一种高层建筑的抗震框架结构的制作方法

本发明涉及抗震建筑框架技术领域，特别涉及一种高层建筑的抗震框架结构。

背景技术：

医院、民用住宅等高层建筑通常采用框架结构，框架结构是由许多梁和柱共同组成的框架来承受房屋全部荷载的结构，高层建筑中人口聚集数量较多，在发生地震时存在很大的风险，因此提高框架结构的抗震性能是建筑施工过程中的重要课题。

现有技术的抗震框架可参考授权公告号为cn205314240u的实用新型专利，包括立柱和横框架，横框架包括相互连接的第一横梁和第二横梁，第二横梁与立柱连接，第一横梁和第二横梁相互垂直并且形成矩形结构，在第二横梁的上端面上开设有内陷的上弧面，在立柱的下部固定设置有凸起于立柱下端的下弧形部，立柱的下弧形部与立柱之间设置有阻尼减震结构，相邻抗震框架之间通过上弧面与下弧形部配合连接。上述抗震结构通过上弧面与下弧形部配合连接，震框架能够随着建筑物的晃动发生微量位移，减小了地震时立柱的剧烈运动，用立柱内设置的阻尼结构逐渐消去震动能量，防止剧烈震动造成整体结构撕裂。

上述现有技术的不足之处在于，抗震框架浇筑为一个整体，相邻抗震框架的立柱之间通过上弧面与下弧形部形成分开断续式的连接方式，当发生较大的地震时，地震瞬间的巨大震力可能会导致相邻抗震单元发生较大的错位，特别是位于最上方的框架结构由于受到重力较小，因此存在较大的安全隐患，因此相邻抗震单元之间的连接稳定性还有待提高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种高层建筑的抗震框架结构，实现了提高框架结构连接稳定性的功能。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高层建筑的抗震框架结构，包括沿竖直方向依次设置的多个抗震单元，抗震单元包括一体浇筑的横框架和立柱，横框架包括横向梁和纵向梁，横向梁垂直于纵向梁，横向梁和纵向梁形成矩形结构，立柱设置在横向梁的两端，在横向梁的上端面上开设有上弧面，在立柱的下端固定连接有下弧形部，上弧面与下弧形部相适配，在立柱与下弧形部之间固定连接有阻尼层，在竖直相邻的两个抗震单元之间连接有连接机构，连接机构包括连接杆、连接块和连接罩，连接罩固定连接在位于下方抗震单元的横向梁上端面的中部，连接罩内部中空，连接罩的上端面上开设有第一槽，连接块位于连接罩内，连接杆的一端与位于上方的立柱固定连接，另一端穿过第一槽与连接块固定连接，连接块能够相对于第一槽发生水平方向和竖直方向的移动，同时第一槽对连接块相对于横向梁的竖向移动能够起到抵接限位作用。

通过采用上述技术方案，当立柱的下弧形部与上弧面的最低点处相适配时，连接块与其下方的抗震单元的横向梁抵接，连接杆固定连接在连接块与立柱之间，立柱相对于其下方的下弧形部发生移动时，立柱通过连接杆带动连接块相对于连接罩发生移动，连接块可在连接罩内发生垂直于横向梁、平行于横向梁的水平运动以及平行于立柱方向的竖向移动，因此使得连接块和连接罩不易干涉相邻抗震单元之间发生的三维移动，相邻抗震单元可在水平方向上发生相对摆动，而由于第一槽对连接块的竖向移动起到限位作用，因此连接罩和连接块分别对连接杆和立柱的位移起到了限位作用，地震时相邻抗震单元之间不易发生较大的错位，即便是位于高层建筑上端的抗震单元的立柱也不易从下弧形部内滑出，因此增强了框架结构的结构稳定性。

本发明进一步设置为：两个连接杆分别与两个立柱固定连接，两个连接杆以横向梁的中心处对称设置并且呈v形结构。

通过采用上述技术方案，由于两个连接杆呈v形结构，同时连接块与其下方的横向梁抵接，因此连接杆将相邻抗震单元组成的矩形结构分隔成多个三角形，三角形具有稳定性，发生地震时抗震单元不易发生较大的形变，因此进一步增强了抗震单元的稳定性。

