專利名稱：仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程建筑領(lǐng)域，屬于房屋建筑中帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)形式， 特別是涉及仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。
背景技術(shù)：
自從前蘇聯(lián)和東歐的學(xué)者于二十世紀(jì)五、六十年代首次提出帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念以來，世界各地興建了許多帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑。目前常用的轉(zhuǎn)換形式主要有以下幾種梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、箱形轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、桁架式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外近些年來修建了大量帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑，并對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層高層建筑做了深入研究，相關(guān)研究文獻(xiàn)有童麗萍，井玉重，帶轉(zhuǎn)換層的高層建不規(guī)則結(jié)構(gòu)體系的抗震性能研究[J].世界地震工程2008，24 03):25- ；傅學(xué)怡.帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議 [J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1999，20 (2)38-42;姿宇，魏璉，丁大鈞.高層建筑中轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展[J].建筑結(jié)構(gòu)，1997，(1) :21-41。這些文獻(xiàn)對(duì)帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑進(jìn)行理論試驗(yàn)研究分析，研究結(jié)果表明梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳力途徑明確、受力性能好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便， 因此是目前常用的一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式。徐培福等對(duì)底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)和理論研究， 研究發(fā)現(xiàn)，梁式轉(zhuǎn)換的構(gòu)件尺寸大、自重大、不經(jīng)濟(jì)，易引起轉(zhuǎn)換層上、下層剛度突變，轉(zhuǎn)換層層間剪力和層間位移較大，所以結(jié)構(gòu)抗水平地震能力較差。(參考文獻(xiàn)徐培福等.底層大空間上層魚骨式剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué)，1986，(4)；陸浩亮，李思明，金國芳.高層建筑轉(zhuǎn)換梁上短肢剪力墻抗震試驗(yàn)和分析[J].地震工程與工程振動(dòng)，2005， 25 (2):77-81 ；徐培福，郝銳坤，吳廉種等.底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].建筑科學(xué)，1985，(1) J6-37;郝銳坤，徐培福，黃寶清等.底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)十二層模型擬動(dòng)力試驗(yàn)[J]·建筑科學(xué)，1985，(1) 38-52 ； Mee, A. L, Jordan, I. A. and ward, Μ. A wall-Beam Frames Under Static Lateral Load [J]. ASCE,1975,101 (2).)
