[發明專利]具有分布式搖擺芯筒的框架-核心筒消能體系

有效

• 申請號: 202011569745.1
• 申請日: 2020-12-26
• 公開（公告）號: CN112696078B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 陳易飛;何浩祥;蘭炳稷;王錚
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/34;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: 沈波

本發明公開了一種具有分布式搖擺芯筒的框架?核心筒消能體系，包括核心筒、搖擺芯筒、框架梁、框架柱、摩擦擺滑動鉸支座、預應力鋼絞線和高延性混凝土框架梁。搖擺芯筒的布置方式以及數量根據實際工程需求設計，搖擺芯筒+核心筒+框架的組合形式形成具有三道防線的三重抗側力體系的框架?核心筒；同時，具有分布式搖擺芯筒的框架?核心筒體系可以減小傳統核心筒的面積及所有筒體面積，從而增大框架結構及整體結構的使用面積，即提高了建筑結構的投資?效益比。搖擺芯筒與框架以及核心筒之間通過裝配式高延性混凝土框架梁連接，在地震來臨時可實現搖擺芯筒與框架以及核心筒之間形成鉸接，提高梁柱節點的轉動能力，使搖擺芯筒的搖擺能力充分實現。

技術領域

本發明涉及一種具有分布式搖擺芯筒的框架-核心筒消能體系，其功能在于通過設置搖擺芯筒，使框架-核心筒體系成為具有三道防線的三重抗側力體系，亦可以減小傳統核心筒的面積及所有筒體的面積，從而增大框架結構及整體結構的使用面積。搖擺芯筒的搖擺功能可以控制結構的變形和損傷模式，起到消能減震的作用，搖擺芯筒與核心筒之間的鉸接可以提高搖擺芯筒的搖擺能力，進而實現降低在地震作用下高層建筑結構的動力響應，屬于高層建筑的設計和減震領域。

背景技術

高層建筑可以有效地解決城市人口密集，土地資源緊張的問題，尤其是在一些經濟發達的地區，高層建筑獨特的優勢使其成為經濟活動的中心或者是地標性的建筑。隨著世界各地高層建筑的日益增多，高層建筑也朝著體型復雜化、結構體系功能多樣化的綜合方向發展，這也為高層建筑結構的設計提出了更高的要求。框架-核心筒是高層建筑中主要采用的結構體系，該結構體系是一種雙重抗側力體系，地震作用下框架-核心筒結構中的核心筒是主要的抗側力體系，作為第一道防線承受了結構絕大部分的水平荷載和傾覆力矩，而外圍框架則為第二道防線主要承擔結構的豎向荷載以及分擔部分水平剪力。

隨著建筑物高度的增加，高層結構在地震和風荷載作用下變形也是逐漸增大且變形很不均勻，易造成層間破壞，其抗震減震性能需要得到充分保障。此外，框架-核心筒結構體系中框架是主要的活動和辦公使用場所，筒體則為輔助設備使用場所，傳統的框架-核心筒結構體系會存在輔助設備區域布置不靈活等缺點，且筒體占整體結構的面積比偏大，導致整體結構的使用面積受到限制。由于高層建筑一般投資都非常大，基于投資-效益準則，在滿足結構的抗震規范要求的前提下，在新的結構體系基礎之上提高框架部分的使用面積且使其具有更優異的抗震減震性能，具有非常重要的研究意義和經濟價值。

為了提高框架-核心筒結構的抗震能力和投資-效益比，本發明提出了一種具有分布式搖擺芯筒的框架-核心筒消能體系，使框架-核心筒體系從雙重抗側力體系加強為三重抗側力體系，在地震力作用下更有效的保證框架部分的安全性。搖擺結構體系是通過在結構中設置基底鉸接的搖擺構件，來控制搖擺結構體系的變形。目前運用最多的為框架搖擺墻結構體系，但是依據搖擺構件的原理，搖擺體可以有很多種，并不局限在墻體。在傳統的框架-核心筒結構體系中設置搖擺芯筒，可以減小傳統核心筒的面積及所有筒體面積，從而增大框架結構及整體結構的使用面積，提升結構的投資-效益比。搖擺芯筒底部設置摩擦擺滑動鉸支座，使芯筒具有一定的搖擺功能，控制結構變形和損傷，減小結構加速度反應，消能減震效果明顯。

發明內容

為了提高框架-核心筒結構體系的抗震能力以及其投資-效益比，本發明提出了具有分布式搖擺芯筒的框架-核心筒消能體系，該裝置在框架-核心筒體系中增設分布式搖擺芯筒，中部核心筒是基底固接，既可以實現減小結構的層間位移角，降低結構地震響應，起到消能減震的作用，也可增大框架結構及整體結構的使用面積，提高結構的投資-效益比。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：