[发明专利]一种含摇摆柱和摇摆墙的全摇摆结构体系及其施工方法

说明书

本发明提供一种含摇摆柱和摇摆墙的全摇摆结构体系及其施工方法。该体系主要由摇摆墙部分、框架部分及耗能构件组成。摇摆墙与基础铰接，并在墙底两端设置防屈曲支撑。框架部分由可弹性恢复的摇摆柱和框架梁组成，摇摆柱上、下两端通过可恢复柱脚与框架梁连接。摇摆墙与框架之间通过耗能阻尼器连接。在水平地震作用下，结构体系通过摇摆墙传递侧向刚度和层间剪力，使结构变形均匀。通过设置在摇摆墙侧边的耗能阻尼器和底部的防屈曲支撑来耗散地震能量。通过摇摆柱的弹性变形保证框架主体不发生屈服破坏。地震后，通过更换摇摆墙底部的防屈曲支撑和侧边的耗能阻尼器，可实现结构体系的可修复性。

技术领域

本发明涉及土木工程结构技术领域，特别涉及一种含摇摆柱和摇摆墙的全摇摆结构体系。

背景技术

早期的摇摆建筑结构中，主要通过放松上部结构与基础间的约束，允许上部结构与基础底面有一定的抬升，通过这种方式实现墙体的摇摆，降低了强震作用下上部结构的延性要求，减小了地震破坏。

东京工业大学的G3教学楼的加固工程是较为成功的摇摆结构案例，但框架结构与摇摆墙之间的变形不协调。虽然在墙体两侧设置有耗能连接件，但是在变形较大的时，框架部分的梁柱节点易发生塑性破坏。

现阶段也有部分学者研究了一种柱端铰型受控摇摆式框架，其侧向刚度主要由柱间的X型钢板屈曲阻尼器提供，并通过柱内的预应力筋实现自复位，但可能导致侧向刚度不足，施工不便，抗风和小震能力不足等问题。

因此，亟需提供一种可以弥补框架结构抗侧力不足的损伤可控结构体系，使结构具有更好的耗能能力，同时避免梁柱节点的塑性破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种含摇摆柱和摇摆墙的全摇摆结构体系及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种含摇摆柱和摇摆墙的全摇摆结构体系，包括设置在基础梁上方的若干摇摆墙和若干框架结构。

每一个所述摇摆墙设置于相邻两个框架结构之间。所述摇摆墙的底部通过墙底X型支座铰接于基础梁的上表面。

所述墙底X型支座包括顶部外包钢板、X型部和底部外包钢板。所述顶部外包钢板固定在摇摆墙底面。所述底部外包钢板嵌固在基础梁上表面。所述X型部包括上部V型板和下部V型板。所述上部V型板的开口端朝上。所述下部V型板的开口朝下。所述上部V型板的连接端与下部V型板的连接端通过中心铰接点铰接在一起。所述X型部两侧分别布设有一个防屈曲耗能支撑。所述防屈曲耗能支撑的上下端分别与顶部外包钢板和底部外包钢板连接。

所述框架结构包括若干框架梁和若干摇摆柱。所述框架梁和摇摆柱通过可恢复柱脚相铰接。所述框架结构中的底层摇摆柱通过可恢复柱脚与基础梁连接。所述框架梁与摇摆墙之间设置有耗能阻尼器。

所述可恢复柱脚整体为一个球形支座，包括上座板、球缺嵌体和下座板。所述上座板位于下座板的上方。所述下座板包括下座板主体和下座板连接板。所述下座板主体的上表面内凹设置有与球缺嵌体对应的球面凹槽。所述球缺嵌体设置在上座板与下座板主体之间。所述上座板和下座板连接板之间还布置有若干周边支撑弹簧。所述周边支撑弹簧沿环向均匀布设。所述上座板的上表面与摇摆柱的表面连接。所述下座板连接板的下表面与框架梁或基础梁的表面连接。

进一步，所述耗能阻尼器为金属阻尼器。

进一步，所述框架梁为钢筋混凝土梁或者钢混凝土组合梁。所述框架梁中预埋有钢板。

进一步，所述摇摆柱为钢结构柱。所述摇摆柱的截面为圆形、方形或十字形。

进一步，防屈曲耗能支撑包括内芯轴力单元、约束单元、隔离单元和连接单元。

进一步，所述内芯轴力单元为十字形芯材。所述约束单元为包裹在十字形芯材外侧的钢套筒。所述连接单元位于支撑的两端，用于连接支撑与墙底X型支座。