本发明进一步设置为：在连接块的外周壁上固定连接有水平弹簧，水平弹簧固定连接在连接块与连接罩的内侧壁之间，多个水平弹簧呈十字形分布，水平弹簧处于压缩状态。

通过采用上述技术方案，当连接块随立柱发生移动时，呈十字形分布的多个水平弹簧的弹力对连接块的移动起到复位作用，进而使得水平弹簧的弹力作用对立柱相对于上弧面的移动起到了复位作用，便于立柱随地震发生位移能够沿上弧面滑动至与上弧面相适配的初始状态；当发生较小的地震、框架结构发生轻微震动时，水平弹簧对立柱的轻微晃动起到了缓冲和限位作用，使得立柱不易相对于上弧面发生移动，进而提高了框架结构的稳定性。

本发明进一步设置为：在连接块的上端面上固定连接有竖向弹簧，竖向弹簧沿平行于立柱的方向设置。

通过采用上述技术方案，初始状态时立柱的下弧形部与上弧面的最低处相适配，当立柱在地震的作用下相对于上弧面移动时，立柱同时发生了竖直方向的移动，连接块与立柱发生同步移动，竖向弹簧的弹力对连接块的竖向移动起到了复位作用，进而对立柱起到了缓冲和复位作用。

本发明进一步设置为：连接块靠近第一槽的一侧固定连接有连接柱，连接柱穿过第一槽，连接杆与连接柱固定连接。

通过采用上述技术方案，连接柱穿过第一槽，因此方便工作人员将连接杆焊接在连接柱上，即达到了方便将连接杆与连接块固定连接的效果，连接柱与第一槽的内侧壁之间形成间隙，使得连接柱能够在第一槽内发生水平方向的移动。

本发明进一步设置为：在相邻的两个抗震单元之间还设置有限位机构，限位机构包括限位罩，限位罩内部中空，限位罩固定罩设在横向梁的端部并且位于上弧面的上方，限位罩的上端面上开设有限位槽，立柱穿过限位槽。

通过采用上述技术方案，限位槽能够使得立柱相对于上弧面发生一定范围的移动同时对立柱水平方向和竖直方向的移动起到了进一步限位作用，使得立柱不易相对于其下方的抗震单元发生较大的位移，因此进一步增强了框架结构的抗震稳定性。

本发明进一步设置为：限位机构还包括限位弹簧，限位弹簧固定连接在立柱与限位罩内侧壁之间，多个限位弹簧呈漏斗形分布，限位弹簧处于压缩状态。

通过采用上述技术方案，立柱被多个限位弹簧抵紧限位，当立柱相对于上弧面发生移动时，多个限位弹簧的弹力作用能够对立柱的位移起到复位作用，当抗震单元受到较小的震动时立柱也不易发生震动，进而提高了抗震单元的抗震性能；由于限位弹簧呈漏斗形分布在立柱的外周壁外侧，因此限位弹簧对立柱的横向或者是竖向移动均能够起到缓冲和限位作用。

本发明进一步设置为：限位罩内设置有插接环，限位弹簧固定连接在插接环与限位罩内侧壁之间，在立柱靠近下弧形部的端部上固定连接有立环，立柱能够穿过插接环，插接环对立环起到抵接限位的作用，插接环与立环固定连接。

通过采用上述技术方案，将预制的立柱的下弧形部穿过限位槽插入到限位罩内，使立柱穿过插接环，而后将立环与插接环固定连接，因此方便将限位弹簧连接在预制的立柱与限位罩之间，即达到了方便施工的效果。

本发明进一步设置为：在立柱与下弧形部之间固定设置有阻尼层，阻尼层包括两层弹性柱以及浇筑在两层弹性柱之间的缓冲混凝土层。

通过采用上述技术方案，当立柱在地震作用下发生竖向震动时，两层弹性柱的弹性作用可将地震纵波缓冲吸收，从而使得立柱不易发生较大的震动；同时缓冲混凝土层质量较大且在震动过程中吸收震动能量，将部分地震能量转化为自身动能最后转变成内能，因此达到了减小地震纵波能量在相邻抗震单元之间的传递的效果。

本发明进一步设置为：抗震单元还包括填充墙，填充墙固定填充在横框架与相邻的两个立柱之间，在填充墙远离横框架的一侧固定粘设有形变层。

通过采用上述技术方案，填充墙固定设置在竖向相邻的两个抗震单元之间，填充墙与其下方的抗震单元的横框架通过形变层固定连接，形变层对填充墙与下方的横框架既起到连接作用，又能够使得位于上方的抗震单元相对于其下方的抗震单元发生晃动，因此提高了框架结构的抗震能力。

