含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，包括：主框架柱；主框架梁；以及變剛度懸掛減振子結構，變剛度懸掛減振子結構包括：減振柱；減振梁，減振梁與減振柱連接；吊桿裝置，吊桿裝置的一端與主框架梁連接，另一端與變剛度懸掛減振子結構連接；用于改變所述吊桿裝置的有效計算長度的吊桿長度控制裝置與吊桿裝置連接；以及阻尼器，阻尼器設在減振梁與相鄰的主框架柱之間。根據(jù)本實用新型變剛度懸掛減振子結構和阻尼器相互配合構造成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可以提高含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的減振效果，阻尼器采用可更換構件，可以實現(xiàn)其在強震下的功能可恢復。
【專利說明】含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及建筑減振控制【技術領域】，具體而言，特別涉及一種含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復的巨型框架結構。
【背景技術】
[0002]對于超高層建筑，由于其高昂的造價、內(nèi)部密集的人員、以及復雜而重要的使用功能，不僅要求其在強烈地震中不倒塌，還希望結構具有恢復功能的能力，功能可恢復結構作為一種新型的減振控制結構受到了工程界人員的青睞，但是目前功能可恢復結構主要針對多高層結構，對于超高層結構功能可恢復設計較難實現(xiàn)，所以迫切需要一種新型結構體系的實用新型。
[0003]巨型框架結構體系是一種較為適合超高層建筑的一種結構體系，該結構體系是由作為主結構的巨型框架和作為次結構的樓層框架組成，主結構(主框架)是由巨型柱和巨型梁組成，承受整體結構豎向和水平作用；次結構(次框架)一般為常規(guī)框架，承受著樓層內(nèi)豎向作用及對應的水平作用，并傳遞給主結構。巨型框架體結構系是一種非常高效的高層建筑結構體系，其主要優(yōu)點包括:結構傳力途徑明確、整體性能好；結構抗側力效率高，主結構構件布置遠離結構的中心；主、次結構可以采用不同的結構形式和材料，從而節(jié)省資源；次結構中的梁柱可以抽空，能滿足許多具有特殊形態(tài)和使用功能的建筑平立面要求；施工速度快，可先施工主結構，再在不同節(jié)段同時施工次結構等。但是在中、小地震作用下，結構的位移和加速度響應都比較顯著，嚴重影響使用功能。且最終結構在超過罕遇地震的強震作用下，由于主框架梁柱節(jié)點處柱的破壞而喪失承載力，震后修復難度較大，可見普通巨型框架結構很很難實現(xiàn)功能可恢復。
[0004]要想實現(xiàn)巨型框架結構強震下功能可恢復設計，結構需滿足:損傷部位及其出現(xiàn)次序更加明確，損傷程度可控；在中、小地震作用下，嚴格控制結構的位移和加速度響應，減少室內(nèi)設備和非結構構件的損傷破壞；在罕遇地震作用下，關鍵構件無損傷或輕微損傷，耗能型構件損傷后可立即更換，結構殘余變形小。
[0005]因此除了增強結構自身強度和延性，提高結構抗震能力外，采取合理的減振措施也是減少結構地震響應、改善結構性能化指標的有效手段。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復的巨型框架結構。
[0007]根據(jù)本實用新型的一個方面提供了一種含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，包括:主框架柱；主框架梁；以及變剛度懸掛減振子結構，所述變剛度懸掛減振子結構包括:減振柱；減振梁，減振梁與減振柱連接；吊桿裝置，所述吊桿裝置的一端與所述主框架梁連接，另一端與所述變剛度懸掛減振子結構連接；用于改變所述吊桿裝置的有效計算長度的吊桿長度控制裝置，所述吊桿長度控制裝置與所述吊桿裝置連接；以及阻尼器，所述阻尼器設在所述減振梁與相鄰的所述主框架柱之間。
[0008]根據(jù)本實用新型實施例的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，變剛度懸掛減振子結構和阻尼器可以相互配合并構造成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可以提高含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的減振效果。吊桿裝置可自適應改變自身長度，從而改變變剛度懸掛減振子組件的剛度，進而達到最優(yōu)頻率比要求，獲得理想減振效果。阻尼器具有耗能以及緩解變剛度懸掛減振子結構對主框架柱碰撞的作用。阻尼器采用可快速修復或更換構件，主框架柱采用高彈性高強度構件，避免主框架柱在強震下產(chǎn)生損傷。由此，可以實現(xiàn)含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構在強震下的功能可恢復。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個可選實施例，所述主框架柱為鋼板混凝土組合剪力墻或核心筒。
[0010]根據(jù)本實用新型的另一個可選實施例，所述主框架柱為內(nèi)藏鋼桁架剪力墻或核心筒。
[0011]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構進一步包括連梁，所述連梁為可更換連梁。
[0012]優(yōu)選地，所述阻尼器與所述減振梁及所述主框架柱可拆卸連接。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述吊桿裝置包括:吊桿；以及吊桿長度控制裝置，所述吊桿長度控制裝置安裝在所述變剛度懸掛減振子結構上，并與所述吊桿裝置、主框架梁及變剛度懸掛減振子結構分別連接。
