[发明专利]一种重力与侧力分离的装配式消能结构体系及设计方法

权利要求书

1.一种重力与侧力分离的装配式消能结构体系设计方法，其特征在于，所述设计方法用于设计重力与侧力分离的装配式消能结构体系，装配式消能结构体系包括装配式剪力墙和框架柱，在相邻的所述装配式剪力墙与所述框架柱之间安装有主梁，在相邻的所述框架柱与所述框架柱之间安装有主梁，在所述主梁、所述装配式剪力墙和所述框架柱构成的垂直于所述装配式剪力墙的楼板层上安装有次梁，在所述主梁跨中安装有金属阻尼器，在所述金属阻尼器的下方设置支撑；

所述装配式剪力墙布置在所述装配式消能结构体系的周围边角处，在所述装配式剪力墙上远离所述框架柱一侧设置边缘约束构件，在所述装配式剪力墙上与所述主梁的连接处预留牛腿，或，所述装配式剪力墙布置在相邻的所述框架柱之间，在所述装配式剪力墙的两侧设置有边缘约束构件，在所述装配式剪力墙上与所述主梁的连接处预留牛腿；

所述金属阻尼器包括上端板和下端板，在所述上端板和所述下端板之间设置有阻尼器翼缘，在一对所述阻尼器翼缘之间设置有阻尼器腹板和阻尼器加劲肋，所述上端板安装在所述主梁跨中处，所述下端板与与其相邻的所述框架柱之间安装有支撑；

在所述楼板层上铺设混凝土预制板，在所述混凝土预制板上浇筑混凝土，所述装配式剪力墙在工厂预制，所述装配式剪力墙采用钢板剪力墙、混凝土剪力墙或钢-混凝土组合剪力墙在所述框架柱上设有牛腿，所述牛腿的腹板和所述主梁的腹板通过节点板连接，所述主梁的上下翼缘不焊接，所述次梁的上下翼缘不焊接；

所述主梁、所述次梁、所述框架柱和叠合板组合楼盖构成重力系统，所述主梁、所述次梁、所述框架柱和叠合板组合楼盖构成侧力系统；

所述设计方法包括：

确定主梁、次梁和叠合板组合楼盖的设计方案，根据设计条件给定的竖向重力荷载，设计叠合板组合楼盖的配筋，保证承载力和刚度符合规范要求，设计混凝土预制板的尺寸，按照简支组合梁设计主梁和次梁截面尺寸；

根据设计条件给定的竖向重力荷载，设计叠合板组合楼盖的配筋，保证承载力和刚度符合规范要求，设计混凝土预制板的尺寸；

按照简支组合梁设计主梁和次梁截面尺寸，组合梁跨中弯矩设计值和支座剪力设计值均为竖向重力荷载作用下的内力设计值，且应满足以下公式：

式中，和分别为组合梁跨中处的正截面受弯承载力和支座处的斜截面抗剪承载力； 确定装配式剪力墙和框架柱的设计方案，根据结构柱网和建筑布置需求确定装配式剪力墙选型和布置方案，按照层间位移角设计要求确定装配式剪力墙的截面尺寸，对装配式剪力墙的正截面受拉受压承载力和斜截面受剪承载力进行验算，验算框架柱的压弯承载能力；

根据结构柱网和建筑布置需求确定装配式剪力墙选型和布置方案，按照适用于重力与侧力分离的装配式消能结构体系的层间位移角设计要求确定装配式剪力墙的截面尺寸，对装配式剪力墙的正截面受拉受压承载力和斜截面受剪承载力进行验算，选型一般包括钢板剪力墙、混凝土剪力墙或钢-混凝土组合剪力墙，一般为在结构的两个方向上对称布置；

验算框架柱的压弯承载能力，框架柱的抗侧刚度远小于装配式剪力墙，在结构中主要承受竖向重力荷载和少部分侧向荷载，其轴力设计值和弯矩设计值，且应满足以下公式：

式中，和为框架柱的净截面面积和净截面模量，为截面塑性发展系数，为钢材强度设计值；

确定金属阻尼器和支撑的设计方案，金属阻尼器的剪切屈服承载力应介于多遇地震作用下的剪力设计值与设防地震作用下的剪力设计值之间，金属阻尼器的剪切极限承载力应小于周围结构构件屈服时金属阻尼器的剪力设计值，支撑为轴心受力构件，在侧向荷载作用下应保持在弹性状态且不发生失稳；

金属阻尼器的剪切屈服承载力应介于多遇地震作用下的剪力设计值与设防地震作用下的剪力设计值之间，即满足下式要求：

以使金属阻尼器在多遇地震作用下不屈服，与支撑一起为结构体系提供额外的抗侧刚度，在设防地震作用下，金属阻尼器发生屈服以耗散地震能量；

金属阻尼器的剪切极限承载力应小于周围结构构件屈服时金属阻尼器的剪力设计值，即满足下式要求：

使金属阻尼器能在周围结构构件屈服之前发生屈服并达到极限承载力，以最大限度耗散地震能量，保护周围结构构件，保证主体结构不会发生失效；

支撑为轴心受力构件，在侧向荷载作用下应保持在弹性状态且不发生失稳，其轴力设计值应满足下式要求：

式中，为轴心受压构件的稳定系数，为支撑的毛截面面积；

确定连接节点的设计方案；结构体系中全部连接节点均为螺栓连接，确定螺栓节点的布置方案并对其承载力进行验算。