[发明专利]一种可恢复功能巨型框架结构

说明书

本发明提供一种可恢复功能巨型框架结构，包括主结构，所述主结构包括巨型柱、巨型梁、自复位梁柱节点和自复位柱脚节点，所述自复位梁柱节点连接所述巨型柱及所述巨型梁，所述自复位柱脚节点连接所述巨型柱与基础。集中了自复位机制和耗能机制，不仅可大大减少普通自复位结构的自复位节点数量，降低自复位技术施工难度，且可使主结构震后保持低损伤或无损伤，为结构震后功能可快速恢复提供保障，自复位技术在高层建筑中的经济性和实用性显著提高。

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种可恢复功能巨型框架结构。

背景技术

传统混凝土结构体系采用基于承载力的抗震设计理念并通过构造措施保证延性，期望结构在地震作用下达到理想的破坏模式依靠结构自身的塑性变形耗散地震能量。采用该指导思想设计的结构在震后会产生严重的塑性损伤和残余变形，修复或重建结构会造成巨大的经济损失。因此，近年来地震工程的研究发展呈现从抗震、减隔震走向可恢复功能的趋势。自复位结构是一种典型的可恢复功能结构体系，是在摇摆结构基础上额外增加可使结构或构件恢复到初始位置的自复位装置，从而减小结构或构件的震后残余和修复难度。

但是，目前自复位结构仍存在一些问题。比如：为了实现摇摆机制，自复位结构的各个构件在节点处一般通过预应力筋和耗能元件连接，节点数量较多，构造较为复杂；特别是对于高层结构，施工误差控制难度较大，采用自复位结构形式的经济性和实用性大大降低；自复位结构主体需要与大量的非结构构件（如楼板、填充墙和楼梯等）可靠连接以保证安全工作，结构摇摆过程中接缝反复张开和闭合会对非结构构件造成严重损坏；很多非结构构件传力不明确，会改变结构的耗能能力和自复位能力。这些问题都在一定程度上限制了自复位结构的发展和应用。

起源于20世纪60年代的巨型框架结构具有比普通高层结构形式更卓越的抗震性能，在我国的高层建筑中已有很多工程应用。巨型框架结构是由巨型构件组成的主结构和普通构件组成的次结构共同工作的一种结构形式，主结构通常是主要抗侧力构件，次结构主要承担竖向荷载并将力传递给主结构。巨型框架结构是一种比较适合于高层和超高层结构的结构体系，该结构体系由主、子结构组成，层次分明，传力明确；主结构和次结构可以采用不同的材料和结构形式，节省资源，还可以满足特殊的建筑空间需求。但是在地震作用下，次结构不是主要耗能构件，不会先于主结构破坏，巨型框架结构主要依靠主结构的塑性损伤耗散能量，损伤难以修复。

发明内容

本发明的目的是提供一种可恢复功能巨型框架结构，该结构体系融合了巨型框架结构和自复位结构的优点，可应用于高层和超高层结构，且具有较好的地震韧性。

本发明的实施例提供一种可恢复功能巨型框架结构，包括主结构，所述主结构包括巨型柱、巨型梁、自复位梁柱节点和自复位柱脚节点，所述自复位梁柱节点连接所述巨型柱及所述巨型梁，所述自复位柱脚节点连接所述巨型柱与基础。

进一步地，所述可恢复功能巨型框架结构还包括次结构及耗能装置，所述次结构通过所述耗能装置与所述巨型柱相连接。

进一步地，所述自复位梁柱节点、耗能装置、自复位柱脚节点均采用可更换元件。

进一步地，所述巨型柱采用钢板混凝土组合剪力墙或核心筒，或采用内藏钢桁架剪力墙或核心筒。

进一步地，所述巨型梁采用钢板混凝土组合梁，或采用钢桁架梁。

本发明的有益效果是：

为了解决自复位结构存在的问题，提高巨型框架结构的地震韧性，本发明提出了一种可恢复功能巨型框架结构。主结构采用巨型自复位节点，可使主结构震后保持低损伤或无损伤，为结构震后功能快速恢复提供保障。次结构坐落于主结构框架梁上，侧面与主结构分离，仅在次结构顶部采用耗能装置与主结构相连接，不仅可以耗散地震能量，也可避免次结构与主结构碰撞损伤；同时，每个次结构相当于调频质量阻尼器，可通过对其频率和阻尼合理设计达到对主结构震动控制的效果。