组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系。包含竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架和防屈曲支撑的伸臂桁架，竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架由粘滞阻尼器、水平弦杆件、直腹杆和斜腹杆组成；所述防屈曲支撑的伸臂桁架由防屈曲支撑BRB、第二伸臂桁架由水平弦杆件、直腹杆和防屈曲支撑BRB组成，巨型钢骨混凝土柱和核心筒之间连接处最上部设置竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架，接着布置防屈曲支撑的伸臂桁架，然后下面再根据情况布置竖向布置粘滞阻器的伸臂桁架或防屈曲支撑的伸臂桁架。本实用新型在风和/或地震荷载作用下，两种桁架协同工作，在耗能减震的同时又可保证结构的水平刚度，使结构的变形满足相关规定要求。
【专利说明】组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及消能减震伸臂桁架高层结构体系，属于工程结构抗震与消能减震【技术领域】。
【背景技术】
[0002]超高层建筑设计中，为减小结构在风荷载和地震荷载作用下的动力响应并满足抗风舒适度的要求，通常在巨柱与核心筒之间设置伸臂桁架，并竖向布置粘滞阻尼器，巨柱与伸臂桁架断开，粘滞阻尼器利用巨柱与伸臂桁架之间的错动，起到减震耗能的作用。可是由于巨柱与伸臂桁架是断开的，这样结构的整体刚度会受到很大的削弱，动荷载的作用将使得结构的变形增大，甚至超过规定的限值。因此找到一种既可以确保减震耗能作用，又不过分降低结构刚度的方案就显得意义重大了。考虑BRB作为伸臂桁架的斜腹杆支撑，不存在普通钢支撑的拉压失稳问题，支撑截面和刚度指标易于控制，从而形成“刚度加强层”，能有效减小结构刚度和内力突变的问题，使其在罕遇地震下呈现延性屈服机制。带BRB的伸臂桁架与巨柱和核心筒整体刚接，起到加强结构刚度的作用，并能够减震耗能。将它与竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架结合使用，既可以发挥粘滞阻尼器的高效耗能作用，又保证了结构的水平刚度，将结构在风荷载或/和地震荷载作用下的变形控制在合理范围内。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，本实用新型通过组合使用两种不同形式的伸臂桁架(竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架和布置BRB的伸臂桁架)，在保证减震耗能的同时，又不过分降低结构的刚度，使其变形在可控范围内。竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架，通过采用竖向布置粘滞阻尼器，将伸臂桁架与巨柱的连接适当断开的方式，形成一种刚度适中并且具有较高耗能能力的伸臂桁架超高层结构体系，使得伸臂桁架在风振和/或地震作用下，与巨柱发生相对错动，从而引起粘滞阻尼器内的粘滞流体在压力差作用下的流动，从而产生阻尼力，耗散外界输入结构的振动能量；布置BRB的伸臂桁架，采用斜腹杆为BRB的伸臂桁架，它与核心筒及巨柱刚接，BRB通过屈曲约束单元提供给核心单元足够的约束，使得核心单元在受压时屈服而不屈曲，在大变形情况下，BRB的滞回曲线饱满，罕遇地震作用下能率先屈服吸收地震能量，抗震性能良好。本实用新型的适用范围为设防烈度为6度及以上的高层结构。本实用新型抗震概念清晰，结构构造简单，施工方便，设备保养维护便捷，可实现高层结构的多道设防防线，震后修复具有良好的经济性与可行性。
[0004]本实用新型提出的组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，包含巨型钢骨混凝土柱1、核心筒2、竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架和防屈曲支撑的伸臂桁架，其中:
[0005]所述竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架包括粘滞阻尼器6和第一伸臂桁架，所述第一伸臂桁架由水平弦杆件3、直腹杆4和斜腹杆5组成，若干根直腹杆4和若干根水平弦杆件3相连组成框架结构，框架结构的两侧通过斜腹杆5相连，框架结构固定于核心筒2的筒壁上，与巨型钢骨混凝土柱I相连的位于框架结构上部或下部水平弦杆件3与粘滞阻尼器6相连，相应的，位于框架结构下部或上部水平弦杆件3与巨型钢骨混凝土柱I机械铰接；粘滞阻尼器6通过牛腿固定于巨型钢骨混凝土柱I上；
