一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系制造技术

本发明专利技术涉及建筑结构消能减震技术领域，具体涉及了一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系，屈曲约束支撑伸臂桁架连接于内筒与外筒之间，斜腹杆为并列布置的不屈服承载型第一屈曲约束支撑和屈服耗能型第二屈曲约束支撑，包括悬臂桁架、肘节二连杆、黏滞阻尼器，通过屈曲约束支撑伸臂桁架和多重位移放大型黏滞消能机构组合应用形成一种复合式减震高层结构体系，伸臂桁架和消能机构两者协同工作，耗能及刚度机制多样、协调，减震效果明显、有效，可实现高层结构的多道设防防线，结构构造简单，施工方便，建筑空间使用性及经济性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系
本专利技术涉及建筑结构消能减震
，特别是涉及一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系。
技术介绍
高层建筑中常采用的框架-核心筒结构和筒中筒结构具有良好的抗震性能及建筑使用空间。通过在框架-核心筒结构和筒中筒结构中设置刚度较大的伸臂桁架可显著提高结构的抗侧刚度，减小结构在风荷载和地震作用下的侧向变形，但过大的抗侧刚度容易导致薄弱层的存在。因此，《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)推荐采用多层刚度相对较小的伸臂沿建筑高度方向分散均匀布置的方法，既可有效提高结构整体抗侧刚度，又同时避免单层伸臂桁架抗侧刚度过大带来的薄弱层问题。图1至图3是现有技术中伸臂桁架的结构示意图，现有技术中的伸臂桁架常采用普通钢支撑形式，但普通钢支撑受压时容易屈曲失稳，导致伸臂桁架丧失刚度及承载力，使得结构的变形无法满足相关规定要求。为了提高普通钢支撑的屈曲承载力，常规方式是采用增大截面法，但增大截面也会使伸臂桁架的刚度加大，进而使得结构承受更大的地震作用，结构的变形可能更加无法满足要求且容易产生薄弱层。现有技术中有针对上述薄弱层专门提出的解决方案，如专利CN105986628A公开了一种防屈曲支撑伸臂桁架，具体公开了伸臂桁架中的斜腹杆采用防屈曲支撑(即屈曲约束支撑)，在风荷载和小震作用下，防屈曲支撑提供必要的承载能力和抗侧刚度，在大震作用下防屈曲支撑反复拉压屈服耗散地震输入能量，给结构提供附加阻尼，起到消能减震的作用。该方技术案解决了大震作用下支撑不出现屈曲失稳现象，且支撑屈服后承载力增加不明显，有效防止薄弱层的形成，防屈曲支撑屈服后还可耗散地震的输入能量，从而减小结构的侧向变形。防屈曲支撑屈服的同时刚度也降低较多，无法为结构提供稳定、较大的刚度作用，将导致结构在大震作用下的变形过大而超过规范限值，因此需要布置较多数量的防屈曲支撑。此外，防屈曲支撑一般在风荷载和小震下不屈服耗能，结构耗能机制单一，无法满足结构在风荷载及小震(小变形状态)、中震及大震(大变形状态)等不同工作阶段的变形及耗能需求。现有技术中有针对上述耗能机制专门提出的解决方案，如专利CN204252270U公开了一种组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，具体公开了一种同时采用竖向布置粘滞阻尼器(即黏滞阻尼器)伸臂桁架和防屈曲支撑(即屈曲约束支撑)伸臂桁架的高层结构体系，通过防屈曲支撑伸臂桁架给结构提供一定刚度的同时，由竖向布置粘滞阻尼器伸臂桁架(不提供刚度)给结构增加一定阻尼，两种桁架协同工作，在结构不同工作阶段耗能减震的同时又可保证给结构提供一定的水平刚度，使得结构的变形满足相关规定要求。通常采用位移放大系数(f＝阻尼器位移/结构层间水平位移)来评价阻尼器工作效率的大小，该技术方案中竖向布置粘滞阻尼器的方式比传统的墙型、支撑型、剪切型(f均小于1.0)等方式(图1所示)的位移放大效果大，其位移放大系数与伸臂长度/伸臂高度的比值相关，设置在建筑结构层间的伸臂，其尺寸则取决于结构层间的跨高比，因此位移放大系数一般为2.0～4.0。但该技术方案的位移放大效果及提供的阻尼依然有限，且该布置方式需要伸臂桁架与巨柱断开，大大削弱了结构的整体刚度，反而需要布置较多的防屈曲支撑伸臂桁架来弥补本就不大的结构整体刚度。