综上所述，本发明具有以下技术效果：

1、通过采用连接机构的结构，实现了地震时相邻抗震单元不易发生较大错位的功能；

2、通过采用限位机构的结构，实现了对立柱相对于横向梁的震动起到进一步限位和缓冲作用的功能；

3、通过采用阻尼层的结构，实现了减小地震震动时对立柱造成的损伤的功能。

附图说明

图1是本实施例的三维立体示意图；

图2是突出立柱与横向梁连接关系的局部三维示意图；

图3是突出连接罩内部结构的局部三维示意图；

图4是突出填充墙与连接机构位置关系的三维示意图。

图中，1、基础单元；2、抗震单元；21、横框架；211、横向梁；2111、上弧面；2112、减震层；212、纵向梁；22、立柱；221、阻尼层；2211、弹性柱；2212、缓冲混凝土层；222、下弧形部；223、立环；3、连接机构；31、连接杆；32、连接罩；321、第一槽；33、连接块；331、连接柱；34、水平弹簧；35、竖向弹簧；4、限位机构；41、限位罩；411、限位槽；42、限位弹簧；43、插接环；5、填充墙；51、内墙；52、外墙；53、加强柱；54、形变层。

具体实施方式

如图1所示，本发明介绍了一种高层建筑的抗震框架结构，包括抗震单元2、连接机构3和限位机构4，基础单元1固定设置在地面上，基础单元1包括地圈梁和地圈梁以下的基础部分，抗震单元2连接在基础单元1的上方,抗震单元2是基础单元1上面的单层或者多层框架体，抗震单元2包括立柱22和横框架21，立柱22和横框架21浇筑成一个整体，竖向方向设置的相邻抗震单元2形成断续式支撑结构，基础单元1与其上方的抗震打单元形成断续式支撑结构，连接机构3和限位机构4均连接在相邻抗震单元2的立柱22与横框架21之间，连接机构3和限位机构4均对立柱22相对于其下方的横框架21起到限位作用。地震时基础单元1与抗震单元2之间、相邻的抗震单元2的立柱22在地震作用下发生相对位移，使得横框架21能够随着地震的晃动发生微量位移，使得立柱22不易因地震的快速摆动对立柱22而造成断裂，因此提高了建筑物的抗震性能；同时连接机构3和限位机构4使得立柱22不易相对于其下方的横框架21发生较大的错位，在发生较大的地震时，位于上方的抗震单元2不易因受力较小而发生分离，因此提高了高层建筑的抗震能力。

如图1所示，横框架21包括横向梁211和纵向梁212，横向梁211垂直于纵向梁212，横向梁211和纵向梁212形成矩形结构，立柱22设置在横向梁211的两端，在横向梁211的上端面上开设有上弧面2111，再结合图2所示，在立柱22的下端固定连接有下弧形部222，上弧面2111与下弧形部222相适配，在立柱22与下弧形部222之间固定连接有阻尼层221，在基础单元1上开设有基础上弧面（本图未示意），立柱22的下弧形部222与基础上弧面相适配，基础单元1与抗震单元2之间的连接方式与竖向相邻的抗震单元2之间的连接方式相同。地震时，减震层2112减小了地震的振动的传递且起到了减小了地震对立柱22的损伤，竖直方向相邻的抗震单元2之间，位于上方的立柱22的上弧面2111与位于下方的横向梁211的下弧形部222在地震的振动和摇摆作用下产生滑动和轻微移动，地震的振动和摇摆的余波再通过下弧形部222传递给位于下方的抗震单元2，下弧形部222可采用半球面结构，相邻抗震单元2之间的摆动方向相反，使得位于上方的抗震单元2的振动和摇摆减小，使得立柱22不易因地震的摆动而损坏；地震后，立柱22在下弧形部222在重力的作用下有自动寻找上弧面2111的最低点的趋势，因此下弧形部222与上弧面2111能够紧密贴合，因此使得相邻抗震单元2之间有复位的趋势，因此提高了高层建筑的抗震能力。

如图2所示，阻尼层221包括两层弹性柱2211以及浇筑在两层弹性柱2211之间的缓冲混凝土层2212，弹性柱2211可采用橡胶材质。当立柱22在地震作用下发生竖向震动时，两层弹性柱2211的弹性作用可将地震纵波缓冲吸收，从而使得立柱22不易发生较大的震动；同时缓冲混凝土层2212在震动过程中吸收震动能量，将部分地震能量转化为自身动能最后转变成内能，因此达到了减小地震纵波能量在相邻抗震单元2之间的传递的效果。

如图2所示，在上弧面2111内固定设置减震层2112，减震层2112可采用橡胶材质，减震层2112对立柱22相对于下弧形部222的震动起到了进一步缓冲作用，因此减小了立柱22相对于上弧面2111震动时，下弧形部222和上弧面2111之间震动造成的损伤。