[0006]所述防屈曲支撑的伸臂桁架包括防屈曲支撑BRB7和第二伸臂桁架，所述第二伸臂桁架由水平弦杆件2、直腹杆4和防屈曲支撑BRB7组成，若干根直腹杆4和若干根水平弦杆件3相连组成框架结构，框架结构的两侧通过防屈曲支撑BRB7相连，框架结构刚性固定于核心筒2的筒壁上，位于框架结构上部和下部的水平弦杆件3均与巨型钢骨混凝土柱I刚性相连；
[0007]所述巨型钢骨混凝土柱I和核心筒2竖直布置，巨型钢骨混凝土柱I和核心筒2之间连接处最上部设置竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架，竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架下部布置防屈曲支撑的伸臂桁架，然后下面再根据情况布置竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架或防屈曲支撑的伸臂桁架。
[0008]本实用新型中，防屈曲支撑BRB7材料为低屈服点钢材要求具有良好的延性，伸长率不应小于20%，同时应有工作温度下的冲击韧性合格保证。
[0009]本实用新型中，粘滞阻尼器为竖向布置的速度型阻尼器，工作原理为:利用巨型钢骨混凝土柱与伸臂桁架之间的竖向错动，使得粘滞流体从阻尼通道中通过，引起阻尼力，进而达到耗散能量的目的。防屈曲支撑的伸臂桁架中采用的防屈曲支撑BRB，工作原理为:通过屈曲约束单元提供给核心单元足够的约束，使得核心单元在受压时屈服而不屈曲。
[0010]与传统伸臂桁架超高层结构体系相比，本实用新型的优点是:
[0011]I)结合了粘滞阻尼器与BRB的优点，在保证抗震消能效果的同时，保证了结构整体刚度使得结构变形可控。
[0012]2)在风振和/或地震作用下，且不管是小震、中震还是大震下，均能够起到很好的振动控制的效果。
[0013]3)BRB强度和刚度指标易控，大变形下滞回性能稳定。粘滞阻尼器造价低，易于工程应用和推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架的正立面图。
[0015]图2为本实用新型防屈曲支撑的伸臂桁架的正立面图。
[0016]图3为本实用新型在超高层的放置整体简图。
[0017]图中标号:I为巨型混凝土柱，2为核心筒，3为水平弦杆件，4为直腹杆，5为斜腹杆，6为粘滞阻尼器，7为防屈曲支撑BRB，8为竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架，9为防屈曲支撑的伸臂桁架。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例子和附图进一步对本实用新型进行说明。
[0019]实施例1:所述组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系包含两个子结构，即竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架和布置BRB的伸臂桁架。
[0020]如图1所示，竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架包括伸臂桁架、巨型钢骨混凝土柱1、核心筒2和粘滞阻尼器6，巨型钢骨混凝土柱I和核心筒2之间通过第一伸臂桁架和粘滞阻尼器6连接，所述第一伸臂桁架由水平弦杆件3、直腹杆4和斜腹杆5组成，若干根直腹杆4和若干根水平弦杆件3相连组成框架结构，框架结构的两侧通过斜腹杆5相连，框架结构固定于核心筒2的筒壁上，与巨型钢骨混凝土柱I相连的位于框架结构上部或下部水平弦杆件3与粘滞阻尼器6相连，相应的，位于框架结构下部或上部水平弦杆件3与巨型钢骨混凝土柱I机械铰接；粘滞阻尼器6通过牛腿固定于巨型钢骨混凝土柱I上。所述布置BRB的伸臂桁架包括BRB7、第二伸臂桁架、巨型钢骨混凝土柱I和核心筒2，与图1竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架不同，图2中所述的第二伸臂桁架与巨型混凝土柱I和核心筒2均为刚接，且第二伸臂桁架由水平弦杆件3、直腹杆4和防屈曲支撑BRB7组成。