此外，结构在大震下变形程度的控制因素中刚度作用比阻尼作用大，因此两种桁架协同工作的效果未必能比单独布置防屈曲伸臂桁架的减震效果明显。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种屈曲约束支撑伸臂桁架，本专利技术的屈曲约束支撑伸臂桁架的刚度及承载力可控，确保了结构在不同工作阶段的性能需求，特别是解决了大震下结构刚度降低过快导致的结构变形过大的问题；本专利技术的屈曲约束支撑伸臂桁架可明显、有效放大阻尼器的变形，不增加结构刚度的同时还可全过程有效增加结构耗能能力，提高结构减震效果；本专利技术的关复合式减震高层结构体系，耗能机制多样、协调，减震(振)效果明显、有效，可实现高层结构的多道设防防线，结构构造简单，施工方便，建筑空间使用性及经济性良好。本专利技术的另外成的目的在于提供一种复合式减震高层结构体系。本专利技术提供了一种屈曲约束支撑伸臂桁架，连接于内筒与外筒之间的至少一个屈曲约束支撑伸臂桁架。所述屈曲约束支撑伸臂桁架由上弦杆、下弦杆和斜腹杆组成，所述斜腹杆一端与上弦杆连接，所述斜腹杆另一端与下弦杆连接，所述斜腹杆为并列布置的第一屈曲约束支撑和第二屈曲约束支撑，所述第一屈曲约束支撑为不屈服承载型屈曲约束支撑，所述第二屈曲约束支撑为屈服耗能型屈曲约束支撑。作为优选方案，所述屈曲约束支撑伸臂桁架所在楼层的侧向刚度与下一层的侧向刚度比值不大于1.42倍，所述屈曲约束支撑伸臂桁架所在楼层受剪承载力不大于下一层楼层受剪承载力的1.53倍。本专利技术一种复合式减震高层结构体系，包括至少一个屈曲约束支撑伸臂桁架和至少一个多重位移放大型黏滞消能机构，所述屈曲约束支撑伸臂桁架为权利要求1-2所述屈曲约束支撑伸臂桁架。本专利技术所述黏滞消能机构的实施例，连接于内筒与外筒之间的至少一个多重位移放大型黏滞消能机构。所述多重位移放大型黏滞消能机构由悬臂桁架、肘节二连杆、黏滞阻尼器连接构成，所述肘节二连杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆一端与第二支撑杆一端铰接，所述悬臂桁架与所述内筒连接，所述第二支撑杆的另一端与所述外筒铰接，所述第一支撑杆的另一端与悬臂桁架的末端铰接，所述第一支撑杆和第二支撑杆的三个铰接点不共线，所述黏滞阻尼器一端与所述悬臂桁架末端铰接且与所述第一支撑杆另一端不共点，所述黏滞阻尼器另一端与所述肘节二连杆的内部铰接点铰接。作为优选方案，所述的多重位移放大型黏滞消能机构，所述第一支撑杆和第二支撑杆的锐角夹角为[15°，45°]。作为优选方案，所述黏滞阻尼器另一端铰接于所述肘节二连杆的第一支撑杆上或第二支撑杆上，可实现黏滞阻尼器的灵活安装和快速、稳定的受力传递。作为优选方案，还包括权利要求4的复合式减震高层结构体系的多重位移放大型黏滞消能机构和第二黏滞阻尼器，多重位移放大型黏滞消能机构内部黏滞阻尼器为第一黏滞阻尼器，所述第二黏滞阻尼器的一端与所述肘节二连杆的内部铰接点铰接，所述第二黏滞阻尼器的另一端铰接于外筒上，且与所述肘节二连杆的第二支撑杆另一端不共点。作为优选方案，根据权利要7所述的第一黏滞阻尼器和第二黏滞阻尼器，一个黏滞阻尼器指数小于1，另一个黏滞阻尼器速度指数大于或等于1。作为优选方案，所述内筒为混凝土内筒、钢支撑内筒，所述外筒为框架、混凝土外筒、钢支撑外筒。有益效果：本专利技术屈曲约束支撑伸臂桁架的斜腹杆为并列布置的不屈服承载型第一屈曲约束支撑和屈服耗能型第二屈曲约束支撑，创造性的形成刚度及承载力可控的新型伸臂桁架，确保了结构在不同工作阶段(风荷载、小震、中震及大震阶段)的性能需求，特别是解决了大震下结构(伸臂)刚度降低过快导致的结构变形过大的问题。此外，通过“集中布置”的理念使得结构所需伸臂桁架数量明显减少，提高了建筑空间使用率。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种屈曲约束支撑伸臂桁架，其特征在于，包括连接于内筒与外筒之间的至少一个屈曲约束支撑伸臂桁架。/n所述屈曲约束支撑伸臂桁架包括上弦杆、下弦杆和斜腹杆，所述斜腹杆一端与上弦杆连接，所述斜腹杆另一端与下弦杆连接，所述斜腹杆为并列布置的第一屈曲约束支撑和第二屈曲约束支撑，所述第一屈曲约束支撑为不屈服承载型屈曲约束支撑，所述第二屈曲约束支撑为屈服耗能型屈曲约束支撑。/n

