局部摇晃柱自减振结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种局部摇晃柱自减振结构，该结构局部布有摇晃构件，该摇晃构件左部和右部分别支撑上部的支撑柱或墙，和/或，该摇晃构件前部和后部分别支撑上部的支撑柱或墙；该摇晃构件铰接有活动块，该活动块搁置于基础或楼层梁顶上，且约束活动块与基础或楼层梁顶相对滑移，使结构该楼层刚度弱化并形成可局部摇晃的结构体系；所述活动块受周围结构推动时发生滚动，并牵连摇晃构件及其所支撑的各支撑柱或墙水平侧移、抬起、落下和上下相对运动等。本实用新型专利技术可使结构具备自减振功能，并提升结构弹性和弹塑性振动时的稳定性。

Self vibration damping structure of local rocking column

【技术实现步骤摘要】
局部摇晃柱自减振结构
本技术涉及结构工程抗震
，特别是涉及一种局部摇晃柱自减振结构。
技术介绍
房屋建筑结构抗震设计技术的发展大致经历两个途径，一是提高结构自身抵抗地震的能力途径，如发展高性能材料、构件和结构体系等；二是振动控制减小结构地震激励响应途径，如设置消能阻尼器耗能减振，及基础隔振等。耗能减振和隔振等在实践中并不一定泾渭分明，工程中的振动控制往往同时蕴含这两个概念和技术措施。现有技术出现一种针对性放松结构内外约束弱化某些特定部位，以达到结构振动控制的效果。例如天然橡胶支座隔振基础、框架-摇摆核心筒等，此时结构或内部常呈现接近刚体模态的变形，低阶阶自振周期较大幅度变大，通常这类结构称为摇摆结构。进一步地，可在弱化部位附设耗能元件，实践隔振与耗能减振联合应用，同时减小弱化部位地震变形；或在构件连接部位用施加无粘结后张拉预应力替代刚性连接，既放松约束又在结构变形过程中产生滞回耗能，同时增强结构稳定性和使结构具有一定的自复位能力。相比于传统结构，摇摆结构较大幅度减少地震对结构的能量输入，具有自减振和自复位能力等；另一方面，摇摆结构刚度弱化部位的地震变形较大，往往包含结构或非结构附件，如橡胶支座隔振基础、耗能元件或施加无粘结预应力等，要更精心设计、施工和维护。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种局部摇晃柱自减振结构，使体系具备自减振功能、自抑制刚度弱化部位地震变形及增强结构稳定性。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：局部摇晃柱自减振结构，该结构局部布有摇晃构件，该摇晃构件左部和右部分别支撑上部的支撑柱或墙，和/或，该摇晃构件前部和后部分别支撑上部的支撑柱或墙；该摇晃构件铰接有活动块，该活动块搁置于基础或楼层梁顶上，且约束活动块与基础或楼层梁顶相对滑移，使结构该楼层刚度弱化并形成可局部摇晃的结构体系；所述活动块受周围结构推动时发生滚动，并牵连摇晃构件及其所支撑的各支撑柱或墙水平侧移、抬起、落下和上下相对运动等。进一步的，所述摇晃构件呈V字形，其两上端部分别支撑上部的支撑柱或墙，且其两上端部之间连接有第一横梁；所述摇晃构件下端铰接有所述活动块。进一步的，所述摇晃构件顶部与其与所在层并相邻的楼盖通过第二横梁连接。进一步的，所述支撑柱或墙与周围各层楼盖之间分别通过第三横梁连接。进一步的，所述支撑柱或墙与周围各层楼盖之间分别采用弹簧和/或阻尼器连接。进一步的，所述支撑柱和/或墙之间在各层楼盖处分别连接有第四横梁。进一步的，所述活动块底面为柱面或凸曲面。进一步的，所述活动块底面与基础或楼层梁顶的接触面为相互啮合的齿状面。进一步的，所述摇晃构件为V形柱或倒三角形墙或倒梯形墙。相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术在结构基础或楼层梁上局部布置所述摇晃构件，且摇晃构件铰接活动块，使结构该楼层刚度弱化并形成可局部摇晃的结构体系，以利于减小地震能量输入；活动块受周围结构水平推动发生纯滚动，并牵连摇晃构件及其所支撑的支撑柱或墙等水平侧移、抬起、落下和分别上下相对运动等，且与体系的水平振动相适应，相当于增大体系水平振动质量，使体系水平振动的低阶频率变小，部分水平振动能量转化为垂直振动能量，均有利于进一步减小体系水平振动位移。特别地，体系水平位移增大，活动块纯滚动与基础或楼层顶接触处的偏移也增大，摇晃构件承载重力对该接触处的力矩也增大；活动块、摇晃构件及其上的支撑柱或墙等抬起和上下相对运动的加速度越大，与之对应的惯性力矩也越大，这两种力矩均反作用于周围结构，可减小楼层刚度弱化的不利影响并增强结构稳定性。相比现有技术，本技术可不需另附设其它耗能附件或施加无粘结预应力，使结构自抑制楼层刚度弱化的不利影响，并增强结构稳定性。本技术所述的活动块及摇晃构件可局部布置在结构任意层。以下结合附图及实施例对本技术作进一步详细说明；但本技术的一种局部摇晃柱自减振结构不局限于实施例。附图说明图1是实施例一本技术的结构模型示意图；图2是实施例一本技术的结构模型侧移变形示意图；图3是实施例一本技术的活动块与基础或楼层梁顶的结构配合示意图；图4是实施例一本技术的活动块纯滚动及牵连V形柱平面运动示意图；图5是实施例二本技术的结构模型示意图；图6是实施例三本技术的结构模型示意图；图7是实施例四本技术的结构模型示意图。具体实施方式实施例一请参见图1-图4所示，本技术的一种局部摇晃柱自减振结构，结构底层局部布有摇晃构件，该摇晃构件左部和右部分别支撑上部的支撑柱41、墙42。摇晃构件左部、右部所支撑的构件(支撑柱或墙)并非同一个构件，本实施例中，即摇晃构件左部对支撑柱41进行支撑，摇晃构件右部对墙42进行支撑。该摇晃构件下端铰接有活动块2，该活动块2搁置于基础31上，且约束活动块2与基础31相对滑移，使结构该楼层(即摇晃构件和活动块2所在的楼层)刚度弱化并形成可局部摇晃的结构体系。遭遇地震时，所述活动块2受周围结构推动向左或向右发生滚动，并牵连摇晃构件及其左部和右部所支撑的支撑柱41、墙42水平侧移、抬起、落下和上下相对运动等。摇晃构件的左部、右部是指摇晃构件在自减振结构的横向上所在的两个部分，该两个部分以摇晃构件与活动块2的铰接部位为分界。本实施例中，将体系中摇晃构件、活动块2、摇晃构件左部和右部分别支撑的支撑柱或墙及它们所承重的结构部分，称为“局部摇晃柱”；而将“局部摇晃柱”周边与之连接的体系其它结构部分，称为“周围结构”。摇晃构件所支撑的构件为支撑柱41、墙42，相比于传统的落地剪力墙，墙42的性质较类似于支撑柱41，但一般墙和柱的截面抗弯和抗剪刚度差别较大，墙42对体系相关楼层水平变形的约束强于支撑柱41。本实施例中，所述摇晃构件呈V字形，其两上端部为左右关系，并分别支撑所述支撑柱41、墙42。具体该摇晃构件为V形柱1。所述活动块2底面为柱面，此外，也可以是凸曲面，例如球冠面等。所述活动块2的顶面为平面，其底面的左右两端与顶面两端一一对接。本实施例中，传统结构中应垂直落地的柱(或墙)在底层局部被下端铰接活动块2的V形柱1替换，使得活动块2、V形柱1及其两上端部上的支撑柱41、墙42等，与周围结构一起组成局部摇晃柱结构体系。本实施例中，V形柱1下端与活动块2的铰接点位于活动块2的曲率中心与底面之间；V形柱1的两上端部与支撑柱41、墙42连接的力学模型为铰接。本实施例中，所述V形柱1的两个上端部之间有第一横梁51连接。V形柱1两上端部用第一横梁51近似组成一个三角形，可减少V形柱1的弯曲变形。本实施例中，第一横梁51与V形柱1两上端部刚接，V形柱1两上端部分别与周围底层楼盖采用第二横梁61刚接；支撑柱41和墙42分别与周围各层楼盖采用第三横梁62刚接；支撑柱41和墙42之间在各层楼盖标高处分别连接有第四横梁52，且连接的力学模型均为铰接。本实施例中，V形柱1及其下端铰接的活动块2布置在体系的主振动方向，基础31顶面为水平面。本实施例中，如图3所示，所述活动块2底面与基础31顶的接触面为相互啮合的齿状面，但不局限于此。活动块2齿状底的外轮廓面为前述圆柱面，基础31顶齿状底的外轮廓面为前述水平面。活动块2底面与基础31顶相互啮合，限制了活动块2与基础31的接触滑移，本文档来自技高网...

