框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，屬于建筑結(jié)構(gòu)抗震【技術(shù)領(lǐng)域】。由自升降支座（1）、搖擺梁（2）、搖擺柱（3）和人字支撐組成；在上部結(jié)構(gòu)中設(shè)置搖擺跨框架單元，其中與自升降支座（1）連接的框架柱為搖擺柱（3）；與相鄰兩個(gè)搖擺柱（3）連接的橫梁為搖擺梁（2）；人字支撐通過梁上的鋼板錨固在搖擺框架單元兩側(cè)的框架單元中，其中下層中與搖擺柱（3）毗鄰的人字支撐中的一條斜支撐（4）與自升降支座（1）鉸接。搖擺跨框架單元在地震作用下能夠產(chǎn)生預(yù)期的變形并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的搖擺。本實(shí)用新型通過整體結(jié)構(gòu)搖擺反應(yīng)來減少結(jié)構(gòu)水平變形，從而提高結(jié)構(gòu)自身的整體抗震性能，是一種新型建筑結(jié)構(gòu)抗震體系。
【專利說明】框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及土木工程抗震【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)抗震體系。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，為克服以往結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)(如剛性設(shè)計(jì)、柔性設(shè)計(jì)和延性設(shè)計(jì)等)帶來的種種弊端，搖擺結(jié)構(gòu)體系這種新型抗震設(shè)計(jì)理念逐漸被廣泛認(rèn)知，并成為地震工程界重要的研究方向之一，其實(shí)際工程應(yīng)用也表現(xiàn)出了良好的抗震效果。目前，搖擺結(jié)構(gòu)已經(jīng)有搖擺柱體系、搖擺墻體系、搖擺結(jié)構(gòu)與消能裝置相結(jié)合等多種實(shí)現(xiàn)形式。
[0003]經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐，搖擺結(jié)構(gòu)體系的基本理論與原理逐步趨于完善。搖擺結(jié)構(gòu)體系的主要目的是改善建筑結(jié)構(gòu)自身的抗震性能，在經(jīng)歷地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)的反應(yīng)以結(jié)構(gòu)整體擺動(dòng)為主，結(jié)構(gòu)的變形模式可形成特殊的變形集中部位，如框架柱腳的升降、梁柱節(jié)點(diǎn)及墻體底部的轉(zhuǎn)動(dòng)等。首先，搖擺結(jié)構(gòu)體系利用整體型關(guān)鍵構(gòu)件控制結(jié)構(gòu)的變形模式；對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，放松框架柱與基礎(chǔ)之間的約束，在水平傾覆力矩的作用下，允許上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)交界面處產(chǎn)生一定的升降，當(dāng)經(jīng)歷地震作用時(shí)，上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)交界面之間的反復(fù)相對(duì)升降就造成了上部結(jié)構(gòu)的搖擺并成為主要的變形反應(yīng)；放松構(gòu)件之間的約束，即通過允許構(gòu)件之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生搖擺。其次，搖擺結(jié)構(gòu)體系保護(hù)關(guān)鍵構(gòu)件免受損傷；建筑結(jié)構(gòu)中框架柱及剪力墻等構(gòu)件對(duì)于控制結(jié)構(gòu)變形起關(guān)鍵作用，對(duì)于通常的結(jié)構(gòu)體系這些構(gòu)件在地震作用下往往會(huì)發(fā)生破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震安全存在隱患、阻礙震后功能恢復(fù)；搖擺結(jié)構(gòu)體系的主要功能之一就是使這些關(guān)鍵構(gòu)件在強(qiáng)震作用下免受損傷。