钢筋混凝土周期性减震结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种钢筋混凝土周期性减震结构，包括竖向支承结构和水平传力结构，竖向支承结构包括柱、墙、主梁和次梁，水平传力结构包括楼板和屋面板，所述的竖向支承结构为整体浇筑而成，水平传力结构安放在竖向支承结构上，水平传力结构的底面和竖向支撑结构之间设置有弹性体元件；相邻的水平传力结构的侧表面之间或者水平传力结构与竖向支撑结构的侧表面之间设置有弹性体元件。本发明专利技术的混凝土房屋结构中楼面板或屋面板作为周期性减震元件的原理和方法，既能保证楼板和屋面板满足应有的正常使用功能，又可有效降低建筑物的地震反应，同时还能保证主体竖向支承结构按理想塑性模式形成耗能机构的实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢筋混凝土结构抗震
，特别是涉及一种混凝土楼板或屋面板作为周期结构元件和结构其它构件共同形成周期结构减震的构造和施工方法。
技术介绍
随着对建筑结构震害调查分析和研究的深入，建筑物的抗震及控振技术也蓬勃发展并取得阶段性成果。在各类抗震技术中，基础隔震技术是在建筑物基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求；消能减震技术则是在房屋中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对加速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达到预期防震减震要求。基础隔震方法在水平方向有适宜的刚度特性、阻尼水平和完善的连接构造，因而在消除水平地震影响方面卓有成效，但当建筑物高度较高或高宽比较大时，水平地震或竖向地震引起的支座竖向拉拔力极易引起橡胶支座失效，同时橡胶支座竖向承载的受力特征，也使得其在竖向的耗能或对建筑物周期调节难以达到，因此橡胶隔震支座用于多层和高宽比较小的房屋比较多。再由于基础竖向沉降差及支座间水平相对位移均对橡胶隔震支座的隔震性能有敏感影响，需要橡胶支座下基础的整体性和稳定性均达到较高水平，地基处理和基础建设费用有显著上升。消能减震技术中的消 能减震器需要通过较大的相对变形和相对加速度来耗散能量，当建筑物刚度较大、层间位移角等较小时，难以达到预期减震效果；同时，消能减震器元器件的制作加工成本较高，大量设置时成本较大，但局部设置时则由于实际结构和计算分析模型的不完全匹配而造成减震效果的大幅降低。近几年来逐渐兴起的周期性结构减震技术，是一种新的建筑物减震思想。该技术以电子能带理论为基础，将声子晶体材料的物理特征移植到建筑结构的减震隔震技术中来。周期结构是具有不同弹性性质的材料在空间按一定的周期排列，当波在周期结构中传播时，通过低损耗高反射，形成部分频率波的消减和削弱，这部分频率称为“禁带”。周期结构的这种振动带隙特性为减振技术的发展指出了一条新的道路。现有的周期结构隔震或减震技术，主要研究方向在建筑物基础部位。通过设置理想化的周期性材料范围和拓扑方式，来探讨所能达到的频率禁带指标，当这些频率与上部结构频率相近时，可为减小上部建筑的地震输入服务；同时，通过设置不同维度的周期性结构，来消减多方向的地震能量输入。由于该技术的理论基础需要周期材料的布置为理想的无限范围，在研究过程中则取尽可能大的轮廓尺寸来做分析，由于基础范围有限，实际工程应用时会存在一定误差；另外，特有带隙的频率特征和场地的特征周期、建筑物的自振周期等在现阶段还有一定距离，不能很好的达到减震效果。在基础中采用周期结构进行分析时，周期结构未将上部结构纳入自身的一部分，而只将上部结构作为服务的对象。如果将上部结构的各种构件通过某种构造措施使其也具有周期结构的特征，则会充分利用建筑物本身的波动功能，来消减来自地基基础的地震输入能量。尤其当上部建筑高度较高、体量较大时，周期性结构更易形成，克服了与禁带理论基本假定的过大出入。和其他减震技术相比，在成本控制可实践操作方面也都有很好的发展前景。另外，传统的现浇梁板结构，由于楼板与梁的整体浇筑，造成梁柱节点处梁的负弯矩承载力超过其设计能力，使得概念设计中的强柱弱梁失效模式难以形成，造成柱体或梁柱节点区先行破坏，从而造成建筑物倒塌。