专利名称：附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高层建筑钢结构，更具体地说，本发明是涉及一种附加阻尼 装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构。
背景技术：
巨型结构主要包括主结构和子结构两部分，子结构仅承担竖向荷载，主结构 既承担自身及子结构传来的竖向荷载，又抵抗风、地震等水平作用。因此巨型结 构传力明确，抗风抗震性能良好，稳定性高，易于满足建筑功能的要求，施工速 度快，是一种有良好前途的高层结构。目前研究较多并有所应用的是巨型框架结构及巨型桁架结构。巨型框架结构 变形曲线整体呈剪切型，为了满足高层、超高层的侧移要求，只有通过加大巨型 构件的截面尺寸从而提高结构的抗侧能力，技术经济指标不好。巨型桁架结构虽 然可以显著提高结构的抗侧刚度，但巨型桁架中的巨型斜腹杆加剧了巨型框架主 节点附近的受力集中现象，工程构造更加复杂。因此前述两种结构适用范围受到 它们主结构自身缺点的严重限制。发明内容技术问题为了克服上述的巨型框架、巨型桁架等巨型结构的缺点，达到既 有效增加主结构自身的抗侧刚度，又减缓主节点受力集中现象，从而大大提高巨 型结构的适用范围，本发明提供一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结 构。技术方案本发明的一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，由主
结构1和子结构2组成。其中，主结构1采用巨型钢框架支撑结构，由巨型梁 11、巨型柱12、倒八字预应力拉索13和八字刚性支撑14组成；子结构2为普 通的钢框架结构，包括框架柱21和框架梁22。所述的子结构2通过其框架柱21 悬挂在主结构l的巨型梁ll上，故名悬挂式巨型钢框架支撑结构。所述的子结 构2与主结构1之间还设置了阻尼器31，布置在子结构2的框架梁22端部，与 主结构1的巨型柱12相连。因此本发明全称为附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框 架支撑结构。有益效果本发明具有以下优点1. 主结构受力性能大大改善。主结构采用巨型钢框架支撑结构，其支撑系统 采用八字刚性支撑与倒八字预应力拉索组合而成。倒八字预应力拉索不但可以抵 消八字刚性支撑对巨型柱的巨大推力，还可以将巨型梁跨中荷载以拉力的形式 传给巨型柱，从而大大减小梁的剪力、弯矩和挠度。刚、柔组合的新型支撑系统， 既有效提高了巨型框架的抗侧能力，又大大减缓了巨型桁架结构节点的受力集中 现象。2. 充分利用了受拉构件，显著降低钢材用量。钢结构受拉构件技术经济指标最好。本发明充分利用受拉钢构件有二 (1)主结构支撑系统布置了倒八字预 应力拉索。支撑系统若全部采用刚性构件，则节点构造复杂，且更易于影响建筑 功能；若全部采用柔性拉索，则抗侧刚度提高困难。本发明支撑系统采用上刚下 柔，既改善受力状态，又简化节点构造。(2)子结构悬挂于主结构之上，子结 构的框架柱以受轴拉力为主，因此充分发挥了钢构件抗拉的受力优点，能够显著 降低结构的用钢量和工程造价。3. 充分利用了耗能减振机理，结构抵抗水平作用的能力显著加强。体现在 (1)子结构悬挂于主结构之上，犹如天然的大型质量调频系统，在水平动载作 用下，子结构将有效降低整体结构的反应。(2)子结构与主结构之间设置的粘 弹性或粘滞性阻尼器，无论对于水平地震还是风荷载，都会起到耗能减振作用。理论与数值分析表明，巨型钢框架支撑结构较巨型钢桁架结构可明显降低巨型构件的剪力和弯矩幅值，减缓巨型节点的受力集中现象；与巨型钢框架结构比较，则有效提高了结构的抗侧能力，显著减小顶点位移与层间侧移。悬挂子结构 以及阻尼器耗散了较多水平动载能量，显著降低了主结构以及子结构的各种反应。
图l为本发明结构示意图； 图2为本发明的主结构1示意图；图3为本发明的子结构2示意图； 图4为本发明施工过程示意图；图5为阻尼器连接示意图。 上述图中，1.主结构； .11.巨型梁；13.倒八字预应力拉索21.框架柱；31.阻尼器。
具体实施方式
本发明可按下述方案实施-附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，总体上由主结构1和子结构2 组成。主结构l (图2)采用巨型钢框架支撑结构，主要构件包括巨型梁ll、巨型 柱12、倒八字预应力拉索13和八字刚性支撑14组成。巨型柱12由四片平面桁 架围合而成格构式钢筒体，筒体中间可以布置电梯、消防楼梯等。巨型梁11采 用矩形空间钢桁架。刚性支撑14采用矩形空间钢桁架。巨型柱12、巨型梁11 以及刚性支撑14的构件可以采用焊接H型钢或钢管，对于焊接H型钢，采用高 强螺栓刚性连接；对于钢管可直接相贯连接。倒八字预应力拉索13的材料根据 预应力大小以及节点构造情况选用。主结构1的支撑系统其特征在于上刚下柔， 且尽可能形成封闭菱形。 '子结构2 (图3)为普通的钢框架结构，其主要构件包括框架柱21和框架梁 22，框架柱21与框架梁22采用刚性连接。子结构2通过其框架柱21悬挂在主 结构l的巨型梁ll上，悬挂节点采用铰接连接。2.子结构； 12.巨型柱； ;14.八字刚性支撑;22.框架梁；5
