【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超高层结构消能减震，具体涉及一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统。
技术介绍
1、在城市现代化进程的飞速发展过程中，建设超高层建筑成为了解决人口密集和土地资源紧张等问题的关键途径。在众多超高层结构类型中使用频率最高的便是框架-核心筒结构，该结构是由框架和核心筒共同组成具有两道抗震防线的双重抗侧力体系，具备构造合理、使用功能丰富和抗震性能优越等特点。随着框架-核心筒结构高度的不断攀升以及造型的持续丰富，关于该结构抗侧刚度的提升策略也成为了设计过程中的重点和难点问题。
2、近年来，伸臂系统作为一种理想的抗侧力构件已在框架-核心筒结构实际工程中得到证明和应用。传统的伸臂系统通常是将巨型桁架布置于框架与核心筒之间以实现整个结构综合抗侧刚度的提高，但也会造成此楼层刚度和内力的突变，对结构的抗震性能产生不利影响。超高层建筑在不同水准地震下对伸臂系统的刚度需求不同，多遇地震下可依靠伸臂系统所提供的附加刚度抵御外界荷载的侵扰，而在罕遇地震下“以刚克刚”的抗震理念将会使结构承受的地震作用增大，持续的塑性破坏累计也会对结构的构件造成不同程度的损伤。在结构中加入耗能装置以实现结构减震控制是更为理想的抗震方法，目前我国多数超高层建筑中都已将伸臂系统的屈服或者部分屈服作为其抗震性能化的设计目标，因此，可将传统伸臂系统与耗能机制相结合形成耗能伸臂系统，利用构件的塑性变形使伸臂系统具备变刚度属性，进一步实现框架-核心筒结构抗震减震性能的提升。
3、鉴于框架-核心筒结构体型庞大且构造复杂，因此耗能伸臂系统通常会设置大吨
4、框架-核心筒结构中的伸臂系统构件之间多是采用焊接方式相连，但由于伸臂系统所处楼层一般较高，现场高空施焊难度大、成本昂贵且不环保，装配式工业化程度低，另一方面，刚性连接方式不可避免的会存在脆性破坏的风险，并且制约伸臂系统屈服变形，进而使其抵御强震的能力下降。随着韧性城市设计理念的提出与发展，研究者意识到单体结构的震后恢复性以及关键构件可更换性对其抗震性能的提升具有显著影响。考虑到框架-核心筒结构构造复杂且使用功能特殊，伸臂系统作为主要抗侧力构件，其常用的焊接方式必然会对框架-核心筒结构的震后恢复效率产生制约，因此亟需引入符合装配式设计理念的连接方式以实现结构抗震韧性的提升。
技术实现思路
1、为了提高耗能伸臂系统在不同水准地震下的减震普适性以及各构件的可更换性，本专利技术提供一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统。
2、本专利技术的目的是采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，连接于核心筒和框架柱之间，该伸臂系统包括下弦杆、两段上弦杆、两段自复位耗能支撑，两段上弦杆之间设置弯剪型耗能连梁并均与弯剪型耗能连梁可拆卸连接，两段上弦杆的另一端分别与核心筒、框架柱半刚性连接，下弦杆的两端分别与核心筒、框架柱可拆卸连接；两段上弦杆与对应核心筒、框架柱相连节点的上下部位均设置转角型耗能连接装置，转角型耗能连接装置的两端分别与上弦杆以及对应的核心筒或框架柱可拆卸连接；其中一段自复位耗能支撑的一端可拆卸连接于与核心筒连接的上弦杆靠近弯剪型耗能连梁端部的下翼缘、另一端可拆卸连接于下弦杆与核心筒所形成的节点处，另一段自复位耗能支撑的一端可拆卸连接于与框架柱连接的上弦杆靠近弯剪型耗能连梁端部的下翼缘、另一端可拆卸连接于下弦杆与框架柱所形成的节点处；所述弯剪型耗能连梁和自复位耗能支撑的屈服荷载大于转角型耗能连接装置的屈服载荷。
3、进一步地，所述上弦杆的一端通过t型钢连接件与对应的核心筒或框架柱半刚性连接，t型钢连接件的翼缘可拆卸连接于对应的核心筒或框架柱，t型钢连接件的腹板可拆卸连接于上弦杆对应的上翼缘或下翼缘，上弦杆与对应的核心筒或框架柱具有一定间距以实现半刚性连接。
4、进一步地，所述转角型耗能连接装置包括竖直连接板、水平连接板、内弧形板、外弧形板、耗能钢条，所述竖直连接板与对应的核心筒或框架柱可拆卸连接，水平连接板与上弦杆对应的上翼缘或下翼缘可拆卸连接；内弧形板的一端连接于竖直连接板，外弧形板的一端连接于水平连接板，内弧形板、外弧形板的另一端皆悬空；内弧形板和外弧形板交错布置，且相邻内弧形板外弧形板之间沿弧线均匀布置耗能钢条。
5、进一步地，所述耗能钢条设有在其长度方向上延伸的长条孔。
6、进一步地，所述弯剪型耗能连梁包括内剪切板、c型弯曲钢板、垫板、加劲肋、外剪切板，弯剪型耗能连梁的两端设置扩孔端板，扩孔端板通过螺栓与上弦杆端部的端板连接，弯剪型耗能连梁的上下端均设置盖板，所述弯剪型耗能连梁为三段式设计并通过两块加劲肋分隔，中间段包含内剪切板、c型弯曲钢板，内剪切板与扩孔端板、盖板垂直，内剪切板两端与对应的加劲肋具有间距，内剪切板两侧对称设置一组c型弯曲钢板，每组c型弯曲钢板包括两个通过垫板背靠背焊接的c型弯曲钢板，c型弯曲钢板的另一侧焊接于对应的加劲肋，c型弯曲钢板与上下两侧的盖板之间均具有间距；扩孔端板与加劲肋之间布置与扩孔端板、盖板垂直的外剪切板。
