本发明专利技术公开了一种加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架，多榀外附摇摆架设置在主体钢框架侧面，外附摇摆架包括两根摇摆边柱和多根横向支撑，多根横向支撑在竖直方向排布上将两根摇摆边柱连接，摇摆边柱与主体钢框架侧面的支撑柱之间采用刚性连接件铰接；摇摆边柱与主体钢框架侧面的支撑柱之间连接有阻尼器；相邻外附摇摆架的摇摆边柱之间连接有纵向水平支撑。每根摇摆边柱分为上段柱和下段柱，横向支撑均位于上段柱上，下段柱外径大于上段柱外径，上段柱底部搭在下段柱顶部中心位置，下段柱顶面在上段柱底部周围设置有竖直方向的限位板，下段柱底部通过基础固定在地面上。具有足够抗震性能的同时，有效控制并且减小结构的摇摆变形。摇摆变形。摇摆变形。
【技术实现步骤摘要】
一种加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架
[0001]本专利技术属于结构抗震领域，涉及一种加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架。
技术介绍
[0002]钢框架结构因其具有强度高、质量轻、良好的延性和耗能能力，在高层及超高层建筑中得到广泛应用。然而，在强震作用下，由于梁柱节点刚度较大，材料的塑性变形很难发展，极易在梁柱焊接节点发生脆性破坏。此后，针对钢结构梁柱连接节点进行了大量研究，目的是使节点区达到强震时塑性铰外移，避免节点出现裂缝而发生脆性破坏，但经历强震之后，这些节点的钢框架都存在较大的残余变形，结构和构件变形较大，震后难以修复或修复成本大大增加。
[0003]此外，钢框架结构容易发生跨层失效模式，这类失效模式容易在结构中形成薄弱层，结构损伤集中于局部，失效时结构和材料都未能得到充分地利用，结构整体延性、耗能能力和承载力并不高。
[0004]近年来，可恢复功能结构将结构抗震设计由保障生命安全升级为控制结构的地震损伤，成为当前结构抗震领域的研究热点之一。摇摆结构作为可恢复功能结构中的一种，通过放松上部结构与基础交界面处或结构构件交界面处的某些约束，允许结构在放松位置处发生一定的相对变形，从而改变结构中各构件的受力状态、减小结构损伤，提高结构抗震性能。摇摆结构体系不管是在新建建筑结构，还是已有建筑结构的加固改造中，都发挥重要的作用，具有广阔的应用前景。
[0005]目前，附加摇摆墙是已有结构加固的一种常见实现形式，根据墙体在平面内转动的约束情况，一般可分为受控摇摆墙和自由摇摆墙两种形式。由于其自身具有较大的抗侧承载力和抗侧刚度，因此将其应用于框架结构体系加固中，可有效改善整体结构的抗震性能和破坏模式。然而，原有结构附加摇摆墙之后，增加了结构质量，使结构受到地震作用力变大，结构动力响应也随之被放大；主体结构发生较大侧移时，摇摆墙自重会产生较大二阶效应，从而对主体结构施加相当大的倾覆力矩；自身极易开裂，开裂后墙体抗弯刚度快速下降退出工作；自重大，安装难度较大，与主体结构连接的链杆、墙底铰支座性能要求较高。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架，在减小结构摇摆变形的同时，有效控制整体结构变形模式和塑性耗能分布，遏制薄弱层的产生，提升结构延性和承载力。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]一种加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架，包括主体钢框架和多榀外附摇摆架；
[0009]多榀外附摇摆架设置在主体钢框架侧面，每榀外附摇摆架包括两根摇摆边柱和多根横向支撑，多根横向支撑在竖直方向排布上将两根摇摆边柱连接，摇摆边柱与主体钢框
架侧面的支撑柱之间采用刚性连接件铰接，主体钢框架每一侧的外附摇摆架数量与主体钢框架该侧面支撑柱数量相同；同一外附摇摆架的相邻刚性连接件之间设置有阻尼器，阻尼器两端分别与摇摆边柱与主体钢框架侧面的支撑柱连接；相邻外附摇摆架的摇摆边柱之间连接有纵向水平支撑，纵向水平支撑与横向支撑的数量和高度一致；
[0010]每根摇摆边柱分为上段柱和下段柱，横向支撑均位于上段柱上，下段柱外径大于上段柱外径，上段柱底部搭在下段柱顶部中心位置，下段柱顶面在上段柱底部周围设置有竖直方向的限位板，下段柱底部通过基础固定在地面上。
[0011]优选的，横向支撑和刚性连接件与主体钢框架的横梁数量和高度均一致。
[0012]优选的，刚性连接件采用H型钢，两端设置有耳板，摇摆边柱与支撑柱连接刚性连接件的位置设置有铰接耳板，耳板与铰接耳板采用销轴铰接。
[0013]优选的，阻尼器采用波纹钢板阻尼器，波纹钢板阻尼器竖直设置，波纹位于水平方向上。
[0014]优选的，上段柱和下段柱均为双层钢管结构，内部夹层内填充有混凝土。