【技术特征摘要】
1.一种屈曲约束支撑伸臂桁架，其特征在于，包括连接于内筒与外筒之间的至少一个屈曲约束支撑伸臂桁架。
所述屈曲约束支撑伸臂桁架包括上弦杆、下弦杆和斜腹杆，所述斜腹杆一端与上弦杆连接，所述斜腹杆另一端与下弦杆连接，所述斜腹杆为并列布置的第一屈曲约束支撑和第二屈曲约束支撑，所述第一屈曲约束支撑为不屈服承载型屈曲约束支撑，所述第二屈曲约束支撑为屈服耗能型屈曲约束支撑。


2.根据权利要求1所述屈曲约束支撑伸臂桁架，所述屈曲约束支撑伸臂桁架所在楼层的侧向刚度与下一层的侧向刚度比值不大于1.42倍，所述屈曲约束支撑伸臂桁架所在楼层受剪承载力不大于下一层楼层受剪承载力的1.53倍。


3.一种复合式减震高层结构体系，其特征在于：包括至少一个屈曲约束支撑伸臂桁架和至少一个多重位移放大型黏滞消能机构，所述屈曲约束支撑伸臂桁架为权利要求1-2任一项所述屈曲约束支撑伸臂桁架。


4.根据权利要求3所述复合式减震高层结构体系，其特征在于，包括所述多重位移放大型黏滞消能机构连接于内筒1与外筒2之间。
所述多重位移放大型黏滞消能机构包括悬臂桁架、肘节二连杆和黏滞阻尼器，所述肘节二连杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆一端与第二支撑杆一端铰接，所述悬臂桁架与所述内筒连接，所述第二支撑杆的另一端与所述外筒铰接，所述第一支撑杆的另一端与悬臂桁架的末端铰接，所述第一支撑杆与黏滞阻尼器的铰接点、所述第一支撑杆和第二支撑杆的铰接点、所述第二黏滞阻尼器与第二支撑杆和的铰接点不共...

【专利技术属性】
技术研发人员：林绍明，刘付钧，李盛勇，黄忠海，钟明，上官瑾瑜，
申请(专利权)人：广州容联建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44