7、进一步地，所述扩孔端板设置上下延伸的长圆孔，对应的，端板设置普通圆孔，长圆孔、普通圆孔与螺栓配合使扩孔端板、端板连接。
8、进一步地，所述扩孔端板与端板配合的表面设有刚玉砂颗粒。
9、进一步地，所述自复位耗能支撑采用防屈曲支撑或铅阻尼器。
10、进一步地，所述自复位耗能支撑内设有用于埋设预应力筋的孔道。
11、进一步地，所述自复位耗能支撑的两端分别设置上连接件、下连接件，上连接件通过螺栓与上弦杆的下翼缘连接，下连接件使用螺栓分别与下弦杆的上翼缘、对应的核心筒或框架柱连接。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
13、该系统将偏心支撑框架中的k形构造与伸臂桁架进行有机结合，小震下通过转角型耗能连接装置的错动变形实现地震能量的耗散，中、大震下则由弯剪型耗能连梁和自复位耗能支撑的依次屈服实现分级耗能减震，依据在地震下结构所受外部荷载侵扰的程度，转角型耗能连接装置、弯剪型耗能连梁和自复位耗能支撑会依次进入屈服状态，可以实现分阶段对结构进行减震控制。
14、该系统中所有构件均可工厂预制化生产，在施工现场可使用螺栓进行拼接安装连接，具有高度装配式的属性及可更换的性能，降低了超高层结构施工的难度；该系统的各个构件以及消能装置在破坏后可快速更换，保证结构震后功能恢复的效率，实现结构抗震韧性的提升。
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1.一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，连接于核心筒（1）和框架柱（2）之间，其特征在于：该伸臂系统包括下弦杆（4）、两段上弦杆（3）、两段自复位耗能支撑（9），两段上弦杆（3）之间设置弯剪型耗能连梁（8）并均与弯剪型耗能连梁（8）可拆卸连接，两段上弦杆（3）的另一端分别与核心筒（1）、框架柱（2）半刚性连接，下弦杆（4）的两端分别与核心筒（1）、框架柱（2）可拆卸连接；两段上弦杆（3）与对应核心筒（1）、框架柱（2）相连节点的上下部位均设置转角型耗能连接装置（7），转角型耗能连接装置（7）的两端分别与上弦杆（3）以及对应的核心筒（1）或框架柱（2）可拆卸连接；其中一段自复位耗能支撑（9）的一端可拆卸连接于与核心筒（1）连接的上弦杆（3）靠近弯剪型耗能连梁（8）端部的下翼缘、另一端可拆卸连接于下弦杆（4）与核心筒（1）所形成的节点处，另一段自复位耗能支撑（9）的一端可拆卸连接于与框架柱（2）连接的上弦杆（3）靠近弯剪型耗能连梁（8）端部的下翼缘、另一端可拆卸连接于下弦杆（4）与框架柱（2）所形成的节点处；所述弯剪型耗能连梁（8）和自复位耗能支撑（9）的屈服荷载大于转角型耗能
2.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述上弦杆（3）的一端通过T型钢连接件（5）与对应的核心筒（1）或框架柱（2）半刚性连接，T型钢连接件（5）的翼缘可拆卸连接于对应的核心筒（1）或框架柱（2），T型钢连接件（5）的腹板可拆卸连接于上弦杆（3）对应的上翼缘或下翼缘，上弦杆（3）与对应的核心筒（1）或框架柱（2）具有一定间距以实现半刚性连接。
3.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述转角型耗能连接装置（7）包括竖直连接板（11）、水平连接板（12）、内弧形板（13）、外弧形板（14）、耗能钢条（15），所述竖直连接板（11）与对应的核心筒（1）或框架柱（2）可拆卸连接，水平连接板（12）与上弦杆（3）对应的上翼缘或下翼缘可拆卸连接；内弧形板（13）的一端连接于竖直连接板（11），外弧形板（14）的一端连接于水平连接板（12），内弧形板（13）、外弧形板（14）的另一端皆悬空；内弧形板（13）和外弧形板（14）交错布置，且相邻内弧形板（13）、外弧形板（14）之间沿弧线均匀布置耗能钢条（15）。
4.根据权利要求3所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述耗能钢条（15）设有在其长度方向上延伸的长条孔。
