本發(fā)明涉及可恢復(fù)功能防震結(jié)構(gòu)，具體涉及一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、當前應(yīng)對地震作用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念主要包括：抗震韌性設(shè)計、基于性能的抗震設(shè)計、隔震和消能減震技術(shù)、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等，上述設(shè)計理念的發(fā)展和應(yīng)用，目的在于提高建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性和功能性，減少地震災(zāi)害帶來的損失。

2、可恢復(fù)功能防震結(jié)構(gòu)體系是近年來地震工程領(lǐng)域的研究熱點，此類結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計目標是使得建筑物在地震發(fā)生時能夠保持可接受的功能水平，并且在地震后不需要復(fù)雜的修復(fù)或者只需稍作修復(fù)即可恢復(fù)其使用功能。其目的是為了提高城市建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的抗震韌性，減少地震災(zāi)害帶來的經(jīng)濟損失和社會影響。

3、搖擺自復(fù)位結(jié)構(gòu)作為一種可恢復(fù)功能防震結(jié)構(gòu)體系，其能夠有效控制地震后的殘余位移，保證結(jié)構(gòu)的功能性和安全性，而且由于位移較小，后續(xù)的修復(fù)難度降低，同時施工較為迅速；同樣的由于搖擺作用帶來的減震效果，使得結(jié)構(gòu)本身的延性設(shè)計需求降低，可以節(jié)約結(jié)構(gòu)造價。搖擺自復(fù)位結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于不同的結(jié)構(gòu)體系，如搖擺橋墩、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，在其結(jié)構(gòu)特性下，搖擺自復(fù)位結(jié)構(gòu)應(yīng)用于上述結(jié)構(gòu)時具有較大的經(jīng)濟意義和社會價值。搖擺自復(fù)位結(jié)構(gòu)雖然具有顯著的抗震性能和震后快速恢復(fù)的優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中也面臨一些挑戰(zhàn)和問題，搖擺自復(fù)位結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮多種因素，包括結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強度、以及在不同地震烈度下的行為，這增加了設(shè)計的復(fù)雜性；其次為了確保結(jié)構(gòu)在搖擺后能夠自復(fù)位，通常需要使用特殊的材料和技術(shù)，如后張預(yù)應(yīng)力筋等，這可能提高施工難度和成本。本發(fā)明提供一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，通過搖擺機制減輕結(jié)構(gòu)在強震下的損傷，且在震后的結(jié)構(gòu)殘余變形小、有利于快速恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用功能。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，包括上部結(jié)構(gòu)、連接層和下部基礎(chǔ)，所述連接層位于上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)之間，所述連接結(jié)構(gòu)位于連接層中，所述連接結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動連接裝置和豎向連接裝置，所述轉(zhuǎn)動連接裝置位于上部結(jié)構(gòu)的中心，所述轉(zhuǎn)動連接裝置的頂部與上部結(jié)構(gòu)連接，其底部設(shè)置在下部基礎(chǔ)上，所述豎向連接裝置位于轉(zhuǎn)動連接裝置的外周，其上下部分別與上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)連接；

4、所述轉(zhuǎn)動連接裝置使得上部結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)動位移，同時限制上部結(jié)構(gòu)在水平方向上的線位移，使得上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生繞轉(zhuǎn)動連接裝置的剛體轉(zhuǎn)動；

5、所述豎向連接裝置不約束上部結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移，僅提供拉壓承載力，不承擔(dān)水平方向上的抗剪承載力。

6、進一步地，所述上部結(jié)構(gòu)的剛體轉(zhuǎn)動位移引起的水平側(cè)移位移不小于上部結(jié)構(gòu)整體水平側(cè)移的30%。