再次，搖擺結(jié)構(gòu)體系具有自復(fù)位能力；自復(fù)位能力一般通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，一方面增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)在地震作用過程中搖擺反應(yīng)的可控性，另一方面縮短震后恢復(fù)周期、降低經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]然而，目前搖擺結(jié)構(gòu)體系仍主要局限于理論及試驗(yàn)研究，由于其實(shí)現(xiàn)形式、經(jīng)濟(jì)效益等問題還未廣泛的應(yīng)用于實(shí)際工程。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，由自升降支座、搖擺梁、搖擺柱和人字支撐組成；在上部結(jié)構(gòu)中設(shè)置搖擺跨框架單元；在搖擺跨框架單元中，與自升降支座連接的框架柱為搖擺柱；與相鄰兩個(gè)搖擺柱連接的橫梁為搖擺梁；搖擺梁與搖擺柱之間用角鋼錨固連接；預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)埋在搖擺梁中，采用后張法張拉后通過錨具錨固于兩側(cè)的搖擺柱上；人字支撐通過梁上的鋼板錨固在搖擺框架單元兩側(cè)的框架單元中，其中下層中與搖擺柱毗鄰的人字支撐中的一條斜支撐與自升降支座鉸接。
[0006]自升降支座安裝在搖擺柱下方預(yù)留立方體凹槽內(nèi)，凹槽四壁用混凝土澆筑；自升降支座的下固定板固定在凹槽內(nèi)底面，自升降支座的上固定板邊沿固定于凹槽上表面；平衡板位于上固定板和下固定板之間，且平衡位置分別由在四角處貫穿于自升降支座的自平衡調(diào)整螺栓和焊接在上固定板與平衡板、平衡板與下固定板之間的多個(gè)垂直鋼彈簧共同調(diào)整；上固定板、平衡板和下固定板相互平行，其中平衡板和下固定板平面尺寸相同；平衡板上固定有橡膠墊塊，搖擺柱垂直穿過上固定板放置在該橡膠墊塊上；
[0007]在平衡板上搖擺柱的兩側(cè)對(duì)稱安裝可向兩側(cè)水平滑動(dòng)的滑動(dòng)支座，水平擋板垂直固定在該滑動(dòng)支座上；菱形鉸接升降架的兩個(gè)水平端分別固定在兩側(cè)的水平擋板上，上端固定在上固定板的下表面，下端固定在平衡板上；菱形鉸接升降架垂直安裝在框架柱的一偵L用來完成自升降支座的升降功能；與搖擺柱毗鄰的斜支撐斜向穿過自升降支座的上固定板，鉸接于水平擋板上。
[0008]兩個(gè)滑動(dòng)支座的底面分別固定在搖擺柱兩側(cè)的平衡板上；滑動(dòng)支座由滑動(dòng)板，固定板和滾珠組成；矩形固定板的長(zhǎng)軸線位于菱形鉸接升降架所在的垂直平面上，且底面固定于平衡板上；矩形固定板的四周邊沿向上凸起，凸起高度大于滾珠的半徑；滾珠均布于固定板上；滑動(dòng)板的長(zhǎng)邊稍大于固定板的短邊；滑動(dòng)板放置在滾珠上，長(zhǎng)邊垂直跨過固定板；滑動(dòng)板兩端向下固定垂直擋板使滑動(dòng)板可沿著固定板的長(zhǎng)軸方向滑動(dòng)。
[0009]固定板的長(zhǎng)邊形成水平向外的固定板凸起，滑動(dòng)板的垂直擋板上開有與固定板長(zhǎng)邊上的凸起相對(duì)應(yīng)的擋板凹槽；擋板凹槽比固定板凸起寬；在擋板凹槽和固定板凸起之間均布擋板滾珠。
[0010]自升降支座的上固定板與平衡板之間的鋼彈簧四角布置，平衡板與下固定板之間的鋼彈簧前后兩排布置。
[0011]自升降支座的上固定板、平衡板和下固定板采用鋼材制成。