【技术保护点】
局部摇晃柱自减振结构，其特征在于：该结构局部布有摇晃构件，该摇晃构件左部和右部分别支撑上部的支撑柱或墙，和/或，该摇晃构件前部和后部分别支撑上部的支撑柱或墙；该摇晃构件铰接有活动块，该活动块搁置于基础或楼层梁顶上，且约束活动块与基础或楼层梁顶相对滑移，使结构该楼层刚度弱化并形成可局部摇晃的结构体系；所述活动块受周围结构推动时发生滚动，并牵连摇晃构件及其所支撑的各支撑柱或墙水平侧移、抬起、落下和上下相对运动。

【技术特征摘要】
1.局部摇晃柱自减振结构，其特征在于：该结构局部布有摇晃构件，该摇晃构件左部和右部分别支撑上部的支撑柱或墙，和/或，该摇晃构件前部和后部分别支撑上部的支撑柱或墙；该摇晃构件铰接有活动块，该活动块搁置于基础或楼层梁顶上，且约束活动块与基础或楼层梁顶相对滑移，使结构该楼层刚度弱化并形成可局部摇晃的结构体系；所述活动块受周围结构推动时发生滚动，并牵连摇晃构件及其所支撑的各支撑柱或墙水平侧移、抬起、落下和上下相对运动。2.根据权利要求1所述的局部摇晃柱自减振结构，其特征在于：所述摇晃构件呈V字形，其两上端部分别支撑上部的支撑柱或墙，且其两上端部之间连接有第一横梁；所述摇晃构件下端铰接有所述活动块。3.根据权利要求1所述的局部摇晃柱自减振结构，其特征在于：所述摇晃构件顶部与其所在层并...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆丰，黄铮梅，蔡剑华，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建,35