專利名稱：具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高層和超高層建筑結構設計。
高層和超高層巨型結構體系，如巨型框架結構體系、巨型桁架結構體系和巨型伸臂承托結構體系等，是一種新型的高層和超高層結構體系。這種新型結構體系主要由兩部分組成主干結構和次級結構。主干結構承擔著水平荷載和次級結構傳來的豎向荷載，次級結構主要僅承受豎向荷載。以鋼筋砼巨型框架結構體系為例，鋼筋砼巨型框架結構體系是由鋼筋砼巨型框架-—主干結構和支承于其上的若干個鋼筋砼次級框架——次級結構組成。鋼筋砼巨型框架是以電梯間和樓梯間等豎筒作為巨型框架柱，以每隔若干樓層設置的大梁——由整個層高的墻板和上、下層樓板形成的工字形梁作為巨型框架梁。巨型框架支承著若干個樓層的次級框架，承擔水平荷載和次級框架傳來的豎向荷載。次級框架只承擔豎向荷載。在地震作用下，高層和超高層巨型結構體系將承受著巨大的水平地震作用，并將發(fā)生不同程度的破壞，尤其在主干結構和次級結構連接處，破壞較為普遍。目前，對于高層和超高層結構的抗震設計，包括高層和超高層巨型結構的抗震設計，是采用以“抗震”為主的方法，即加強結構抵抗地震作用能力的方法。這種方法需耗費較多的鋼材、水泥等建筑材料，是不經濟的。
本發(fā)明的目的在于給出一種具有隔震、耗能和質量阻尼器等多種減震功能，可大幅度地減弱地震對于結構作用的高層和超高層巨型結構體系，即具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系。
本發(fā)明所述的高層和超高層巨型結構體系是由主干結構1和若干個次級結構2構成。主干結構有巨型框架結構、巨型桁架結構和巨型伸臂承托結構等，次級結構一般為多層框架結構。它的特點是在主干結構1和次級結構2的連接處設置了隔震耗能控制機構3，既使得每個次級結構成為一個小型隔震耗能體系，又使得龐大的巨型結構體系轉化為一個大型的質量調頻系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，各個次級結構，包括自重及所承受的重力荷載作為質量調頻系統(tǒng)中的質量塊，起著類似于質量阻尼器的減震功能，大幅度地減弱地震對結構的作用。
本發(fā)明具有以下優(yōu)越性1.具有良好的抗震性能。由于這種新型的結構體系具有隔震、耗能和質量阻尼器等多種減震功能，因此，可大幅度地減弱地震對結構的作用。本發(fā)明與未設置抗震控制機構的同類結構相比，可降低地震響應達50％～70％，從而可減輕、甚至完全避免結構在地震中的損壞或破壞。
2.節(jié)省建材用量，降低工程造價。由于這種新型結構體系可大幅度地減弱地震對于結構的作用，因此，在同等可靠度的條件下，所需的建筑材料用量較少、工程造價較低。一旦遭受強烈地震，由于地震作用明顯減弱，承重結構和非承重結構的損壞和破壞也必然較輕，因而所需修復費用也將較少。
3.抗震控制方法簡單，易于實現(xiàn)。這主要表現(xiàn)在如下幾方面①采用的隔震耗能控制機構簡單。②在形成的大型質量調頻系統(tǒng)中，不需要采用附加質量塊，而是利用結構本身的一部分質量——次級結構的質量作為質量塊。③隔震耗能控制機構設置在次級結構與主干結構的連接處，而不是設置在建筑物的基礎部位，因而不易損壞和失效，且便于維護和更換。④由于每個隔震耗能體系只相當于一個多層建筑，因而，對隔震耗能控制機構的材料強度的要求也易于滿足，不需采用專門的高強度材料。


圖1為本發(fā)明結構示意圖。
圖2為梁端隔震耗能控制機構示意圖。
圖3為圖2的a-a剖視圖。
圖4為柱底隔震耗能控制機構示意圖。
圖5為圖4俯視圖。
圖6為巨型伸臂承托結構平面示意圖。
圖7為圖6的a-a、b-b剖視圖。
圖8為圖6的c-c、d-d剖視圖。
本發(fā)明可按下述方案進一步實施具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系的特點是在主干結構1和次級結構2之間設置有隔震耗能控制機構3，即在與主干結構1相連接的次級結構2的梁端、柱底(腳)或柱頂或柱中設有梁端隔震耗能控制機構3-1、柱底隔震耗能控制機構3-2或柱頂隔震耗能控制機構3-3等，使各個次級結構成為一個小型隔震耗能結構體系，整個巨型結構體系成為一個大型質量調頻系統(tǒng)。