國內(nèi)外對(duì)桁架式轉(zhuǎn)換層的試驗(yàn)和理論的相關(guān)研究文獻(xiàn)有劉勁松，裘濤，唐錦春等.帶鋼桁架轉(zhuǎn)換層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(1) :36-37;李婷婷，陳清軍.帶鋼桁架轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)的抗震性能研究[J]山西建筑，2009，35 (7) 7-8;張譽(yù)，趙鳴，方健，袁興隆.空腹桁架式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)， 1999，20(6):11-17;李風(fēng)武，范云蕾等.混凝土轉(zhuǎn)換桁架斜腹桿偏拉后受力分析[J].建筑結(jié) 1^,2008, 38(11):37-39 ；Eggert V, Valmundsson and James Μ. . Nau.. Seismic Response of Building Frames with Vertical Structural Irregularities[J]. Journal of Structural Engineeringl997，123 (1)。這些研究成果表明相對(duì)于梁式轉(zhuǎn)換而言，桁架式轉(zhuǎn)換上、下層質(zhì)量分布相當(dāng)均勻，剛度突變較小，地震反應(yīng)比梁式轉(zhuǎn)換要小得多，而且抗水平地震能力較強(qiáng)，但是桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的桿件結(jié)點(diǎn)復(fù)雜，且桿件基本上都是軸心受力構(gòu)件或小偏心受力構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，延性較差，多而復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)易損傷甚至破壞，這難發(fā)現(xiàn)和維修，并且減小轉(zhuǎn)換層的剛度和強(qiáng)度，最終減小結(jié)構(gòu)的抗震能力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式，以便解決帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震能力不足的問題。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，框架柱、轉(zhuǎn)換梁、樓面梁和阻尼器構(gòu)成桁架式組合結(jié)構(gòu)，由相互交錯(cuò)的轉(zhuǎn)換梁和次梁構(gòu)成轉(zhuǎn)換梁的梁系，轉(zhuǎn)換梁的梁系上方筑有含抗震墻在內(nèi)的上部建筑結(jié)構(gòu)，由相互交錯(cuò)的樓面梁和次梁構(gòu)成樓面梁的梁系，樓面梁的梁系的上層是轉(zhuǎn)換層，位于靠近轉(zhuǎn)換梁的梁系周邊梁體與次梁連接處的次梁體下方安裝有支座，樓面梁的梁系外圍四角內(nèi)側(cè)的上方也安裝有支座， 位于樓面梁的梁系上方安裝有與轉(zhuǎn)換梁的梁系的支座對(duì)應(yīng)的支座，轉(zhuǎn)換梁的梁系下方的支座與樓面梁的梁系上方的支座通過斜向安裝的阻尼器連接，支座與次梁或樓面梁間依順安裝有軟基墊和墊板。所述阻尼器的中軸線與轉(zhuǎn)換梁或樓面梁的水平中心線安裝夾角α為30° 60°。所述阻尼器是粘彈性阻尼器或液壓阻尼器或彈簧阻尼器。所述軟基墊是疊層橡膠墊或塑膠墊。所述墊板是鋼板或鑄鋼板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)主要是
(1)可更好地控制轉(zhuǎn)換層的地震反應(yīng)；
(2)粘彈性阻尼器可解決轉(zhuǎn)換層上、下層的層間剛度突變嚴(yán)重的問題；
(3)疊層橡膠支座和粘彈性阻尼器安裝方便，施工簡(jiǎn)單，又能保證轉(zhuǎn)換層具有一定的延性，尤其能很大程度地減小轉(zhuǎn)換層層間位移和層間剪力；
(4)能將轉(zhuǎn)換層上部的荷載均勻地分配到豎向構(gòu)件(柱或抗震墻)上，減小豎向構(gòu)件的彎矩和剪力；又能減小轉(zhuǎn)換梁的彎矩和剪力；從而能很大程度地減小轉(zhuǎn)換構(gòu)件的截面尺寸；這不僅滿足建筑的使用功能要求，而且又帶來相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。(5)由于轉(zhuǎn)換層梁的多處變截面的設(shè)計(jì)和梁端及柱端加腋的處理，使得阻尼器在轉(zhuǎn)換層的兩個(gè)主立面上安裝簡(jiǎn)便，同時(shí)轉(zhuǎn)換構(gòu)件的抗剪能力也得到很大提高。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明中樓面梁6的梁系上支座2的分布示意圖； 圖3是本發(fā)明中支座2的安裝示意圖中1.阻尼器，2.支座，3.次梁，4.轉(zhuǎn)換梁，5.框架柱，6.樓面梁，7.抗震墻，8. 軟基墊，9.墊板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，參見圖1至圖3，仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，框架柱5、轉(zhuǎn)換梁4、樓面梁6和阻尼器1構(gòu)成桁架式組合結(jié)構(gòu)，由相互交錯(cuò)的轉(zhuǎn)換梁4和次梁3構(gòu)成轉(zhuǎn)換梁4的梁系，轉(zhuǎn)換梁4的梁系上方筑有含抗震墻7在內(nèi)的上部建筑結(jié)構(gòu)，由相互交錯(cuò)的樓面梁6和次梁3構(gòu)成樓面梁6的梁系，樓面梁6的梁系的上層是轉(zhuǎn)換層，位于靠近轉(zhuǎn)換梁4的梁系周邊梁體與次梁3連接處的次梁3體下方安裝有支座2， 樓面梁6的梁系外圍四角內(nèi)側(cè)的上方也安裝有支座2，位于樓面梁6的梁系上方安裝有與轉(zhuǎn)換梁4的梁系的支座2對(duì)應(yīng)的支座2，轉(zhuǎn)換梁4的梁系下方的支座2與樓面梁6的梁系上方的支座2通過斜向安裝的阻尼器1連接，支座2與次梁3或樓面梁6間依順安裝有軟基墊8和墊板9。