[发明专利]具有分布式摇摆芯筒的框架-核心筒消能体系

说明书

本发明公开了一种具有分布式摇摆芯筒的框架‑核心筒消能体系，包括核心筒、摇摆芯筒、框架梁、框架柱、摩擦摆滑动铰支座、预应力钢绞线和高延性混凝土框架梁。摇摆芯筒的布置方式以及数量根据实际工程需求设计，摇摆芯筒+核心筒+框架的组合形式形成具有三道防线的三重抗侧力体系的框架‑核心筒；同时，具有分布式摇摆芯筒的框架‑核心筒体系可以减小传统核心筒的面积及所有筒体面积，从而增大框架结构及整体结构的使用面积，即提高了建筑结构的投资‑效益比。摇摆芯筒与框架以及核心筒之间通过装配式高延性混凝土框架梁连接，在地震来临时可实现摇摆芯筒与框架以及核心筒之间形成铰接，提高梁柱节点的转动能力，使摇摆芯筒的摇摆能力充分实现。

技术领域

本发明涉及一种具有分布式摇摆芯筒的框架-核心筒消能体系，其功能在于通过设置摇摆芯筒，使框架-核心筒体系成为具有三道防线的三重抗侧力体系，亦可以减小传统核心筒的面积及所有筒体的面积，从而增大框架结构及整体结构的使用面积。摇摆芯筒的摇摆功能可以控制结构的变形和损伤模式，起到消能减震的作用，摇摆芯筒与核心筒之间的铰接可以提高摇摆芯筒的摇摆能力，进而实现降低在地震作用下高层建筑结构的动力响应，属于高层建筑的设计和减震领域。

背景技术

高层建筑可以有效地解决城市人口密集，土地资源紧张的问题，尤其是在一些经济发达的地区，高层建筑独特的优势使其成为经济活动的中心或者是地标性的建筑。随着世界各地高层建筑的日益增多，高层建筑也朝着体型复杂化、结构体系功能多样化的综合方向发展，这也为高层建筑结构的设计提出了更高的要求。框架-核心筒是高层建筑中主要采用的结构体系，该结构体系是一种双重抗侧力体系，地震作用下框架-核心筒结构中的核心筒是主要的抗侧力体系，作为第一道防线承受了结构绝大部分的水平荷载和倾覆力矩，而外围框架则为第二道防线主要承担结构的竖向荷载以及分担部分水平剪力。

随着建筑物高度的增加，高层结构在地震和风荷载作用下变形也是逐渐增大且变形很不均匀，易造成层间破坏，其抗震减震性能需要得到充分保障。此外，框架-核心筒结构体系中框架是主要的活动和办公使用场所，筒体则为辅助设备使用场所，传统的框架-核心筒结构体系会存在辅助设备区域布置不灵活等缺点，且筒体占整体结构的面积比偏大，导致整体结构的使用面积受到限制。由于高层建筑一般投资都非常大，基于投资-效益准则，在满足结构的抗震规范要求的前提下，在新的结构体系基础之上提高框架部分的使用面积且使其具有更优异的抗震减震性能，具有非常重要的研究意义和经济价值。

为了提高框架-核心筒结构的抗震能力和投资-效益比，本发明提出了一种具有分布式摇摆芯筒的框架-核心筒消能体系，使框架-核心筒体系从双重抗侧力体系加强为三重抗侧力体系，在地震力作用下更有效的保证框架部分的安全性。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。在传统的框架-核心筒结构体系中设置摇摆芯筒，可以减小传统核心筒的面积及所有筒体面积，从而增大框架结构及整体结构的使用面积，提升结构的投资-效益比。摇摆芯筒底部设置摩擦摆滑动铰支座，使芯筒具有一定的摇摆功能，控制结构变形和损伤，减小结构加速度反应，消能减震效果明显。

发明内容

为了提高框架-核心筒结构体系的抗震能力以及其投资-效益比，本发明提出了具有分布式摇摆芯筒的框架-核心筒消能体系，该装置在框架-核心筒体系中增设分布式摇摆芯筒，中部核心筒是基底固接，既可以实现减小结构的层间位移角，降低结构地震响应，起到消能减震的作用，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：