[发明专利]含多个多向摇摆筒的耗能减振高层建筑结构体系

说明书

本发明公开了含多个多向摇摆筒的耗能减振高层建筑结构体系，该结构包括万向型摇摆筒、主体结构、缠绕鼓状金属阻尼器、刚性连梁、刚性盖板、大球面弧度摩擦摆隔震支座、预应力筋、预应力筋地锚和耳板。将缠绕球状金属阻尼器放置于两个连梁连接处，连梁两边和主体结构连接，盖板放在阻尼器上方以作为过道，球面弧度较大的FPS摩擦摆隔震支座沿摇摆墙地基外边缘等距布置。当发生地震时，盖板破坏退出工作，缠绕球状金属阻尼器可以自身产生变形耗能，同时它发生转动使摇摆墙可以在垂直于平面内发生摆动耗能，球面弧度较大的FPS摩擦摆隔震支座使摇摆墙产生平行于面的摆动，两者的组合使摇摆墙可以任一方向摆动耗能，从而形成万向型摇摆筒结构。

技术领域

本发明涉及一种含多个多向摇摆筒的耗能减振高层建筑结构体系。该体系在正常使用状态中满足强度构造要求和承载力要求，在风荷载或地震作用下，多向摇摆筒可在任意水平方向发生摇摆和转动，从而限制和减轻主体结构的运动，使整体具有足够的耗能减振能力，避免主体结构因变形过大而破坏。本发明属于土木工程的抗震减震及防灾减灾技术领域。

背景技术

强烈地震作用下的结构将发生严重损伤，有可能造成显著的经济损失和人员伤亡。随着结构的抗震减震技术不断发展，近年来出现了采用摇摆墙进行结构抗震减震的方式，并在实际工程中得到应用。对于安装有摇摆墙的结构体系，在地震下摇摆墙在结构某一轴向水平方向产生摇摆运动，通过耗能限制了主体结构的层间位移并使层间剪力更均衡，从而避免了结构产生严重破坏。但目前的摇摆墙结构体系也存在一些不足和缺陷，例如摇摆墙通常都是平面型的，这种设计导致墙体只能控制平面内位移而无法控制多个水平向的动力响应。然而，地震动具有随机性和多维性，在实际地震下结构的水平运动方向也是随机的，平面摇摆墙只能控制某一方向的运动，这导致结构依然可能会发生较严重的损伤及破坏。因此，如何使摇摆墙结构的受力更加合理且性能更加优越是亟需解决的问题。针对这一情况，本发明提出了一种含多个多向摇摆筒的耗能减振高层建筑结构体系，该体系所遵循的原理为：每个多向摇摆墙通过多个球面弧度较大的摩擦摆隔震支座与基础连接，在强风或地震来临时摩擦摆隔震支座将开始滑动，使摇摆墙可以任意方向进行滑移摆动，球面弧度的增大更有利于使摇摆墙实现摇摆。为了进行有效地限制多向摇摆墙的运动位移，在每个多向摇摆墙的顶部安有预应力筋。每个多向摇摆墙与主体墙体结构通过由多道刚性连梁和缠绕鼓型金属阻尼器形成的刚性连廊进行连接，与刚性连梁两端相连的缠绕鼓型金属阻尼器可以通过表面的低屈服点金属丝进行多维耗能。按照上述运动方式，主体结构的任意水平方向的位移均可被多向摇摆墙进行有效控制，从而降低了破坏风险。

发明内容

为了改善地震作用下传统平面型摇摆墙无法实现任意水平方向运动从而确保结构的各方向水平动力响应均得到有效控制这一状况，本发明提出了一种含多个多向摇摆筒的耗能减振高层建筑结构体系，该摇摆筒具有在任意方向水平均可摇摆的特点，使主体结构的水平位移得到更有效的控制，显著提高了结构的减震率。

为了实现上述目的，本发明采取了如下设计方案：

含多个多向摇摆筒的耗能减振高层建筑结构体系，其特征在于：包括万向型摇摆筒1、刚性连梁2、缠绕鼓状金属阻尼器3、预应力筋4、大球面弧度摩擦摆隔震支座5、预应力筋地锚6、主体结构7、刚性盖板8、耳板9和高强锚固螺栓10。

每个万向型摇摆筒1通过由多个刚性连梁2、刚性盖板8和缠绕鼓状金属阻尼器3组成的连廊与主体结构7连接；每个万向型摇摆筒1至少通过近似正交的预应力筋4与地面预应力筋地锚6固定，预应力筋4通过耳板9与万向型摇摆筒1的顶部相连，耳板9用高强锚固螺栓10固定在万向型摇摆筒1外部，每个万向型摇摆筒1底部均与多个大球面弧度摩擦摆隔震支座5相连，所有大球面弧度摩擦摆隔震支座5与地基固接。

当结构受到不确定方向的风荷载或地震外荷载作用时，大球面弧度摩擦摆隔震支座5可以使摇摆墙体由固定状态转变为可摆动状态，缠绕鼓状金属阻尼器3可以使万向型摇摆筒1在任意水平方向上摇摆滑动，缠绕鼓状金属阻尼器3也起到了多向耗能的作用，此情况下万向型摇摆筒1可以使主体结构7产生均衡的整体运动，避免各楼层发生显著变形，充分发挥出万向型摇摆筒1的耗能减震和协调作用。