5.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述弯剪型耗能连梁（8）包括内剪切板（16）、C型弯曲钢板（17）、垫板（18）、加劲肋（19）、外剪切板（20），弯剪型耗能连梁（8）的两端设置扩孔端板（21），扩孔端板（21）通过螺栓（6）与上弦杆（3）端部的端板（10）连接，弯剪型耗能连梁（8）的上下端均设置盖板（22），所述弯剪型耗能连梁（8）为三段式设计并通过两块加劲肋（19）分隔，中间段包含内剪切板（16）、C型弯曲钢板（17），内剪切板（16）与扩孔端板（21）、盖板（22）垂直，内剪切板（16）两端与对应的加劲肋（19）具有间距，内剪切板（16）两侧对称设置一组C型弯曲钢板（17），每组C型弯曲钢板（17）包括两个通过垫板（18）背靠背焊接的C型弯曲钢板（17），C型弯曲钢板（17）的另一侧焊接于对应的加劲肋（19），C型弯曲钢板（17）与上下两侧的盖板（22）之间均具有间距；扩孔端板（21）与加劲肋（19）之间布置与扩孔端板（21）、盖板（22）垂直的外剪切板（20）。
6.根据权利要求5所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述扩孔端板（21）设置上下延伸的长圆孔（23），对应的，端板（10）设置普通圆孔，长圆孔（23）、普通圆孔与螺栓（6）配合使扩孔端板（21）、端板（10）连接。
7.根据权利要求6所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述扩孔端板（21）与端板（10）配合的表面设有刚玉砂颗粒（24）。
8.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述自复位耗能支撑（9）采用防屈曲支撑或铅阻尼器。
9.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述自复位耗能支撑（9）内设有用于埋设预应力筋（25）的孔道。
10.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述自复位耗能支撑（9）的两端分别设置上连接件（26）、下连接件（27...
【技术特征摘要】
1.一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，连接于核心筒（1）和框架柱（2）之间，其特征在于：该伸臂系统包括下弦杆（4）、两段上弦杆（3）、两段自复位耗能支撑（9），两段上弦杆（3）之间设置弯剪型耗能连梁（8）并均与弯剪型耗能连梁（8）可拆卸连接，两段上弦杆（3）的另一端分别与核心筒（1）、框架柱（2）半刚性连接，下弦杆（4）的两端分别与核心筒（1）、框架柱（2）可拆卸连接；两段上弦杆（3）与对应核心筒（1）、框架柱（2）相连节点的上下部位均设置转角型耗能连接装置（7），转角型耗能连接装置（7）的两端分别与上弦杆（3）以及对应的核心筒（1）或框架柱（2）可拆卸连接；其中一段自复位耗能支撑（9）的一端可拆卸连接于与核心筒（1）连接的上弦杆（3）靠近弯剪型耗能连梁（8）端部的下翼缘、另一端可拆卸连接于下弦杆（4）与核心筒（1）所形成的节点处，另一段自复位耗能支撑（9）的一端可拆卸连接于与框架柱（2）连接的上弦杆（3）靠近弯剪型耗能连梁（8）端部的下翼缘、另一端可拆卸连接于下弦杆（4）与框架柱（2）所形成的节点处；所述弯剪型耗能连梁（8）和自复位耗能支撑（9）的屈服荷载大于转角型耗能连接装置（7）的屈服载荷。
2.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述上弦杆（3）的一端通过t型钢连接件（5）与对应的核心筒（1）或框架柱（2）半刚性连接，t型钢连接件（5）的翼缘可拆卸连接于对应的核心筒（1）或框架柱（2），t型钢连接件（5）的腹板可拆卸连接于上弦杆（3）对应的上翼缘或下翼缘，上弦杆（3）与对应的核心筒（1）或框架柱（2）具有一定间距以实现半刚性连接。
3.根据权利要求1所述的一种采用偏心支撑的装配式多级耗能伸臂系统，其特征在于：所述转角型耗能连接装置（7）包括竖直连接板（11）、水平连接板（12）、内弧形板（13）、外弧形板（14）、耗能钢条（15），所述竖直连接板（11）与对应的核心筒（1）或框架柱（2）可拆卸连接，水平连接板（12）与上弦杆（3）对应的上翼缘或下翼缘可拆卸连接；内弧形板（13）的一端连接于竖直连接板（11），外弧形板（14）的一端连接于水平连接板（12），内弧形板（13）、外弧形板（14）的另一端皆悬空；内弧形板（13）和外弧形板（14）交错布置，且相邻内弧形板（13）、外弧形板（14）之间沿弧线均匀布置耗能钢条（15）。
4.根据权利要求3所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈易飞，王新武，李凤霞，尹续峰，沈兵，贺虎成，肖时祥，豆旭辉，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：
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