一种消能减震高层结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种消能减震高层结构，包括内筒、外筒及连接于内筒与外筒之间的至少一个消能系统，消能系统设置于同层的梁、板空间内或跨层的梁、板空间内，消能系统包括连接在内筒上的悬臂桁架、连接于悬臂桁架与外筒之间的阻尼器结构，阻尼器结构为I型阻尼器结构、II型阻尼器结构、III型阻尼器结构和IV型阻尼器结构的一种或者几种，阻尼器结构包括肘节二连杆及阻尼器，消能系统加强了内筒与外筒的联系，使得阻尼器的变形获得了多重位移放大效果，形成了大变形阻尼耗能的新型消能减震高层结构体系，耗散了地震输入的地震能量，减小高层结构的震动反应。另外，消能系统跨层设置的构造很好的解决了建筑消防通道的问题，建筑使用品质良好。

【技术实现步骤摘要】
一种消能减震高层结构
本技术涉及建筑领域，具体涉及一种消能减震高层结构。
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。为了确保高层结构的安全，现有技术中在伸臂桁架中设置黏滞阻尼器的方式，通过黏滞阻尼器的阻尼耗能吸收、消耗地震或振动的能量，从而使结构的动力响应(如位移、速度和加速度)控制在合理的范围内，此外黏滞阻尼器刚度很小，可解决伸臂加强层刚度过大带来的薄弱层问题。目前黏滞阻尼器传统连接方式主中斜撑型、剪切型等位移放大系数(f＝阻尼器位移/结构层间水平位移)即f小于1.0，阻尼器工作效率较低，需要布置更多数量、更大输出力的黏滞阻尼器，才能起到一定的消能减震作用。而黏滞阻尼器放大式连接方式如肘节式、竖向式等位移放大系数约为2-4倍，其中常规肘节式支撑可转动角度的幅度有限，安装精度要求高，导致位移放大程度相对有限，竖向布置方式的黏滞阻尼器位移放大系数与伸臂的长度和楼层层间高度的比值成正比关系，位移放大效果程度也相对有限，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。此外，由于结构在风荷载下长期处于振动状态，需要设置大功率阻尼器来保证整个耗能系统正常运转；而结构在大震作用下，阻尼器输出力较大，稳定性和耐久性要求高，阻尼器产品的质量就成为至关重要的因素。由于黏滞阻尼器的输出力决定了其成本与性能，因此，采用具有更大耗能及工作效率的新型消能系统，提高高层结构的抗震性能，实现多道设防防线的目的，对于实际的高层建筑结构建设具有重要意义。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种消能减震高层结构，构造了一种新型消能系统，构造简单，施工方便，具有显著的阻尼器位移放大效果，有效减小结构刚度和内力突变，提高了高层建筑结构的抗风和抗震性能，具有良好的建筑使用品质和经济性。为实现上述目的，本技术提供了一种消能减震高层结构，包括内筒、外筒及连接于内筒与外筒之间的至少一个消能系统；所述消能系统包括连接在内筒上的悬臂桁架、连接于所述悬臂桁架与外筒之间的阻尼器结构；所述悬臂桁架包括至少一根弦杆及至少一根腹杆在杆件端部连接而成的稳定的平面空间杆件结构；所述阻尼器结构为I型阻尼器结构、II型阻尼器结构、III型阻尼器结构和IV型阻尼器结构的一种或者几种。所述的阻尼器结构包括肘节二连杆及阻尼器，所述的肘节二连杆，包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端和第二支撑杆的一端铰接且所述第一支撑杆和第二支撑杆不共线；所述阻尼器一端铰接于肘节二连杆内部的铰接点，所述I型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于外筒上，所述II型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于同层的悬臂桁架末端且与第一支撑杆铰接点不共点，所述III型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于同层的上梁上，所述IV型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于同层的下梁上。所述阻尼器另一端端点与肘节二连杆的两端端点不共点。进一步地，所述消能系统设置于同层的梁、板空间内。进一步地，所述消能系统设置于跨层的梁、板空间内。进一步地，所述悬臂桁架上弦杆低于同层的上楼板或上梁，下弦杆低于同层的下楼板，所述下梁与弦杆不在同一竖向立面内，所述同层下楼板在与悬臂桁架相交位置开设洞口且不接触。进一步地，所述消能系统沿建筑高度方向间隔至少一个楼层布置。进一步地，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。进一步地，所述肘节二连杆的第一支撑杆与第二支撑杆的锐角夹角为[10°，45°]。进一步地，所述的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。与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术消能系统，可将构筑物的变形转化为第一重放大行程效果的悬臂桁架末端转动变形，并驱动铰接于悬臂桁架末端的第二重放大行程效果的肘节二连杆，形成二重放大形成效果的连杆机构，阻尼器位移放大系数可达5.0以上，显著放大了黏滞阻尼器的变形，且其位移放大系数可根据实际需求进行调整和选择，可控性非常有效。当肘节二连杆中的第二支撑杆的另一端铰接于剪力墙或支撑框架上时，可实现黏滞阻尼器的第三重位移放大，进一步提高了黏滞消能机构的放大效率、有效性及普适性。此外本技术的肘节二连杆锐角夹角变化幅度约为传统肘节二连杆的锐角夹角变化幅度的3倍，且变形放大的初始锐角夹角明显减小，说明该消能系统变形响应快、放大效率高，建筑功能适应性、布置多样性及安装可行性获得了明显提高。相对于传统的伸臂-核心筒结构，本技术的消能系统采用黏滞阻尼器，有效减小结构刚度和内力突变，而设置了该消能系统的高层建筑结构，由于组合应用了I型阻尼器结构、II型阻尼器结构、III型阻尼器结构和IV型阻尼器结构的一种或者几种，减震效果显著，实现结构根据不同性能目标及建筑功能要求进行自适应调整的可行。此外，悬臂桁架采用跨层布置的方式灵活可变，保证足够消防通道的同时，对楼层的建筑使用功能影响小。附图说明图1为本技术所提供的一种消能减震高层结构的平面结构示意图；图2为本技术所提供的一种消能减震高层结构的立面结构示意图；图3为带I型阻尼器结构消能系统层间设置的立面构造示意图；图4为消能系统层间设置的剖面构造示意图1；图5为带II型阻尼器结构消能系统层间设置的立面构造示意图；图6为带III型阻尼器结构消能系统的立面构造示意图；图7为消能系统层间设置的剖面构造示意图2；图8为带IV型阻尼器结构消能系统的立面构造示意图；图9为消能系统跨层设置的立面构造示意图；图10为消能系统跨层设置的平面俯视构造示意图；图11为消能系统跨层设置的剖面构造示意图；图12为带I型阻尼器结构消能系统的变形分解示意图；其中，1、内筒；2、外筒；3、消能系统；41、弦杆；42、腹杆；411上弦杆；412、下弦杆；51、为I型阻尼器结构；52、II型阻尼器结构；53、III型阻尼器结构；54、IV型阻尼器结构；55、肘节二连杆；551、第一支撑杆；552、第二支撑杆；56、阻尼器；61、上梁；62、下梁；63、上楼板；64、下楼板；65、洞口。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。如图所示，本技术的一种消能减震高层结构，包括内筒1、外筒2及连接于内筒1与外筒2之间的至少一个消能系统3；所述消能系统3包括连接在内筒1上的悬臂桁架、连接于所述悬臂桁架与外筒2之间的阻尼器结构；所述悬臂桁架包括至少一根弦杆41及至少一根腹杆42在杆件端部连接而成的稳定的平面空间杆件结构；所述阻尼器结构为I型阻尼器结构51、II型阻尼器结构52本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消能减震高层结构，其特征在于，包括：/n内筒、外筒及连接于内筒与外筒之间的至少一个消能系统；所述消能系统设置于同层的梁空间和板空间内；/n所述消能系统包括连接在内筒上的悬臂桁架、连接于所述悬臂桁架与外筒之间的阻尼器结构；所述悬臂桁架包括至少一根弦杆及至少一根腹杆，弦杆与腹杆的端部连接；/n所述阻尼器结构为I型阻尼器结构、II型阻尼器结构、III型阻尼器结构和IV型阻尼器结构的一种或者几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种消能减震高层结构，其特征在于，包括：
内筒、外筒及连接于内筒与外筒之间的至少一个消能系统；所述消能系统设置于同层的梁空间和板空间内；
所述消能系统包括连接在内筒上的悬臂桁架、连接于所述悬臂桁架与外筒之间的阻尼器结构；所述悬臂桁架包括至少一根弦杆及至少一根腹杆，弦杆与腹杆的端部连接；
所述阻尼器结构为I型阻尼器结构、II型阻尼器结构、III型阻尼器结构和IV型阻尼器结构的一种或者几种。


