[發(fā)明專利]一種帶恢復功能的減隔震結構及其設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710843947.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107780444B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳偉;陶忠;余登;葉鑫
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: E02D31/08
• 分類號: E02D31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種帶恢復功能的減隔震結構及其設計方法，結構包括上部結構Ⅰ、上部結構Ⅱ、預制消能構件、滑塊、滑動曲面和剛性地基基礎；所述上部結構Ⅰ、上部結構Ⅱ中的一種支撐在滑動曲面上，上部結構Ⅰ、上部結構Ⅱ中的另一種支撐在剛性地基基礎上，支撐在滑動曲面上的上部結構底部與滑動曲面之間放置滑塊，上部結構Ⅰ、上部結構Ⅱ均有各自獨立的外伸剛性連梁/樓板，通過預制消能構件將上部結構Ⅰ、上部結構Ⅱ的剛性連梁/樓板相互連接。本發(fā)明可使上部主體結構在小震、中震、大震作用下均處于彈性狀態(tài)，能夠承受超罕遇地震，并在震后功能可恢復。

技術領域

本發(fā)明涉及一種帶恢復功能的減隔震結構及其設計方法，屬于建筑結構領域。

背景技術

運用摩擦擺隔震支座的建筑在相當烈度小震作用下，不能發(fā)揮其隔震作用，在中震及大震作用下隔震效果明顯，并有摩擦耗能和自復位的特性。摩擦擺支座的抗拉剛度近乎為零，地震力等橫向力作用于高層建筑時，建筑邊緣及角部將會出現(xiàn)一定的拉力，因此對布置在建筑周邊（特別是高層建筑周邊）的摩擦擺支座容易出現(xiàn)拉脫的情況。

消能減震結構主要通過在結構中增加消能構件或阻尼器，為結構體系提供附加阻尼。通過消能構件或阻尼器對地震能量的耗散，達到保護主要結構構件的目的。但是在大震甚至是超罕遇地震時，耗能構件或阻尼器不足以消耗較多的地震能量，多數(shù)的地震能量還是被主體結構構件所消耗。因此，在大震及超罕遇地震時，消能減震結構的主體結構部分仍然會有損傷，其主體結構變形及損傷難以修復。

可恢復功能結構原于美日學者的NEES/E-Defence美日工程第二階段合作研究會議。其主要思想在于結構變形和損傷的恢復。目前的主要做法為：在搖擺剪力墻及搖擺框架上施加預應力達到震后結構變形可恢復；通過更換結構的損傷構件達到結構損傷的恢復。但在大型結構中，搖擺墻及搖擺框架施加預應力困難，并且預應力損失不可控。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種帶恢復功能的減隔震結構及其設計方法。

本發(fā)明的技術方案是：一種帶恢復功能的減隔震結構，包括上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2、預制消能構件4、滑塊5、滑動曲面6和剛性地基基礎7；

所述上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2中的一種支撐在滑動曲面6上，上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2中的另一種支撐在剛性地基基礎7上，支撐在滑動曲面6上的上部結構底部與滑動曲面6之間放置滑塊5，上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2均有各自獨立的外伸剛性連梁/樓板3，通過預制消能構件4將上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的剛性連梁/樓板3相互連接。

所述通過預制消能構件4將上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的剛性連梁/樓板3相互鉸接。

一種帶恢復功能的減隔震結構的設計方法，所述方法步驟如下：

S1、根據(jù)TMD減震原理，初步選定上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的各構件截面尺寸和材料參數(shù)，初步確定滑動曲面6的曲面半徑和摩擦系數(shù)大小；其中材料參數(shù)包括材料種類、材料強度等級；

S2、根據(jù)建筑的空間尺度，選擇合適的預制消能構件4布置于減隔震結構相應位置中，通過時程分析的方法計算減隔震結構在小震作用下的響應，計算后，上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2彈性余度處于50%-80%范圍時，通過調(diào)整上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的截面尺寸、材料參數(shù)以及預制消能構件4的材料參數(shù)，確保上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2在小震作用下處于彈性狀態(tài)。

還包括步驟S3：

S3、通過時程分析的方法計算步驟S2中調(diào)整后的結構在中震作用下的響應，計算后，上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2彈性余度處于30%-60%范圍時，以改變上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的固有頻率為原則，調(diào)整上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的截面尺寸、結構布置；通過調(diào)整上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2的截面尺寸及結構布置仍不能滿足要求時，調(diào)整滑動曲面6的滑面半徑；調(diào)整后的結構必須令上部結構Ⅰ1、上部結構Ⅱ2在中震作用下處于彈性狀態(tài)。