[发明专利]具有多摆调谐芯筒的框架-核心筒耗能减震结构体系

说明书

本发明公开了具有多摆调谐芯筒的框架‑核心筒耗能减震结构体系，包括：核心筒、多摆调谐芯筒、框架梁、框架柱、组合摩擦摆滑动铰支座、预应力钢绞线、可控铰框架梁和局部肘节式耗能装置。在传统框架‑核心筒结构基础之上将一个核心筒改设为一个核心筒和若干个多摆调谐芯筒的组合形式，多摆调谐芯筒的筒身分为若干段，核心筒基底是固接，而多摆调谐芯筒的基底和各段之间则为铰接；多摆调谐芯筒则为传统框架‑核心筒结构又增加一道防线，使之成为三重抗侧力体系，且具有多摆调谐芯筒的框架‑核心筒耗能减震结构体系可以有效提高建筑结构的投资‑效益比。通过其位移放大的能力，增大阻尼器的变形，提高结构的减震效果。

技术领域

本发明涉及一种具有多摆调谐芯筒的框架-核心筒耗能减震结构体系，属于高层建筑结构的设计和减震领域。

背景技术

随着我国经济的的快速发展，城市化进程也在日益加快，城市建筑空间日趋紧张，为了满足人们对各类民用建筑的需求，越来越多的高层建筑在各个大中型城市出现。地震以及风荷载等所产生的水平荷载作用是高层建筑结构设计的主要设计因素，抗侧力体系的设计成为高层建筑的关键所在。框架-核心筒结构是高层建筑中常见的一种双重抗侧力体系。其中，核心筒是第一道防线，承担了绝大部分的水平荷载，框架为第二道防线承担竖向荷载及部分水平荷载。

高层建筑由于其自身特殊的属性，受力非常的复杂，在地震和风荷载的作用下很容易造成层间变形不均匀而产生薄弱层，而摇摆结构体系是通过在结构中设置基底铰接的摇摆构件，来控制摇摆结构体系的变形，目前运用最多的为框架摇摆墙结构体系，但是依据摇摆构件的原理，摇摆体可以有很多种，并不局限在墙体。将摇摆的原理与框架核心筒结构中的筒体相结合，亦可起到控制框架-核心筒变形不均匀，控制其损伤的作用。

目前对结构进行调谐减震的方法有很多，大多数是在结构中附加质量调谐阻尼器，但该装置属于附属装置，质量较小且一般只能控制第一阶结构周期，因此减振性能和效率不够理想。本发明专利的思路是将结构的一部分作为质量调谐阻尼器来对结构主体进行调谐减振，形成了一个新结构体系且具有良好的控制效果。具体原理是在传统框架-核心筒结构基础之上将单一核心筒改设为一个核心筒和若干多摆调谐芯筒的组合形式，从而形成三重抗侧力体系，且多摆调谐芯筒的筒身分为若干段；核心筒基底是固接，而多摆调谐芯筒的基底和各段之间则为铰接，通过控制筒体的分布质量和多摆调谐芯筒四周连接的可控铰框架梁的转动刚度，进而控制多摆调谐芯筒的多个自振周期与结构的相接近，从而实现对结构多振型调谐控制。

发明内容

为了提高框架-核心筒结构体系的减震性能，本发明提出了具有多摆调谐芯筒的框架-核心筒耗能减震结构体系，该装置在框架-核心筒体系中增设多摆调谐芯筒，既可以将多摆调谐芯筒作为质量调谐阻尼器来对结构主体进行多振型调谐减振，又可以起到控制结构损伤模式，降低结构地震响应的作用；也可增大框架结构及整体结构的使用面积，提高结构的投资-效益比。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

具有多摆调谐芯筒的框架-核心筒耗能减震结构体系，其特征在于：该体系包括核心筒(1)、多摆调谐芯筒(2)、框架梁(3)、框架柱(4)、组合摩擦摆滑动铰支座(5)、预应力钢绞线(6)、可控铰框架梁(7)和局部肘节式耗能装置(8)，将核心筒改设为一个中间核心筒(1)和若干多摆调谐芯筒(2)，核心筒基底是固接，而多摆调谐芯筒(2)的基底和各段之间则为铰接，因此多摆调谐芯筒(2)也将成为其中一道防线，使原结构成为三重抗侧力体系。多摆调谐芯筒(2)基底以及各段之间设置若干组合摩擦摆滑动铰支座(5)，同时合理的设置多摆调谐芯筒(2)的分布质量以及可控铰框架梁(7)的转动刚度，在结构遭遇地震时，多摆调谐芯筒(2)的多个自振周期可与结构大致相等，实现多阶调谐减震，同时多摆调谐芯筒(2)可以控制结构的变形和损伤模式，降低结构的加速度响应，起到耗能减震的作用；多摆调谐芯筒(2)筒体内设置预应力钢绞线(6)，使其具有自复位功能。