所述阻尼器1的中軸線與轉(zhuǎn)換梁4或樓面梁6的水平中心線安裝夾角α 為30° 60°。所述阻尼器1是粘彈性阻尼器或液壓阻尼器或彈簧阻尼器。所述軟基墊 8是疊層橡膠墊或塑膠墊。所述墊板9是鋼板或鑄鋼板。實(shí)施例1 仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，由兩主立面的框架柱5、轉(zhuǎn)換梁4、樓面梁6 和阻尼器1間構(gòu)成仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；轉(zhuǎn)換梁4托起抗震墻7等上部建筑結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換梁4與樓面梁6均設(shè)有對(duì)應(yīng)的次梁3 ；位于靠近轉(zhuǎn)換梁4的梁系周邊梁體的次梁3下方安裝有支座2，樓面梁6的梁系也安裝支座2，樓面梁6的梁系上方的支座2安裝在次梁3或樓面梁6上，以保證樓面梁6的梁系上方的支座2安裝阻尼器1時(shí)與轉(zhuǎn)換梁4的梁系的次梁3下方支座2對(duì)應(yīng)。上下支座2間通過斜向安裝的阻尼器1連接，使安裝于轉(zhuǎn)換梁4的梁系的次梁3下方支座2與樓面梁6的梁系上方支座2間的阻尼器1呈“人”字形排列；支座2與次梁3或樓面梁6間依順裝有軟基墊8和墊板9。阻尼器1采用粘彈性阻尼器。軟基墊8采用疊層橡膠墊。墊板9采用IOmm鋼板。阻尼器1的中軸線與轉(zhuǎn)換梁4或樓面梁 6的水平中心線安裝夾角α為45°。實(shí)施例2 仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，框架柱5、轉(zhuǎn)換梁4、樓面梁6和阻尼器1間所構(gòu)成的桁架式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。墊板9采用20mm鑄鋼板。阻尼器1采用液壓阻尼器。軟基墊8采用塑膠墊。阻尼器1的中軸線與轉(zhuǎn)換梁4或樓面梁6的水平中心線安裝夾角α為。本發(fā)明主要用于房屋建筑帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)研究、概念設(shè)計(jì)和實(shí)際工程設(shè)計(jì)，主要由粘彈性阻尼器和疊層橡膠支座組成，其中粘彈性阻尼器在轉(zhuǎn)換梁的梁系的兩個(gè)主立面范圍內(nèi)靠結(jié)構(gòu)四邊轉(zhuǎn)換梁布置，組成了類似桁架式的結(jié)構(gòu)形式。粘彈性阻尼器與疊層橡膠支座的組合方式實(shí)現(xiàn)阻尼器與梁、柱的聯(lián)結(jié)，梁端和柱端加腋以及轉(zhuǎn)換梁變截面設(shè)計(jì)，這方便粘彈性阻尼器及支座的安裝。所述的粘彈性阻尼器作用是增加結(jié)構(gòu)的阻尼和剛度，因?yàn)榈撞看罂臻g結(jié)構(gòu)的層間剛度突變嚴(yán)重，所以兩個(gè)主立面范圍內(nèi)布置粘彈性阻尼器組成的類似桁架式的結(jié)構(gòu)形式可以很好解決轉(zhuǎn)換層層間剛度突變、抗剪及抗水平位移能力不足等問題。所述的疊層橡膠支座不僅解決了粘彈性阻尼器與梁、柱的聯(lián)結(jié)，而且疊層橡膠支座與粘彈性阻尼器的組合方式可顯著地減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，同時(shí)提高轉(zhuǎn)換層的延性。梁端和柱端加腋以及轉(zhuǎn)換梁變截面設(shè)計(jì)有利于粘彈性阻尼器及支座的安裝，更為重要的是提高轉(zhuǎn)換梁和柱的抗剪和抗彎能力。從上可以看出，本發(fā)明為房屋建筑帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)研究、概念設(shè)計(jì)和實(shí)際工程設(shè)計(jì)開辟了新的思路，并可以很好解決地震作用下房屋建筑中帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的安全性問題。本發(fā)明提供的“仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層”，其工作原理是粘滯彈性阻尼器的力 Fif)與位移 α·(Ζ)、速度 χ(t)的關(guān)系為F(t") = k(φ)x(t) +c~(a>)x( ,由此知道阻尼器的貢
