[發明專利]一種可恢復功能巨型框架結構

在審

• 申請號: 202110941092.3
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113700138A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 徐剛;郭彤;李愛群
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04B1/18
• 分類號: E04B1/18;E04B1/30;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明提供一種可恢復功能巨型框架結構，包括主結構，所述主結構包括巨型柱、巨型梁、自復位梁柱節點和自復位柱腳節點，所述自復位梁柱節點連接所述巨型柱及所述巨型梁，所述自復位柱腳節點連接所述巨型柱與基礎。集中了自復位機制和耗能機制，不僅可大大減少普通自復位結構的自復位節點數量，降低自復位技術施工難度，且可使主結構震后保持低損傷或無損傷，為結構震后功能可快速恢復提供保障，自復位技術在高層建筑中的經濟性和實用性顯著提高。

技術領域

本發明涉及結構工程技術領域，尤其涉及一種可恢復功能巨型框架結構。

背景技術

傳統混凝土結構體系采用基于承載力的抗震設計理念并通過構造措施保證延性，期望結構在地震作用下達到理想的破壞模式依靠結構自身的塑性變形耗散地震能量。采用該指導思想設計的結構在震后會產生嚴重的塑性損傷和殘余變形，修復或重建結構會造成巨大的經濟損失。因此，近年來地震工程的研究發展呈現從抗震、減隔震走向可恢復功能的趨勢。自復位結構是一種典型的可恢復功能結構體系，是在搖擺結構基礎上額外增加可使結構或構件恢復到初始位置的自復位裝置，從而減小結構或構件的震后殘余和修復難度。

但是，目前自復位結構仍存在一些問題。比如：為了實現搖擺機制，自復位結構的各個構件在節點處一般通過預應力筋和耗能元件連接，節點數量較多，構造較為復雜；特別是對于高層結構，施工誤差控制難度較大，采用自復位結構形式的經濟性和實用性大大降低；自復位結構主體需要與大量的非結構構件（如樓板、填充墻和樓梯等）可靠連接以保證安全工作，結構搖擺過程中接縫反復張開和閉合會對非結構構件造成嚴重損壞；很多非結構構件傳力不明確，會改變結構的耗能能力和自復位能力。這些問題都在一定程度上限制了自復位結構的發展和應用。

起源于20世紀60年代的巨型框架結構具有比普通高層結構形式更卓越的抗震性能，在我國的高層建筑中已有很多工程應用。巨型框架結構是由巨型構件組成的主結構和普通構件組成的次結構共同工作的一種結構形式，主結構通常是主要抗側力構件，次結構主要承擔豎向荷載并將力傳遞給主結構。巨型框架結構是一種比較適合于高層和超高層結構的結構體系，該結構體系由主、子結構組成，層次分明，傳力明確；主結構和次結構可以采用不同的材料和結構形式，節省資源，還可以滿足特殊的建筑空間需求。但是在地震作用下，次結構不是主要耗能構件，不會先于主結構破壞，巨型框架結構主要依靠主結構的塑性損傷耗散能量，損傷難以修復。

發明內容

本發明的目的是提供一種可恢復功能巨型框架結構，該結構體系融合了巨型框架結構和自復位結構的優點，可應用于高層和超高層結構，且具有較好的地震韌性。

本發明的實施例提供一種可恢復功能巨型框架結構，包括主結構，所述主結構包括巨型柱、巨型梁、自復位梁柱節點和自復位柱腳節點，所述自復位梁柱節點連接所述巨型柱及所述巨型梁，所述自復位柱腳節點連接所述巨型柱與基礎。

進一步地，所述可恢復功能巨型框架結構還包括次結構及耗能裝置，所述次結構通過所述耗能裝置與所述巨型柱相連接。

進一步地，所述自復位梁柱節點、耗能裝置、自復位柱腳節點均采用可更換元件。

進一步地，所述巨型柱采用鋼板混凝土組合剪力墻或核心筒，或采用內藏鋼桁架剪力墻或核心筒。

進一步地，所述巨型梁采用鋼板混凝土組合梁，或采用鋼桁架梁。

本發明的有益效果是：

為了解決自復位結構存在的問題，提高巨型框架結構的地震韌性，本發明提出了一種可恢復功能巨型框架結構。主結構采用巨型自復位節點，可使主結構震后保持低損傷或無損傷，為結構震后功能快速恢復提供保障。次結構坐落于主結構框架梁上，側面與主結構分離，僅在次結構頂部采用耗能裝置與主結構相連接，不僅可以耗散地震能量，也可避免次結構與主結構碰撞損傷；同時，每個次結構相當于調頻質量阻尼器，可通過對其頻率和阻尼合理設計達到對主結構震動控制的效果。