所述上部結構包括筒壁、以及設置于筒壁底部的結構底板，在所述筒壁內部一定高度處設置有內環向加勁肋，所述拉索體系一端連接內環向加勁肋，另一端連接現澆地基，所述搖擺半球的平面端連接結構底板，搖擺半球的曲面端通過抗剪地錨與現澆地基上的預埋鋼板接觸，所述摩擦阻尼裝置的一端與結構底板相連，另一端與現澆地基上的預埋鋼板連接。

進一步的，所述拉索體系由錨固件、預應力拉索、限位支架和拉索地錨組成，所述預應力拉索的一端由錨固件錨固于上部結構的內環向加勁肋處，另一端由拉索地錨錨固于現澆地基內，所述限位支架沿預應力拉索高度位置均勻布置于筒壁內側，用于控制預應力拉索不與筒壁內側接觸。

進一步的，所述摩擦阻尼裝置由上部結構連接板、地基連接板、高強螺栓和墊板組成，所述上部結構連接板通過高強螺栓與地基連接板穿接在一起，所述墊板設置于地基連接板與高強螺栓之間，所述上部結構連接板與上部結構的結構底板鉸接，并且在安裝高強螺栓部位開設長圓孔或較大的圓孔，用于保證上部結構連接板與地基連接板之間的相對滑動自由度，上部結構連接板與地基連接板之間的接觸面為摩擦連接，并通過調節高強螺栓的預應力以控制對應的摩擦參數，所述地基連接板與現澆地基上的預埋鋼板鉸接。

進一步的，在所述上部結構底部沿結構底板環向和徑向設置加勁肋構成加勁底板，在上部結構的筒壁外側與結構底板上端之間設置有底部外加勁肋，用于與加勁底板來傳遞摩擦阻尼裝置的輸出力。

進一步的，該結構還包括一種搖擺自復位自立式高聳結構的施工方法，該方法包括以下步驟：