7、進一步地，所述豎向連接裝置包括豎向拉壓彈性支座和墩柱，所述豎向拉壓彈性支座設(shè)在連接層的上部時，所述豎向連接裝置的頂部直接與上部結(jié)構(gòu)連接，其底部通過墩柱與下部基礎(chǔ)連接；所述豎向拉壓彈性支座設(shè)在連接層的中部時，所述豎向連接裝置的頂部通過墩柱與上部結(jié)構(gòu)連接，其底部通過墩柱與下部基礎(chǔ)連接；所述豎向拉壓彈性支座設(shè)在連接層的下部時，所述豎向連接裝置的頂部通過墩柱與上部結(jié)構(gòu)連接，其底部直接與下部基礎(chǔ)連接。

8、進一步地，所述轉(zhuǎn)動連接裝置包括轉(zhuǎn)動盒和轉(zhuǎn)動座，所述轉(zhuǎn)動盒設(shè)在下部基礎(chǔ)上，所述轉(zhuǎn)動座設(shè)在上部結(jié)構(gòu)底面的中心處，并位于轉(zhuǎn)動盒中，所述轉(zhuǎn)動座在轉(zhuǎn)動盒繞軸線轉(zhuǎn)動。

9、進一步地，所述豎向連接裝置均勻間隔設(shè)置在連接層內(nèi)，并呈圓形設(shè)置，所述轉(zhuǎn)動連接裝置處于圓形的圓心位置處。

10、進一步地，所述上部結(jié)構(gòu)為筒狀結(jié)構(gòu)，包括筒壁和筒底，所述轉(zhuǎn)動連接裝置和豎向連接裝置的頂部連接在筒底上。

11、進一步地，所述下部基礎(chǔ)包括承臺和支樁，所述承臺通過支樁設(shè)在地面上。

12、進一步地，所述豎向拉壓彈性支座上設(shè)有限位裝置。

13、進一步地，還包括消能減震裝置，所述消能減震裝置位于連接層中，所述消能減震裝置間隔設(shè)置在下部基礎(chǔ)上，并與上部結(jié)構(gòu)連接。

14、優(yōu)選的，所述豎向拉壓彈性支座為螺旋拉壓支座、碟形彈簧支座、厚肉橡膠支座和/或空氣彈簧支座。

15、本發(fā)明有益效果如下：

16、在發(fā)生地震時，通過轉(zhuǎn)動連接裝置限制上部結(jié)構(gòu)，使其只做繞轉(zhuǎn)動連接裝置的剛體轉(zhuǎn)動，進而使得上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計允許的范圍內(nèi)進行整體搖擺，然后通過豎向連接裝置的變形和消能作用來吸收和分散能量，降低地震對上部結(jié)構(gòu)的影響，通過上述裝置的組合實現(xiàn)了抗震和減震的目的，有效減輕了強震作用下對上部結(jié)構(gòu)的損傷及破壞；同時由于連接結(jié)構(gòu)具有較強的自復(fù)位能力，能夠有效控制地震后結(jié)構(gòu)自身的殘余位移，避免上部結(jié)構(gòu)的進一步破壞，也有利于結(jié)構(gòu)的修復(fù)；在通過連接結(jié)構(gòu)加強上部結(jié)構(gòu)的抗震能力后，在進行上部結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計時也能夠降低要求，進而具有更高的經(jīng)濟價值。