针对现有技术存在的缺陷，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钢筋混凝土主要结构构件——竖向支承构件和楼板、屋盖板形成周期性结构，从而实现结构减震的结构以及该结构的施工方法，既能保证各部位构件原有的建筑和结构使用功能，同时又赋予其独特的减震和抗震使命。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案是:一种钢筋混凝土周期性减震结构，包括竖向支承结构和水平传力结构，竖向支承结构包括柱、墙、主梁和次梁，水平传力结构包括楼板和屋面板，所述的竖向支承结构为整体浇筑而成，竖向支承结构上安放有水平传力结构，水平传力结构的底面和竖向支撑结构之间设置有弹性体元件；相邻的水平传力结构的侧表面之间或者水平传力结构与竖向支撑结构的侧表面之间设置有弹性体元件。所述的竖向支撑结构为框架结构，所述的水平传力结构为楼板，竖向支撑结构的主梁、次梁为花篮梁，楼板分块放置在主梁和次梁分隔形成的区格内，每个区格的楼板通过楼板底表面及楼板侧表面的弹性元件和周边竖向支撑结构形成波动和动力传导机制。所述的竖向支撑结构为墙体构件，所述的水平传力结构为楼板，墙体在楼板处做条带状挑耳，竖向支撑结构的主梁、次梁为花篮梁，楼板分块放置在主梁、次梁及墙体分隔成的区格内，每个区格的楼板通过楼板底表面及侧表面的弹性元件和周边竖向支承结构形成波动和动力传导机制。所述的水平传力结构为楼板，楼板跨越竖向支承结构的梁系做成连续板时，楼板通过楼板底表面与梁系之间的弹性元件的水平剪切刚度和水平变形，使楼板和主梁、次梁及柱、墙形成波动和动力传导机制。利用楼板侧表面弹性元件的拉压刚度和拉压弹性时，楼板底表面与竖向支承构件间的弹性元件可用钢辊轴或钢滚珠传递竖向荷载。本专利技术还提供了钢筋混凝土周期性减震结构的施工方法，包括以下步骤，a)将混凝土结构的主体竖向支承结构的构件，包括柱、墙及楼面主梁、次梁先行采用整体浇筑施工完毕；b)在主梁或者次梁的梁上以及梁侧或墙上的挑耳处安装弹性元件，或设置钢辊轴或钢滚珠作为支承楼板竖向荷载的元器件；c)吊装安放楼板、屋盖或现浇楼板、屋盖在设置好的弹性元件上，楼板通过这些弹性元件在正常使用时传递竖向荷载， 在地震作用时通过这些元件和柱、墙、梁形成波动和动力传导机制。前述的弹性元件为橡胶垫或钢弹簧本专利技术的有益效果是:和其它隔震及减震技术相比，本专利技术的钢筋混凝土结构主体设计成周期结构来达到减震目的具有以下创新:1、将周期结构在基础隔震中的研究拓展到上部主体结构中，极大地丰富了周期结构减震技术在建筑结构中的应用，不但能克服周期结构基础隔震的诸多技术困难，同时能有效利用上部主体丰富的构件系统来形成有效的结构的周期性特征，可通过分块、分层设置等来达到最佳的减震目的；2、充实了结构减震与控振技术的理论体系和实施方法，从传统的基础隔震、消能减震技术思想扩展到利用结构周期性特征来达到波能反射和消减目的，减小结构的地震反应；3、周期结构的节点构造实施简单、制作方便，对建筑物的正常使用没有影响。高层结构上设置时也不会因整体受弯引起的拉拔力而受到影响。在成本投入上也比传统的消能减震技术容易控制；4、周期结构的减震原理对结构阻尼的要求较低，与其它减震结构相比容易实施；5、梁柱节点与楼板非整浇连接的构造措施明确了各自的功能划分，能够使强柱弱梁的延性结构概念得以完全展现。附图说明当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，其中: 图1是本专利技术的钢筋混凝土周期结构的施工步骤图；图2为本专利技术的整体结构示意图；图3专利技术的混凝土周期性结构中竖向支承结构、分块楼屋盖系统及弹性元件之间连接构造示意图；图4是本专利技术的混凝土周期性结构中竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢筋混凝土周期性减震结构，包括竖向支承结构和水平传力结构，竖向支承结构包括柱、墙、主梁和次梁，水平传力结构包括楼板和屋面板，其特征在于，所述的竖向支承结构为整体浇筑而成，竖向支承结构上安放有水平传力结构，水平传力结构的底面和竖向支撑结构之间设置有弹性体元件；相邻的水平传力结构的侧表面之间或者水平传力结构与竖向支撑结构的侧表面之间设置有弹性体元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾英杰，石志飞，向宏军，孙静，吕晓寅，莫诒隆，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：