如图1和图3所示，连接机构3包括连接杆31、连接块33和连接罩32，连接罩32固定连接在位于下方抗震单元2的横向梁211中部的上端面上，连接罩32内部中空，连接罩32的上端面上开设有第一槽321，连接块33位于连接罩32内，在连接块33上固定连接有连接柱331，连接柱331穿过第一槽321，连接柱331与第一槽321的内侧壁之间形成间隙，使得连接柱331能够在第一槽321内发生水平方向的移动，连接杆31的一端与位于上方的立柱22的上端固定连接，另一端与连接柱331固定连接，第一槽321能够对连接块33起到限位作用。当立柱22的下弧形部222与上弧面2111的最低点处相适配时，连接块33与其下方的抗震单元2的横向梁211抵接，立柱22相对于其下方的下弧形部222发生移动时，立柱22通过连接杆31带动连接块33相对于连接罩32发生移动，连接块33可在连接罩32内发生垂直于横向梁211、平行于横向梁211的水平运动以及平行于立柱22方向的竖向移动，因此使得连接块33和连接罩32不易干涉相邻抗震单元2之间发生的三维移动，相邻抗震单元2可在水平方向上发生相对摆动，因此提高了抗震单元2对地震各个方向横波的抗震能力；而由于连接罩32对连接块33起到限位作用，因此连接罩32和连接块33对连接杆31和立柱22的位移起到了限位作用，地震时相邻抗震单元2之间不易发生较大的错位，在发生较大的地震时，立柱22也不易从下弧形部222内滑出，因此增强了框架结构的结构稳定性；对于位于上方的抗震单元2其受到竖向方向的重力较小的情况下，当立柱22受到地震纵波而与下弧形部222分离时，由于连接杆31的限位作用，使得位于上方的抗震单元2不易发生倾覆，进而进一步提高了建筑物的抗震性能；连接柱331穿过第一槽321，因此方便工作人员将连接杆31焊接在连接柱331上，即达到了方便将连接杆31与连接块33固定连接的效果。

如图1所示，两个连接杆31分别与两个立柱22固定连接，两个连接杆31以横向梁211的中心处对称设置并且呈v形结构。由于连个连接杆31呈v形结构，连接块33与其下方的横向梁211抵接，因此连接杆31将相邻抗震单元2组成的矩形结构分隔成多个三角形，三角形具有稳定性，发生地震时抗震单元2不易发生较大的形变，因此进一步增强了抗震单元2的稳定性，即使得框架结构不易发生变形。

地震时，抗震单元2可能会相对于其下方的抗震单元2同时发生横向移动和纵向移动，连接块33在连接杆31和立柱22的带动下相对于连接罩32发生横向或者纵向的移动，为了减小地震时立柱22相对于横向梁211的摆动起到缓冲作用，减小立柱22与上弧面2111的碰撞，如图3所示，本发明在在连接块33的外周壁上固定连接有水平弹簧34，水平弹簧34固定连接在连接块33与连接罩32的内侧壁之间，多个水平弹簧34呈十字形分布，水平弹簧34处于压缩状态。当连接块33发生移动时，呈十字形分布的水平弹簧34的弹力对连接块33的移动起到复位作用，进而使得水平弹簧34的弹力作用对立柱22相对于上弧面2111的移动起到了复位作用，便于立柱22随地震发生位移后恢复至与上弧面2111相适配即初始状态；当发生较小的地震框架结构发生轻微震动时，水平弹簧34对立柱22的轻微晃动起到了缓冲和限位作用，使得立柱22不易相对于上弧面2111发生移动，进而提高了框架结构的稳定性。

地震纵波作用时，为了减小对立柱22相对于横向梁211的震动，如图3所示，本发明在连接块33与连接罩32内设置有对立柱22的竖向移动起到缓冲作用的竖向弹簧35，竖向弹簧35沿垂直于横向梁211的方向竖向设置，第一槽321对竖向弹簧35起到限位作用。初始状态时立柱22与上弧面2111的最低处相适配，当立柱22在地震的作用下相对于上弧面2111移动时，立柱22同时发生了竖直方向的移动，连接块33与立柱22发生同步移动，竖向弹簧35的弹力对连接块33的竖向移动起到了复位作用，即对立柱22的竖向震动起到了缓冲和复位作用。