[0014]具體地，所述吊桿長度控制裝置包括:第一傳感器，所述第一傳感器設在所述主框架柱或主框架樓板上；第二傳感器，所述第二傳感器設在所述減振柱或減振子結構樓板上；限位器，所述限位器與減振梁或減振柱固定連接；滑塊，所述滑塊與所述限位器連接，且所述滑塊被所述限位器限定在只在豎向方向相對于所述限位器移動；可轉動夾具，所述可轉動夾具與所述滑塊連接，所述吊桿裝置穿過所述可轉動夾具；作動器，所述作動器與所述滑塊連接；以及控制器，所述控制器與所述第一傳感器、所述第二傳感器以及作動器連接。
[0015]優(yōu)選地，所述第一傳感器設在所述主框架柱或所述主框架樓板上。
[0016]優(yōu)選地，所述第二傳感器設在所述減振柱或所述減振子結構樓板上。
[0017]可選地，所述控制器設在所述變剛度懸掛減振子結構上。
[0018]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述吊桿裝置一端與主框架梁連接，另一端與所述變剛度懸掛減振子結構連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施例的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的示意圖；
[0020]圖2是圖1所示的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的主框架懸掛層不意圖；
[0021]圖3是圖1所示的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的變剛度懸掛減振子結構的懸掛層示意圖；[0022]圖4是圖1所示的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的吊桿長度控制裝置示意圖；
[0023]圖5是圖1所示的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的滑塊結構示意圖。
[0024]附圖標記:
[0025]I主框架柱，2主框架梁，4吊桿裝置，5減振梁，6減振柱，7阻尼器，8變剛度懸掛減振子結構，
[0026]11主框架梁交點，12第一傳感器，13第二傳感器，14控制器，15減振梁交點，16作動器，17限位器，18滑塊，19可轉動夾具。
【具體實施方式】
[0027]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0028]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順
時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0029]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0030]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0031]下面參考附圖1-圖5描述根據(jù)本實用新型的實施例的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構。
[0032]如圖1所示，根據(jù)本實用新型實施例的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，包括:主框架柱1、主框架梁2以及變剛度懸掛減振子結構8。
[0033]具體而言，主框架柱I和主框架梁2可以構造成巨型框架結構的主體部分。變剛度懸掛減振子結構8作為巨型框架結構的子結構可以包括:減振柱6、減振梁5、吊桿裝置
4、吊桿長度控制裝置以及阻尼器7。具體地，減振梁5與減振柱6連接以構造成具有減振子結構樓板的子結構。吊桿裝置4的一端與主框架梁2連接，另一端與變剛度懸掛減振子結構8連接。吊桿長度控制裝置與吊桿裝置4連接，用于改變所述吊桿裝置4的有效計算長度，進而達到最優(yōu)頻率比要求，獲得理想減振效果。阻尼器7設在減振梁5與相鄰的主框架柱I之間，阻尼器7可以耗能和防止變剛度懸掛減振子結構8與主框架柱I直接碰撞。以減少例如在強震下的損失，阻尼器7可以采用可快速修復或可更換構件，以在阻尼器7在遭到破壞后可以被重新設置，以快速恢復含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的功能。
[0034]根據(jù)本實用新型實施例的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，變剛度懸掛減振子結構8和阻尼器7可以相互配合并構造成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，可以提高含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構的減振效果。吊桿裝置4可自適應改變自身長度，從而改變變剛度懸掛減振子結構8的剛度，進而達到最優(yōu)頻率比要求，獲得理想減振效果。阻尼器7具有耗能以及緩解變剛度懸掛減振子結構8對主框架柱I碰撞的作用。阻尼器7采用可快速修復或更換構件，主框架柱I采用高彈性高強度構件，避免主框架柱I在強震下產(chǎn)生損傷，由此，可以實現(xiàn)含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構在強震下的功能可恢復。
[0035]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個可選地實施例，主框架柱I可以為鋼板混凝土組合剪力墻或核心筒結構。根據(jù)本實用新型的另一個可選地實施例，主框架柱I可以為內(nèi)藏鋼桁架剪力墻或核心筒等高彈性、高強度構件。
[0036]根據(jù)本實用新型的一個實施例，含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構進一步包括連梁，連梁設在兩片剪力墻之間，連接墻肢與墻肢，連梁采用高耗能構件，且采用可以拆卸連接或發(fā)生損傷后可快速修復或可更換構件。
