[发明专利]弧形消能结构及应用

说明书

本发明公开了一种弧形消能结构及应用，涉及消能减震技术领域。所述弧形消能结构包括阻尼部和支墩，支墩的顶端与主体结构通过高度调节构件连接；阻尼部在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元；在震动激励下，支墩通过前述高度调节构件与主体结构发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，其中双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。本发明避免了仅通过有限的、集中的阻尼部来实现耗能，具有结构简单、空间利用率高、耗能效率高和抗扭转性能好的优点。

技术领域

本发明涉及消能减震技术领域，尤其涉及一种弧形消能结构及应用。

背景技术

现有技术中，为了提高主体结构的安全性，可以在主体结构中布置消能器（又可称阻尼器）以形成消能减震(振)结构，来减少主体结构的地震作用。消能器在建筑中一般采用支撑形式或是支墩形式与主体结构的梁柱连接，主体结构的消能减震作用主要是通过消能器实现。具体的，消能器可以产生摩擦或者弯曲、剪切、扭转等弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，从而减小主体结构的地震反应。相比于消能器的支撑式连接，支墩式连接具有对建筑功能影响小且便于门窗开设、造价低、施工方便、传力路径直接能有效保证消能器发挥耗能作用、适用范围广的优点，受到广泛运用。

传统的支墩式消能技术，消能器对主体结构的消能减震作用通常是通过有限的、局部的、集中的消能器来实现。在实际工程中发现，消能器的布置位置和数量往往受到建筑、结构、设备等方面的制约，而由有限数量的消能器来发挥对主体结构的消能减震作用时，对单个消能器的承载力等力学性能有较高的要求，从而使单个消能器的设计、制造、安装均具有一定的难度。另一方面，现有消能支墩的抗扭转性能较差，且对主体结构的空间利用率不足。

因此，如何提供一种结构简单、空间利用率高、耗能效率高且抗扭转性能好的消能结构，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种弧形消能结构及应用。本发明提供的弧形消能结构，通过阻尼部将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，在震动激励下，支墩能够通过高度调节构件适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。本发明可以通过支墩单元的相对位移以及双弧形支墩单元的转动来实现耗能，避免了仅通过有限的、集中的阻尼部来实现耗能，结构简单，空间利用率高，耗能效率高，抗扭转性能好。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种弧形消能结构，包括阻尼部和支墩，支墩的底端与主体结构刚性连接，支墩的顶端与主体结构通过高度调节构件连接，支墩的两侧与主体结构之间具有空隙；

所述阻尼部在支墩中分层设置并将支墩分隔为多个支墩单元，其中包括一个上下端均为弧形的双弧形支墩单元，所述双弧形支墩单元与相邻支墩单元通过前述阻尼部柔性连接；

在震动激励下，所述支墩通过前述高度调节构件与主体结构发生竖向相对运动以适应主体结构的层高变化，同时各支墩单元能够响应于主体结构的层间变形通过前述阻尼部发生相对位移以耗能，其中双弧形支墩单元能够与相邻支墩单元发生层间相对转动。

进一步，所述阻尼部至少包括两个弧形耗能体，双弧形支墩单元的上下端弧形分别与两个弧形耗能体的弧形匹配，两个弧形耗能体在所述支墩中分层安装并通过前述双弧形支墩单元连接后形成一可旋转体，所述可旋转体与相邻支墩单元之间通过前述弧形耗能体柔性连接；

当可旋转体的上、下相邻支墩单元响应于主体结构的层间变形通过前述两个弧形耗能体发生层间相对位移时，所述可旋转体能够通过前述两个弧形耗能体分别与上、下相邻支墩单元发生层间相对转动。

进一步，两个弧形耗能体的弧形为圆弧，且具有相同的弧长和曲率半径R。