技術(shù)特征：

1.一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是，包括上部結(jié)構(gòu)（1）、連接層和下部基礎(chǔ)（3），所述連接層位于上部結(jié)構(gòu)（1）和下部基礎(chǔ)（3）之間，所述連接結(jié)構(gòu)（2）位于連接層中，所述連接結(jié)構(gòu)（2）包括轉(zhuǎn)動連接裝置（21）和豎向連接裝置（22），所述轉(zhuǎn)動連接裝置（21）位于上部結(jié)構(gòu)（1）的中心，所述轉(zhuǎn)動連接裝置（21）的頂部與上部結(jié)構(gòu)（1）連接，其底部設(shè)置在下部基礎(chǔ)（3）上，所述豎向連接裝置（22）位于轉(zhuǎn)動連接裝置（21）的外周，其上下部分別與上部結(jié)構(gòu)（1）和下部基礎(chǔ)（3）連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述上部結(jié)構(gòu)（1）的剛體轉(zhuǎn)動位移引起的水平側(cè)移位移不小于上部結(jié)構(gòu)（1）整體水平側(cè)移的30%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述豎向連接裝置（22）包括豎向拉壓彈性支座（221）和墩柱（222），所述豎向拉壓彈性支座（221）設(shè)在連接層的上部時，所述豎向連接裝置（22）的頂部直接與上部結(jié)構(gòu)（1）連接，其底部通過墩柱（222）與下部基礎(chǔ)（3）連接；所述豎向拉壓彈性支座（221）設(shè)在連接層的中部時，所述豎向連接裝置（22）的頂部通過墩柱（222）與上部結(jié)構(gòu)（1）連接，其底部通過墩柱（222）與下部基礎(chǔ)（3）連接；所述豎向拉壓彈性支座（221）設(shè)在連接層的下部時，所述豎向連接裝置（22）的頂部通過墩柱（222）與上部結(jié)構(gòu)（1）連接，其底部直接與下部基礎(chǔ)（3）連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述轉(zhuǎn)動連接裝置（21）包括轉(zhuǎn)動盒（211）和轉(zhuǎn)動座（212），所述轉(zhuǎn)動盒（211）設(shè)在下部基礎(chǔ)（3）上，所述轉(zhuǎn)動座（212）設(shè)在上部結(jié)構(gòu)（1）底面的中心處，并位于轉(zhuǎn)動盒（211）中，所述轉(zhuǎn)動座（212）在轉(zhuǎn)動盒（211）繞球心轉(zhuǎn)動。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述豎向連接裝置（22）均勻間隔設(shè)置在連接層內(nèi)，并呈圓形設(shè)置，所述轉(zhuǎn)動連接裝置（21）處于圓形的圓心位置處。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述上部結(jié)構(gòu)（1）為筒狀結(jié)構(gòu)，包括筒壁和筒底，所述轉(zhuǎn)動連接裝置（21）和豎向連接裝置（22）的頂部連接在筒底上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述下部基礎(chǔ)（3）包括承臺（31）和支樁（32），所述承臺（31）通過支樁（32）設(shè)在地面上。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述豎向拉壓彈性支座（221）上設(shè)有限位裝置。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：還包括消能減震裝置（4），所述消能減震裝置（4）位于連接層中，所述消能減震裝置（4）間隔設(shè)置在下部基礎(chǔ)（3）上，并與上部結(jié)構(gòu)（1）連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，其特征是：所述豎向拉壓彈性支座（221）為螺旋拉壓支座、碟形彈簧支座、厚肉橡膠支座和/或空氣彈簧支座。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具備三維減震及吸能緩沖的連接結(jié)構(gòu)，在發(fā)生地震時，通過轉(zhuǎn)動連接裝置限制上部結(jié)構(gòu)，使其只做繞轉(zhuǎn)動連接裝置的剛體轉(zhuǎn)動，進而使得上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計允許的范圍內(nèi)進行整體搖擺，然后通過豎向連接裝置的變形和消能作用來吸收和分散能量，降低地震對上部結(jié)構(gòu)的影響，通過上述裝置的組合實現(xiàn)了抗震和減震的目的，有效減輕了強震作用下對上部結(jié)構(gòu)的損傷及破壞；同時由于連接結(jié)構(gòu)具有較強的自復(fù)位能力，能夠有效控制地震后結(jié)構(gòu)自身的殘余位移，避免上部結(jié)構(gòu)的進一步破壞，也有利于結(jié)構(gòu)的修復(fù)；在通過連接結(jié)構(gòu)加強上部結(jié)構(gòu)的抗震能力后，在進行上部結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計時也能夠降低要求，進而具有更高的經(jīng)濟價值。

技術(shù)研發(fā)人員：陳云,秦佳,高辰旭,高帥
受保護的技術(shù)使用者：海南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9