對于具有多功能抗震控制機構的鋼筋砼巨型框架結構體系，它包括巨型框架1、次級框架2；巨型框架1由巨型框架柱1-1和巨型框架梁1-2組成，次級框架2由次級框架柱2-1和次級框架梁2-2組成；在次級框架2與巨型框架1的連接處，即與巨型框架柱相連接的次級框架梁的梁端和次級框架底層柱的柱底或柱頂或柱中設置有隔震耗能控制機構3。其中①次級框架梁2-2與巨型框架柱1-1之間，在次級框架梁2-2的梁端設置隔震耗能控制機構3-1，可采用明牛腿式或暗牛腿式或其他形式；②次級框架柱2-1和巨型框架梁1-2之間，可在次級框架底層柱的柱底設置隔震耗能控制機構3-2，也可在次級框架底層柱的柱頂設置隔震耗能機構3-3。當?shù)卣鹆叶容^低時，也可采用簡易的滑移機構或橡膠支座或其他具有類似功能的機構，如梁端可采用懸掛機構。
對于梁端隔震耗能控制機構3-1，在次級框架梁3-1-2與巨型框架柱牛腿3-1-1之間設有牛腿頂板3-1-3和梁底滑板3-1-4，使得次級框架梁與巨型框架柱之間可相對滑移；為了控制次級框架在橫向和縱向的滑移量，在與巨型框架柱相連接的橫向次級框架梁端和縱向次級框架梁端設置摩擦限位件3-1-5和彈性限位件3-1-6，兩者在次級框架梁3-1-2的兩端同時設置，每端單向布置；摩擦限位件與次框架梁端3-1-2之間留有滑移縫隙。摩擦限位件3-1-5上部設有蓋板3-1-8，用螺栓3-1-7固定。通過調整蓋板3-1-8的傾斜度，可調整摩擦限位件運動時的摩擦力，使其摩擦力隨位移量的增大而增大，但始終略小于彈性限位件的彈性力，因此，在外力消失時，能恢復到原始位置。
對于柱底隔震耗能控制機構3-2，在位于巨型框架梁3-2-2之上的次級框架柱3-2-1與巨型框架梁3-2-2之間設有柱底滑板3-2-3和梁頂滑板3-2-4，使次級框架柱與巨型框架梁之間可相對滑移；次級框架柱3-2-1外側還可設置摩擦限位件3-2-5和彈性限位件3-2-6。
對于柱頂隔震耗能控制機構3-3，其構造形式與柱底隔震耗能控制機構3-2相似，只需將其倒置即可。
具有多功能抗震控制機構的巨型伸臂承托結構體系，它包括巨型伸臂承托結構1、次級框架2；巨型伸臂承托結構1由巨型柱1-1和巨型伸臂梁1-2組成，次級框架2由次級框架柱2-1和次級框架梁2-2組成；在次級框架2與巨型伸臂承托結構1的連接處，即與巨型柱相連接的次級框架梁的梁端和次級框架的底層柱的柱底或柱頂或柱中設置有隔震耗能控制機構3。其余與鋼筋砼巨型框架結構體系相同。
權利要求
1.一種具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系，由主干結構(1)和若干個次級結構(2)構成，主干結構包括巨型框架結構、巨型桁架結構和巨型伸臂承托結構等，次級結構一般為多層框架結構，其特征在于主干結構(1)和次級結構(2)的連接處設置有隔震耗能控制機構(3)，各個次級結構成為一個小型隔震耗能結構體系，整個結構成為一個大型質量調頻系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系，其特征在于主干結構(1)和次級結構(2)之間設置有隔震耗能機構(3)，即在與主干結構相連接的次級結構的梁端、柱底(腳)或柱頂或柱中設有梁端隔震耗能控制機構(3-1)、柱底隔震耗能控制機構(3-2)或柱頂隔震耗能控制機構(3-3)等。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系，其特征在于在梁端隔震耗能控制機構(3-1)中，在次級結構的梁(3-1-2)與主干結構的柱牛腿(3-1-1)之間設有梁底滑板(3-1-4)和牛腿頂板(3-1-3)，使次級結構與主干結構之間可相對滑移；在與主干結構柱相連接的橫向次級框架梁端和縱向次級框架梁端設置摩擦限位件(3-1-5)和彈性限位件(3-1-6)，摩擦限位件與次級結構梁端(3-1-2)之間留有滑移縫隙。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系，其特征在于在柱底隔震耗能控制機構(3-2)中，在位于巨型框架梁(3-2-2)之上的次級框架柱(3-2-1)與巨型框架梁(3-2-2)之間設有柱底滑板(3-2-3)和梁頂滑板(3-2-4)，使次級結構與主干結構之間可相對滑移；次級框架柱(3-2-1)外側還可設置摩擦限位件(3-2-5)和彈性限位件(3-2-6)。
全文摘要
具有多功能抗震控制機構的高層和超高層巨型結構體系，適用于高層和超高層建筑結構，它由主干結構和若干個具有隔震耗能控制機構的次級結構組成，既使得每個次級結構成為一個小型隔震耗能結構體系，又使整個龐大的巨型結構體系轉化為一個大型的質量調頻系統(tǒng)，從而可大幅度地減弱地震對巨型結構體系的作用，降低幅度達50％～70％，大大改善整個結構體系的抗震性能，節(jié)省大量建材，降低工程造價。
文檔編號E04H9/02GK1168943SQ9710697
公開日1997年12月31日 申請日期1997年5月23日 優(yōu)先權日1997年5月23日
發(fā)明者藍宗建 申請人:東南大學