[0021]本实用新型为组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架放在最上部位置，然后将防屈曲支撑的伸臂桁架放置在竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架的下边应设置伸臂桁架位置。例如附图3，从上至下为4个伸臂桁架。自上而下分别为竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架8、防屈曲支撑的伸臂桁架9，然后下面再根据情况布置竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架8、防屈曲支撑的伸臂桁架9。竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架8包括巨型混凝土柱1、核心筒2、伸臂桁架的水平弦杆件3、直腹杆4、斜腹杆5和粘滞阻尼器6。巨型混凝土柱I与核心筒2通过第一伸臂桁架、粘滞阻尼器6进行连接，由于粘滞阻尼器6在反复荷载作用不能先于连接件进入塑性屈服，故本实用新型要求粘滞阻尼器6的连接部件有很高的抗疲劳性能，以保证连接件不会先于粘滞阻尼器发生破坏。防屈曲支撑的伸臂桁架9主要部件同竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架8相同，不同的是，斜腹杆换成了防屈曲支撑BRB，且所有连接均为刚接。防屈曲支撑BRB的材料要求满足:用材料为低屈服点钢材要求具有良好的延性，伸长率不应小于20%,同时应有工作温度下的冲击韧性合格保证。
[0022]注释:I )图1中节点A处与巨型混凝土柱2断开；节点B处为机械铰接，可以适度转动，但无相对线位移。
[0023]2 )图2中，所有节点如C处所示，均为刚接且斜腹杆使用BRB。
【权利要求】
1.组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，包含巨型钢骨混凝土柱(I)、核心筒(2)、竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架和防屈曲支撑的伸臂桁架，其特征在于: 所述竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架包括粘滞阻尼器(6)和第一伸臂桁架，所述第一伸臂桁架由水平弦杆件(3 )、直腹杆(4 )和斜腹杆(5 )组成，若干根直腹杆(4 )和若干根水平弦杆件(3)相连组成框架结构，框架结构的两侧通过斜腹杆(5)相连，框架结构固定于核心筒(2)的筒壁上，与巨型钢骨混凝土柱(I)相连的位于框架结构上部或下部水平弦杆件(3)与粘滞阻尼器(6)相连，相应的，位于框架结构下部或上部水平弦杆件(3)与巨型钢骨混凝土柱(I)机械铰接；粘滞阻尼器(6)通过牛腿固定于巨型钢骨混凝土柱(I)上； 所述防屈曲支撑的伸臂桁架包括防屈曲支撑BRB (7)和第二伸臂桁架，所述第二伸臂桁架由水平弦杆件(2)、直腹杆(4)和防屈曲支撑BRB (7)组成，若干根直腹杆(4)和若干根水平弦杆件(3)相连组成框架结构，框架结构的两侧通过防屈曲支撑BRB (7)相连，框架结构刚性固定于核心筒(2)的筒壁上，位于框架结构上部和下部的水平弦杆件(3)均与巨型钢骨混凝土柱(I)刚性相连； 所述巨型钢骨混凝土柱(I)和核心筒(2)竖直布置，巨型钢骨混凝土柱(I)和核心筒(2)之间连接处最上部设置竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架，竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架下部布置防屈曲支撑的伸臂桁架，然后下面再根据情况布置竖向布置粘滞阻尼器的伸臂桁架或防屈曲支撑的伸臂桁架。
2.根据权利要求1所述的组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，其特征在于:防屈曲支撑BRB (7)材料为低屈服点钢材要求具有良好的延性，伸长率不应小于20%,同时应有工作温度下的冲击韧性合格保证。
【文档编号】E04B1/98GK204252270SQ201420626016
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】鲁正, 何向东, 吕西林 申请人:同济大学