[0012]搖擺框架單元可以分布于建筑結(jié)構(gòu)的邊跨處，在搖擺框架單元的相鄰框架單元安裝人字支撐。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于，由于滑滑動(dòng)支座在產(chǎn)生滑動(dòng)的同時(shí)，自升降支座變形，吸收上下震動(dòng)產(chǎn)生的能量；在受到彎矩作用時(shí)屈服變形使搖擺梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用是使搖擺梁的這種轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)位。因此，在經(jīng)歷地震作用時(shí)，該體系能夠產(chǎn)生預(yù)期的搖擺反應(yīng)，保護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件免受地震損傷，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1本實(shí)用新型應(yīng)用在中跨的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2本實(shí)用新型應(yīng)用在邊跨的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是自升降支座結(jié)構(gòu)正立面圖。
[0017]圖4是自升降支座結(jié)構(gòu)側(cè)立面圖。
[0018]圖5是自升降支座滑動(dòng)支座結(jié)構(gòu)正立面示意圖。
[0019]圖6是自升降支座滑動(dòng)支座結(jié)構(gòu)側(cè)立面示意圖。
[0020]圖7是搖擺梁安裝示意圖。
[0021 ] 圖8是自升降支座平衡狀態(tài)。
[0022]圖9是自升降支座受壓狀態(tài)。
[0023]圖10是自升降支座受拉狀態(tài)。
[0024]圖中I自升降支座，2搖擺梁，3搖擺柱，4斜支撐，5上固定板，6平衡板，7下固定板，8自平衡調(diào)整螺栓，9鋼彈簧，10水平擋板，11滑動(dòng)支座，12菱形鉸接自升降架，13橡膠墊塊，14滑動(dòng)板，15固定板，16滾珠，17擋板，18固定板凸起，19擋板凹槽，20擋板滾珠，21角鋼，22預(yù)應(yīng)力鋼筋，23錨具。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:
[0026]框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，由自升降支座1、搖擺梁2、搖擺柱3和人字支撐組成；在上部結(jié)構(gòu)中設(shè)置搖擺跨框架單元；在搖擺跨框架單元中，與自升降支座I連接的框架柱為搖擺柱3 ;與相鄰兩個(gè)搖擺柱3連接的橫梁為搖擺梁2 ;搖擺梁2與搖擺柱3之間用角鋼21錨固連接；預(yù)應(yīng)力鋼筋22預(yù)埋在搖擺梁2中，采用后張法張拉后通過錨具23錨固于兩側(cè)的搖擺柱3上；人字支撐通過梁上的鋼板錨固在搖擺框架單元兩側(cè)的框架單元中，其中下層中與搖擺柱3毗鄰的人字支撐中的一條斜支撐4與自升降支座I鉸接。
[0027]自升降支座I安裝在搖擺柱3下方預(yù)留立方體凹槽內(nèi)，凹槽四壁用混凝土澆筑；自升降支座I的下固定板7固定在凹槽內(nèi)底面，自升降支座I的上固定板5邊沿固定于凹槽上表面；平衡板6位于上固定板5和下固定板7之間，且平衡位置分別由在四角處貫穿于自升降支座I的自平衡調(diào)整螺栓8和焊接在上固定板5與平衡板6、平衡板6與下固定板7之間的多個(gè)垂直鋼彈簧9共同調(diào)整；上固定板5、平衡板6和下固定板7相互平行，其中平衡板6和下固定板7平面尺寸相同；平衡板6上固定有橡膠墊塊13，搖擺柱3垂直穿過上固定板5放置在該橡膠墊塊13上；
[0028]在平衡板6上搖擺柱3的兩側(cè)對(duì)稱安裝可向兩側(cè)水平滑動(dòng)的滑動(dòng)支座11，水平擋板10垂直固定在該滑動(dòng)支座11上；菱形鉸接升降架12的兩個(gè)水平端分別固定在兩側(cè)的水平擋板10上，上端固定在上固定板5的下表面，下端固定在平衡板6上；菱形鉸接升降架12垂直安裝在框架柱3的一側(cè)，用來完成自升降支座I的升降功能；與搖擺柱毗鄰的斜支撐4斜向穿過自升降支座I的上固定板5，鉚接于水平擋板10上，形成鉸接。