2.根据权利要求1所述消能减震高层结构，其特征在于，包括肘节二连杆及阻尼器，
所述的肘节二连杆，包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端和第二支撑杆的一端铰接且所述第一支撑杆和第二支撑杆不共线；
所述阻尼器一端铰接于肘节二连杆内部的铰接点，所述I型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于外筒上，所述II型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于同层的悬臂桁架末端且与第一支撑杆铰接点不共点，所述III型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于上梁上，所述IV型阻尼器结构的阻尼器另一端铰接于下梁上；
所述阻尼器另一端端点与肘节二连杆的两端的端点不共点。


3.一种消能减震高层结构，其特征在于，包括：
内筒、外筒及连接于内筒与外筒之间的至少一个消能系统；所述消能系统设置于跨层的梁空间和板空间内；
所述消能系统包括连接在内筒上的悬臂桁架、连接于所述悬臂桁架与外筒之间的阻尼器结构；所述悬臂桁架包括至少一根弦杆及至少一根腹杆并在杆件端部连接而成的稳定的平面空间杆件结构；
所述阻尼器结构为I型阻尼器结构、II型阻尼器结构、III型阻尼器结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：林绍明，周云，刘付钧，李盛勇，陈晓强，邓雪松，黄忠海，
申请(专利权)人：广州容联建筑科技有限公司，广州容柏生建筑结构设计事务所普通合伙，
类型：新型
国别省市：广东;44