[0037]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選地實施例，連梁采用損傷后可更換構件，以便于更換或修復連梁。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選地實施例，阻尼器7采用損傷后可更換構件，且與減振梁5及主框架柱I可拆卸連接。由此，以便于更換或修復阻尼器7。
[0038]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施例，吊桿長度控制裝置安裝在變剛度懸掛減振子結構8上，并與吊桿裝置4、主框架梁2及變剛度懸掛減振子結構8分別連接。
[0039]如圖3、圖4所示，具體而言，吊桿長度控制裝置包括:第一傳感器12、第二傳感器13、限位器17、滑塊18、可轉動夾具19、作動器16以及控制器14。
[0040]第一傳感器12可以設在主框架柱I或主框架樓板上。第二傳感器13可以設在減振柱6或減振子結構樓板上。限位器17與減振梁5或減振柱6固定連接。滑塊18與限位器17連接，且滑塊18被限位器17限定在只在豎向方向(例如圖4所示的方向)相對于限位器17移動?？赊D動夾具19與滑塊18連接，吊桿裝置4穿過可轉動夾具19。作動器16與滑塊18連接?？刂破?4與第一傳感器12、第二傳感器13以及作動器16連接。
[0041]如圖4所示，吊桿裝置4穿過可轉動夾具19設置，此時吊桿裝置4的有效長度為主框架梁交點11和滑塊18之間的距離，第一傳感器12和第二傳感器13將采集到的信號傳輸?shù)娇刂破?4中，控制器14計算出吊桿裝置4的長度，通過作動器16的上下(例如圖4所示的方向)移動來改變滑塊18的位置，從而達到自適應性改變懸掛減振子結構8的周期，從而達到最優(yōu)頻率比要求，獲得理想的減振效果。
[0042]如圖2、圖3所示，根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選地實施例，第一傳感器12設在主框架柱I或主框架樓板上，第二傳感器13設在減振柱6或減振子結構樓板上。
[0043]如圖3所示，根據(jù)本實用新型的一個可選地實施例，控制器14設在變剛度懸掛減振子結構8上。[0044]根據(jù)本實用新型的一個實施例，如圖2、圖3所示，吊桿裝置4的一端與兩個相交的主框架梁2的交點處連接，即吊桿裝置4的一端與主框架梁交點11連接。吊桿裝置4的另一端與兩個相交的減振梁5的交點處連接，即吊桿裝置4的另一端與減振梁交點15連接。
[0045]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例進行接合和組合。
[0046]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，包括: 主框架柱； 主框架梁；以及 變剛度懸掛減振子結構，所述變剛度懸掛減振子結構包括: 減振柱； 減振梁，所述減振梁與所述減振柱連接； 吊桿裝置，所述吊桿裝置的一端與所述主框架梁連接，另一端與所述變剛度懸掛減振子結構連接； 用于改變所述吊桿裝置的有效計算長度的吊桿長度控制裝置，所述吊桿長度控制裝置與所述吊桿裝置連接；以及 阻尼器，所述阻尼器設在所述減振梁與相鄰的所述主框架柱之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述主框架柱為鋼板混凝土組合剪力墻或核心筒。
3.根據(jù)權利要求1所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述主框架柱為內(nèi)藏鋼桁架剪力墻或核心筒。
4.根據(jù)權利要求1所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，進一步包括連梁，所述連梁為可更換連梁。
5.根據(jù)權利要求1所 述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述阻尼器與所述減振梁及所述主框架柱可拆卸連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述吊桿長度控制裝置安裝在所述變剛度懸掛減振子結構上，并與所述吊桿裝置、主框架梁及變剛度懸掛減振子結構分別連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述吊桿長度控制裝置包括: 第一傳感器，所述第一傳感器設在所述主框架柱或主框架樓板上； 第二傳感器，所述第二傳感器設在所述減振柱上或減振子結構樓板上； 限位器，所述限位器與減振梁或減振柱固定連接； 滑塊，所述滑塊與所述限位器連接，且所述滑塊被所述限位器限定在只在豎向方向相對于所述限位器移動； 可轉動夾具，所述可轉動夾具與所述滑塊連接，所述吊桿裝置穿過所述可轉動夾具； 作動器，所述作動器與所述滑塊連接；以及 控制器，所述控制器與所述第一傳感器、所述第二傳感器以及作動器連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述第一傳感器設在所述主框架柱或所述主框架樓板上。
9.根據(jù)權利要求7所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述第二傳感器設在所述減振柱或所述減振子結構樓板上。
10.根據(jù)權利要求7所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所述控制器設在所述變剛度懸掛減振子結構上。
11.根據(jù)權利要求1所述的含變剛度懸掛減振子結構的功能可恢復巨型框架結構，其特征在于，所 述吊桿裝置的一端與所述主框架梁連接，另一端與所述變剛度懸掛減振子結構連接。
【文檔編號】E04B1/98GK203559485SQ201320636384
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權日:2013年10月15日
【發(fā)明者】陸新征, 蔣慶, 盧嘯 申請人:清華大學