[0029]兩個(gè)滑動(dòng)支座11的底面分別固定在搖擺柱3兩側(cè)的平衡板6上；滑動(dòng)支座11由滑動(dòng)板14，固定板15和滾珠16組成；矩形固定板15的長(zhǎng)軸線位于菱形鉸接升降架12所在的垂直平面上，且底面固定于平衡板6上；矩形固定板15的四周邊沿向上凸起，凸起高度大于滾珠16的半徑；滾珠16均布于固定板15上；滑動(dòng)板14的長(zhǎng)邊稍大于固定板15的短邊；滑動(dòng)板14放置在滾珠16上，長(zhǎng)邊垂直跨過固定板15 ;滑動(dòng)板14兩端向下固定垂直擋板17使滑動(dòng)板14可沿著固定板15的長(zhǎng)軸方向滑動(dòng)。
[0030]固定板15的長(zhǎng)邊形成水平向外的固定板凸起18，滑動(dòng)板14的垂直擋板17上開有與固定板15長(zhǎng)邊上的凸起相對(duì)應(yīng)的擋板凹槽19 ;擋板凹槽19比固定板凸起18寬；在擋板凹槽19和固定板凸起18之間均布擋板滾珠20。
[0031]自升降支座I的上固定板5與平衡板6之間的鋼彈簧9四角布置，平衡板6與下固定板7之間的鋼彈簧9前后兩排布置。
[0032]自升降支座I的上固定板5、平衡板6和下固定板7采用鋼材制成。
[0033]搖擺框架單元可以分布于建筑結(jié)構(gòu)的邊跨處，在搖擺框架單元的相鄰框架單元安裝人字支撐。
[0034]具體的實(shí)施過程為:
[0035]1.根據(jù)擬建框架-支撐結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，選取某跨作為搖擺跨。
[0036]2.將自升降支座I安裝在基礎(chǔ)上方的立方體凹槽內(nèi)，完成初裝就位。[0037]3將工廠預(yù)制的搖擺柱3和斜支撐4通過上固定板5預(yù)留的孔洞與自升級(jí)支座I連接，完成自升降支座I與上部結(jié)構(gòu)的組裝。
[0038]4通過自平衡調(diào)整螺栓8調(diào)整自升降支座I的平衡位置，完成自升降支座I的安裝。
[0039]5.在工廠預(yù)制搖擺梁2構(gòu)件，在施工現(xiàn)場(chǎng)通過連接件錨具23、角鋼21及預(yù)應(yīng)力鋼筋22將搖擺梁2與搖擺柱3連接，預(yù)應(yīng)力鋼筋22采用后張法并根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整張拉應(yīng)力。
[0040]本實(shí)用新型中自升降支座I與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作方式如圖7-9所示:當(dāng)搖擺柱3承受豎向常規(guī)荷載包括恒荷載和活荷載時(shí)，通過自平衡調(diào)整螺栓8，使得菱形鉸接升降架12處于固定狀態(tài)，斜支撐4不對(duì)水平擋板10產(chǎn)生水平推力，此時(shí)自升降支座I處于自平衡狀態(tài)；當(dāng)搖擺柱3和斜支撐4受軸向壓力時(shí)，水平擋板10向中間滑動(dòng)，菱形鉸接升降架架12升起，平衡板6下移，下固定板7與平衡板6之間鋼彈簧9被壓縮，而平衡板6與上固定板5之間的鋼彈簧9被拉伸，由于搖擺柱3與平衡板6通過橡膠墊塊13連接，因此搖擺柱3下移沉降，此時(shí)自升降支座I處于受壓狀態(tài)；當(dāng)斜支撐4受軸向拉力時(shí)，水平擋板10向兩側(cè)滑動(dòng)，菱形鉸接升降架12下降，平衡板6上移，平衡板6與上固定板5之間的鋼彈簧9被壓縮，而平衡板6與下固定板7之間的鋼彈簧9被拉伸，此時(shí)搖擺柱3上移，自升降支座I處于受拉狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，由自升降支座(I)、搖擺梁(2)、搖擺柱(3 )和人字支撐組成；其特征在于，在上部結(jié)構(gòu)中設(shè)置搖擺跨框架單元；在搖擺跨框架單元中，與自升降支座(I)連接的框架柱為搖擺柱(3);與相鄰兩個(gè)搖擺柱(3)連接的橫梁為搖擺梁(2);搖擺梁(2)與搖擺柱(3)之間用角鋼(21)錨固連接；預(yù)應(yīng)力鋼筋(22)預(yù)埋在搖擺梁(2)中，采用后張法張拉后通過錨具(23)錨固于兩側(cè)的搖擺柱(3)上；人字支撐通過梁上的鋼板錨固在搖擺框架單元兩側(cè)的框架單元中，其中下層中與搖擺柱(3 )毗鄰的人字支撐中的一條斜支撐(4)與自升降支座(I)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，其特征在于自升降支座(I)安裝在搖擺柱(3)下方預(yù)留立方體凹槽內(nèi)，凹槽四壁用混凝土澆筑；自升降支座(I)的下固定板(7)固定在凹槽內(nèi)底面，自升降支座(I)的上固定板(5)邊沿固定于凹槽上表面；平衡板(6)位于上固定板(5)和下固定板(7)之間，且平衡位置分別由在四角處貫穿于自升降支座(I)的自平衡調(diào)整螺栓(8)和焊接在上固定板(5)與平衡板(6)、平衡板(6)與下固定板(7)之間的多個(gè)垂直鋼彈簧(9)共同調(diào)整；上固定板(5)、平衡板(6)和下固定板(7)相互平行，其中平衡板(6)和下固定板(7)平面尺寸相同；平衡板(6)上固定有橡膠墊塊(13)，搖擺柱(3)垂直穿過上固定板(5)放置在該橡膠墊塊(13)上； 在平衡板(6)上搖擺柱(3)的兩側(cè)對(duì)稱安裝可向兩側(cè)水平滑動(dòng)的滑動(dòng)支座(11)，水平擋板(10)垂直固定在該滑動(dòng)支座(11)上；菱形鉸接升降架(12)的兩個(gè)水平端分別固定在兩側(cè)的水平擋板(10)上，上端固定在上固定板(5)的下表面，下端固定在平衡板(6)上；菱形鉸接升降架(12)垂直安裝在框架柱(3)的一側(cè)，用來完成自升降支座(I)的升降功能；與搖擺柱毗鄰的斜支撐(4 )斜向穿過自升降支座(I)的上固定板(5 )，鉚接于水平擋板(10 )上，形成鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，其特征在于兩個(gè)滑動(dòng)支座(11)的底面分別固定在搖擺柱(3)兩側(cè)的平衡板(6)上；滑動(dòng)支座(11)由滑動(dòng)板(14)，固定板(15)和滾珠(16)組成；矩形固定板(15)的長(zhǎng)軸線位于菱形鉸接升降架(12)所在的垂直平面上，且底面固定于平衡板(6)上；矩形固定板(15)的四周邊沿向上凸起，凸起高度大于滾珠(16)的半徑；滾珠(16)均布于固定板(15)上；滑動(dòng)板(14)的長(zhǎng)邊稍大于固定板(15)的短邊；滑動(dòng)板(14)放置在滾珠(16)上，長(zhǎng)邊垂直跨過固定板(15);滑動(dòng)板(14)兩端向下固定垂直擋板(17)使滑動(dòng)板(14)可沿著固定板(15)的長(zhǎng)軸方向滑動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，其特征在于固定板(15)的長(zhǎng)邊形成水平向外的固定板凸起(18)，滑動(dòng)板(14)的垂直擋板(17)上開有與固定板(15)長(zhǎng)邊上的凸起相對(duì)應(yīng)的擋板凹槽(19);擋板凹槽(19)比固定板凸起(18)寬；在擋板凹槽(19)和固定板凸起(18)之間均布擋板滾珠(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，其特征在于自升降支座(I)的上固定板(5)與平衡板(6)之間的鋼彈簧(9)四角布置，平衡板(6)與下固定板(7)之間的鋼彈簧(9)前后兩排布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，其特征在于自升降支座(I)的上固定板(5)、平衡板(6)和下固定板(7)采用鋼材制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架-支撐搖擺跨結(jié)構(gòu)體系，其特征在于搖擺框架單元可以分布于建筑結(jié)構(gòu)的邊跨處，在搖擺框架單元的相鄰框架單元安裝人字支撐。
【文檔編號(hào)】E04B1/36GK203603254SQ201320809250
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】李鋼, 張宇, 李宏男 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)