獻(xiàn)是增加結(jié)構(gòu)的阻尼和剛度，所以層間剛度突變問題得到了很好解決；此外，阻尼器之下的疊層橡膠支座提高了轉(zhuǎn)換層的延性；另外，由于阻尼器組成了類似桁架的結(jié)構(gòu)體系，使上部荷載在轉(zhuǎn)換層得到了均勻分配，這樣轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸就會(huì)減小，建筑空間會(huì)得到充分利用，并帶來相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其工作過程是當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，地震產(chǎn)生的慣性力作用于上部結(jié)構(gòu)上，通過轉(zhuǎn)換層中疊層橡膠支座減小一些地震作用；再通過仿桁架式阻尼器向結(jié)構(gòu)提供阻尼力，進(jìn)而大幅減小轉(zhuǎn)換層及其它層的層間剪力和層間位移.。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式，解決了帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震能力不足的問題。選用合適的阻尼器和合理的阻尼器布置形式來彌補(bǔ)梁式轉(zhuǎn)換層上、下層間剛度突變和桁架式轉(zhuǎn)換構(gòu)件延性差等缺陷，并能控制結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)；采用良好隔震性能的疊層橡膠支座與阻尼器相結(jié)合，更有效地減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。采用梁端和柱端加腋以及轉(zhuǎn)換梁變截面設(shè)計(jì)的措施，實(shí)現(xiàn)阻尼器及疊層橡膠支座與結(jié)構(gòu)有很好的聯(lián)結(jié)。
權(quán)利要求
1.仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其特征在于，框架柱(5)、轉(zhuǎn)換梁(4)、樓面梁(6)和阻尼器(1)構(gòu)成桁架式組合結(jié)構(gòu)，由相互交錯(cuò)的轉(zhuǎn)換梁(4)和次梁(3)構(gòu)成轉(zhuǎn)換梁(4)的梁系， 轉(zhuǎn)換梁(4)的梁系上方筑有含抗震墻(7)在內(nèi)的上部建筑結(jié)構(gòu)，由相互交錯(cuò)的樓面梁(6)和次梁(3)構(gòu)成樓面梁(6)的梁系，樓面梁(6)的梁系的上層是轉(zhuǎn)換層，位于靠近轉(zhuǎn)換梁(4) 的梁系周邊梁體與次梁(3)連接處的次梁(3)下方安裝有支座0)，樓面梁(6)的梁系外圍四角內(nèi)側(cè)的上方也安裝有支座(2)，位于樓面梁(6)的梁系上方安裝有與轉(zhuǎn)換梁的梁系的支座(2)對(duì)應(yīng)的支座(2)，轉(zhuǎn)換梁(4)的梁系下方的支座(2)與樓面梁(6)的梁系上方的支座(2)通過斜向安裝的阻尼器(1)連接，支座(2)與次梁(3)或樓面梁(6)間依順安裝有軟基墊(8)和墊板(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述阻尼器(1)的中軸線與轉(zhuǎn)換梁(4)或樓面梁(6)的水平中心線安裝夾角α為30° 60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述阻尼器(1)是粘彈性阻尼器或液壓阻尼器或彈簧阻尼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述軟基墊(8)是疊層橡膠墊或塑膠墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，其特征在于，所述墊板(9)是鋼板或鑄鋼板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿桁架式阻尼器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。它由框架柱、轉(zhuǎn)換梁、樓面梁和阻尼器構(gòu)成桁架式組合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換梁上筑有抗震墻等上部結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換梁由交錯(cuò)梁體構(gòu)成轉(zhuǎn)換梁的梁系，樓面梁由交錯(cuò)梁體構(gòu)成樓面梁的梁系，且轉(zhuǎn)換梁的梁系與樓面梁的梁系分別設(shè)有次梁，次梁安裝有支座，轉(zhuǎn)換梁的梁系下方的支座與樓面梁的梁系上方的支座通過斜向安裝的阻尼器連接，支座與次梁間依順安裝有軟基墊和墊板。本發(fā)明突破了傳統(tǒng)房屋建筑中帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)研究方法，由阻尼器和軟基墊加上支座組成混合減震裝置，從而很大程度地減小了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有很大的推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102383503SQ201110247828
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者徐家云, 李宗根, 王 琦, 胡紹輝, 高麗媛, 龔文凱 申請(qǐng)人:中國江西國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作公司