如图1及图5所示，粘弹性或粘滞性阻尼器31水平布置在子结构2的框架 梁22端部与主结构1的巨型柱12之间，粘弹性或粘滞性阻尼器31优先布置在 悬挂子结构2的尾段，阻尼器参数根据结构总体性能的需要设定。附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，其外墙围护系统依附在主结构 l上，与子结构2应该没有连接，以保证子结构与主结构的相对侧移不受影响， 从而有效发挥子结构的耗能减振作用。附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，其楼盖(屋盖)采用压型钢板 组合楼盖。附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，其设计的关键在于预应力拉索 13的预拉力以及阻尼器31的参数，设计的难点在于简化整体结构模型并进行非 线性分析。扭应力拉索13的预拉力应该保证拉索在各种设计工况下保持弹性并 受拉；阻尼器13的参数则以耗散大部分水平动载的能量为目标。附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，其主要施工步骤(如图4所 示)首先完成巨型钢框架(巨型梁11和巨型柱12)以及八字刚性支撑14，其 次悬挂各段子结构2的一部分，然后张拉预应力拉索13，紧接着完成剩余子结 构的安装，最后安装阻尼器31以及楼盖施工。对附加阻尼装置的悬挂式巨型钢 框架支撑结构应该进行施工过程分析。以上结合附图对本发明的较佳实施例进行了详细描述，但本技术领域中的普 通技术人员可以认识到，前述实施例只是为了说明本发明的结构特点和优点，而 非限定本发明，所以根据本发明构思所作的变化或变型，都应属于所附权利要求 书限定的范围内。
权利要求
1、一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，由主结构(1)和子结构(2)组成，其特征在于主结构(1)采用巨型钢框架支撑结构；子结构(2)采用多层钢框架形式，并悬挂于主结构(1)的巨型梁(11)之上，在构成子结构(2)中的框架梁(22)端部与构成主结构(1)中的巨型柱(12)之间水平设置有阻尼器(31)。
2、 根据权利要求1所述的一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，其特征在于所述的主结构(1)采用的巨型钢框架支撑结构是由相连接的巨型梁(11)、巨型柱(12)、八字刚性支撑(14)和倒八字预应力拉索(13)组成， 设置于巨型梁(11)和巨型柱(12)之间的倒八字预应力拉索(13)与八字刚性 支撑(14)为上刚下柔封闭菱形状受力体系。
3、 根据权利要求1所述的一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构， 其特征在于所述的子结构(2)采用的多层钢框架是由框架梁(22)与框架柱(21)刚性连接而成，并通过框架柱(21)悬挂在主结构(1)的巨型梁(11) 之上；且子结构(2)的框架柱(21)与主结构(1)的巨型梁(11)悬挂节点釆 用铰接连接。
4、 根据权利要求1所述的一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构， 其特征在于所述的阻尼器(31)为粘弹性阻尼器或粘滞性阻尼器。
5、 根据权利要求2所述的一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构， 其特征在于所述的巨型柱(12)由四片平面钢桁架围合而成格构式钢筒体；所 述的巨型梁(11)以及八字刚性支撑(14)为矩形空间钢桁架；当所述的巨型梁(11)、巨型柱(12)和八字刚性支撑(14)采用焊接H钢时为高强度螺栓连接， 釆用钢管时为直接相贯连接。
全文摘要
本发明涉及一种附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑结构，适用于高层建筑结构。它由主结构和子结构组成，主结构采用巨型钢框架支撑结构，其特征在于支撑系统由八字刚性支撑与倒八字预应力拉索组合构成；子结构悬挂于主结构巨型梁上；子结构与主结构之间设置水平阻尼器。倒八字预应力拉索不但可以抵消八字刚性支撑的巨大推力，还可以将巨型梁跨中荷载以拉力的形式传给巨型柱，减少梁的剪力、弯矩和挠度，因此巨型钢框架支撑结构较巨型框架结构可有效提高抗侧能力，较巨型桁架结构可大大缓解节点受力集中现象。在主次结构之间安装阻尼装置可以耗散较多的水平动载能量，大大减小悬挂楼层的位移与加速度。
文档编号E04B1/24GK101117819SQ200710131100
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者唐柏鉴, 李亚明, 阮含婷 申请人:江苏科技大学