如图2所示，限位机构4包括限位罩41，限位罩41内部中空，限位罩41固定罩设在横向梁211的端部并且位于上弧面2111的上方，限位罩41的上端面上开设有限位槽411。限位槽411能够使得立柱22相对于上弧面2111发生一定范围的移动同时对立柱22的移动起到了进一步限位作用，因此使得立柱22不易相对于其下方的抗震单元2发生较大的位移，因此进一步增强了框架结构的抗震稳定性。

为了对立柱22相对于横向梁211的移动起到进一步缓冲作用，如图2所示，限位机构4还包括限位弹簧42，限位弹簧42固定连接在立柱22与限位罩41内侧壁之间，多个限位弹簧42呈斗字形分布，限位弹簧42处于压缩状态。当立柱22相对于上弧面2111发生移动时，多个限位弹簧42的弹力作用能够对立柱22的位移起到复位作用，当抗震单元2受到较小的震动时立柱22也不易发生震动，进而提高了抗震单元2的抗震性能；由于限位弹簧42呈漏斗形分布在立柱22的外周壁外侧，因此限位弹簧42对立柱22的横向或者是竖向移动均能够起到缓冲和限位作用。

为了方便将立柱22插入到多个限位弹簧42之间，如图2所示，限位罩41内设置有插接环43，限位弹簧42固定连接在插接环43与限位罩41内侧壁之间，在立柱22靠近下弧形部222的端部上固定连接有立环223，插接环43对立环223起到抵接限位的作用，立环与插接环固定连接。将预制的立柱22穿过限位槽411插入到限位罩41内，使立柱22穿过插接环43，而后将立环223与插接环43固定连接，施工过程中可采用通过混凝土粘接固定的方式，而后再将限位罩41焊接在立柱22的外侧，上述方式方便工作人员将限位弹簧42连接在预制的立柱22与限位罩41之间，即达到了方便施工的效果。

如图1所示，建筑物包括填充墙5，填充墙5固定填充在横框架21与相邻的两个立柱22之间，填充墙5可采用预制墙块，在填充墙5远离横框架21的一侧固定粘设有形变层54，形变层54固定连接在竖向相邻的两个抗震单元2的横框架21之间或者是相邻抗震单元2与基础单元1，本图示意为抗震单元2与基础单元1之间的形变层54，形变层54可采用橡胶层，或者在填充墙5与位于下方的横框架21之间固定设置有叠层橡胶隔震支座，本图中所示为上述第一种方式，形变层54对填充墙5与下方的横框架21既起到连接作用，又能够使得位于上方的抗震单元2相对于其下方的抗震单元2发生晃动，因此提高了框架结构的抗震能力。

如图4所示，填充墙5包括内墙51和外墙52，连接机构3位于内墙51和外墙52之间，内墙51和外墙52均为预制填充墙5，内墙51和外墙52均通过混凝土粘设在同一抗震单元2的立柱22与横框架21之间，内墙51和外墙52相互平行，在内墙51与外墙52之间固定连接有加强柱53，加强柱53不会干涉到连接杆31相对于的移动，同时加强柱53起到了增强外墙52与内墙51之间连接强度的功能。

本发明的工作原理为：

地震时，竖直方向相邻的抗震单元2之间，位于上方的立柱22的上弧面2111与位于下方的横向梁211的下弧形部222在地震的振动和摇摆作用下产生滑动和轻微移动，相邻抗震单元2之间的摆动方向相反，使得位于上方的抗震单元2的振动和摇摆减小，立柱22相对于其下方的横向梁211摆动的过程中，立柱22通过连接杆31带动连接块33相对于连接罩32发生移动，连接块33可在连接罩32内发生垂直于横向梁211、平行于横向梁211以及平行于立柱22方向的移动，因此使得连接块33和连接罩32不易干涉相邻抗震单元2之间发生的三维移动，相邻抗震单元2可在水平方向内发生相对移动，因此提高了抗震单元2对地震各个方向横波的抗震能力；而由于连接罩32对连接块33起到限位作用，因此连接罩32和连接块33对连接杆31和立柱22的位移起到了限位作用，地震时相邻抗震单元2之间不易发生较大的错位，在发生较大的地震时，立柱22也不易从下弧形部222内滑出，因此增强了框架结构的结构稳定性；同时竖向弹簧35和限位弹簧42的弹力作用均能够对立柱22的竖向震动起到进一步缓冲作用，因此减小了立柱22与横向梁211因震动碰撞造成的损伤。地震后，下弧形部222沿上弧面2111缓慢下滑，同时水平弹簧34的限位弹簧42对立柱22位移起到复位作用，使得下弧形部222再次恢复至与上弧面2111相适配的状态，因此实现了提高框架结构抗震能力的功能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。