[0015]进一步，上段柱顶部连接有钢绞线一端，钢绞线从上段柱和下段柱中空部分依次穿过后，另一端连接基础。
[0016]进一步，上段柱和下段柱内部夹层内的混凝土采用UHPC。
[0017]优选的，每根横向支撑底部中间设置有斜支撑，斜支撑为人字形支撑，斜支撑底部两端连接两侧摇摆边柱和下一层横向支撑两端，最下方斜支撑的底部两端连接两侧下段柱顶部。
[0018]优选的，横向支撑上设置有加劲肋。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术通过主体钢框架结构附加柱中抬升受控抬升摇摆架后，在主体结构不需发生过大侧向位移时即可充分发挥外附摇摆架的刚体摇摆和减震作用，达到降低结构倾覆风险的目的，避免钢框架结构倒塌的作用；外附摇摆架绕一侧下段柱柱脚为转动支点产生刚体转动，能够对已有建筑结构进行加固后，使其具有足够抗震性能的同时，有效控制并且减小结构的摇摆变形；避免地震下结构损伤集中于“薄弱层”并减轻结构体系的损伤，降低结构倾覆风险。
[0021]进一步，外附摇摆架与框架结构的连接处是结构大变形区域，此处布置阻尼器可大量耗散地震能量，在外附摇摆架摇摆过程中，此处布置阻尼器可大量耗散地震能量，震后仅需更换损伤阻尼器即可快速恢复结构使用功能。
[0022]进一步，波纹钢板阻尼器发生剪切变形时，波纹形状的耗能钢板可以有效控制面外变形，翼缘板通过约束波纹腹板保证腹板与翼缘协调变形，保证阻尼器整体耗能的稳定性，提高耗能能力。
[0023]进一步，采用钢管混凝土柱相比型钢柱具有更高的强度和刚度，且具有良好的经济性、施工性能，摇摆节点构造简单，建筑适用性较好
[0024]进一步，钢绞线置于双层钢柱内部，相比框中提供更大倾覆力矩的同时，也避免由于外界环境变化对其力学性能的影响。
[0025]进一步，UHPC的使用可以避免了摇摆边柱截面尺寸过大和混凝土提前损伤退出工作。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术的单榀结构立面布置图；
[0028]图3是本专利技术的外附摇摆架构造示意图；
[0029]图4是本专利技术的外附摇摆架立面示意图；
[0030]图5是本专利技术的摇摆边柱构造示意图；
[0031]图6是本专利技术的刚性连接件构造示意图；
[0032]图7是本专利技术的波纹钢板阻尼器连接构造示意图。
[0033]其中，1、基础，2、主体钢框架，3、铰接耳板，4、刚性连接件，41、H型钢，42、耳板，5、销轴，6、外附摇摆架，7、加劲肋，8、横向支撑，9、斜支撑，10、支撑连接件，11、摇摆边柱，12、上段柱，13、下段柱，131、双层钢管，132、混凝土，14、钢绞线，15、挤压锚固装置，16、刚性底板，17、限位板，18、波纹钢板阻尼器，19、阻尼器连接板，20、高强螺栓，21、纵向水平支撑。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架，其特征在于，包括主体钢框架(2)和多榀外附摇摆架(6)；多榀外附摇摆架(6)设置在主体钢框架(2)侧面，每榀外附摇摆架(6)包括两根摇摆边柱(11)和多根横向支撑(8)，多根横向支撑(8)在竖直方向排布上将两根摇摆边柱(11)连接，摇摆边柱(11)与主体钢框架(2)侧面的支撑柱之间采用刚性连接件(4)铰接，主体钢框架(2)每一侧的外附摇摆架(6)数量与主体钢框架(2)该侧面支撑柱数量相同；同一外附摇摆架(6)的相邻刚性连接件(4)之间设置有阻尼器，阻尼器两端分别与摇摆边柱(11)与主体钢框架(2)侧面的支撑柱连接；相邻外附摇摆架(6)的摇摆边柱(11)之间连接有纵向水平支撑(21)，纵向水平支撑(21)与横向支撑(8)的数量和高度一致；每根摇摆边柱(11)分为上段柱(12)和下段柱(13)，横向支撑(8)均位于上段柱(12)上，下段柱(13)外径大于上段柱(12)外径，上段柱(12)底部搭在下段柱(13)顶部中心位置，下段柱(13)顶面在上段柱(12)底部周围设置有竖直方向的限位板(17)，下段柱(13)底部通过基础(1)固定在地面上。2.根据权利要求1所述的加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架，其特征在于，横向支撑(8)和刚性连接件(4)与主体钢框架(2)的横梁数量和高度均一致。3.根据权利要求1所述的加固钢框架结构的柱中抬升受控摇摆架，其特征在于，刚性连接件...
【专利技术属性】
技术研发人员：连鸣，周玉浩，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：
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