[发明专利]一种分层摇摆式减震系统

说明书

本发明涉及一种分层摇摆式减震系统，包括柔性主结构和刚性副结构，柔性主结构与刚性副结构之间通过提供刚度和阻尼的连接部件连接，柔性主结构为分层摇摆式梁柱铰接的钢框架，刚性副结构为刚接框架或与地面刚接的剪力墙。与现有技术相比，本发明减震系统将竖向承重结构与水平抗侧力结构分离，柔性主结构承受结构大部分重力，刚性副结构抵抗水平向荷载，通过提供刚度和阻尼的连接部件相连，耗散大部分地震输入能量，达到较大程度地减少层间位移又大幅降低楼层加速度的减震效果。

技术领域

本发明属于减震技术领域，具体涉及一种分层摇摆式减震系统。

背景技术

许多按现行抗震规范设计的建筑结构在大震下将由于产生过大的塑性变形而发生严重的破坏，需要进行大规模修补甚至不可再继续使用。有专家提出将能量消耗集中到某些震后方便修复或易于更换的次结构构件，而保证主结构在强震下仍保持弹性状态。相邻建筑之间安装连结减震装置，通过建筑结构之间的相互作用达到减震效果，这类减震方式被称为连结减震。该减震方式也可以解决相邻建筑物之间由于空隙过小若产生相位外振动而发生碰撞，即pounding effect现象。对于连结减震体系，减震效果一方面取决于连接部件的特性，另一方面，主结构与副结构的周期之比和自身阻尼比对减震效果亦有影响，但目前的减震结构效果并不理想。

发明内容

本发明提出一种分层摇摆式减震系统，该减震系统分层摇摆式柔性主结构与刚性副结构通过提供刚度和阻尼的连接部件相连，主副结构之间周期之比大，相对位移大，连接阻尼器耗散大部分地震输入能量，达到既较大程度地减少层间位移又大幅降低楼层加速度的减震效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种分层摇摆式减震系统，包括柔性主结构和刚性副结构，柔性主结构与刚性副结构之间通过提供刚度和阻尼的连接部件连接，所述的柔性主结构为分层摇摆式梁柱铰接的钢框架，所述的刚性副结构为刚接框架或与地面刚接的剪力墙。

所述的柔性主结构由分层式两端铰接柱、连续梁及楼面板组成，所述的铰接柱两端与连续梁铰接。

所述的柔性主结构的底层柱底部与地面通过地脚螺栓铰接。

所述的主结构和刚性副结构之间的连接部件包括阻尼器和弹簧，所述的阻尼器和弹簧并联，弹簧提供所需的侧向刚度，阻尼器提所需的阻尼，同时采用弹簧和阻尼器的减震效果优于仅使用阻尼器的连结减震，阻尼器能消耗较大的能量，输入结构的能量大幅减少。

本发明通过采用稳定度最大化法及H₂控制算法数值计算，实现同时减少主副结构的层间变形和绝对加速度。稳定度最大化法使结构体系的特征值的最大实部最小化，实现让结构震后的振动在最短时间内衰减；H₂控制算法使频域响应函数曲线包络的面积最小，若柔性主结构的层间位移频域响应设为目标函数，可有效控制柔性主结构的层间位移。

本发明减震系统将竖向承重结构与水平抗侧力结构分离，柔性主结构承受结构大部分重力，刚性副结构抵抗水平向荷载。分层摇摆式柔性主结构与刚性副结构通过提供刚度和阻尼的连接部件相连，主副结构之间由于周期差异大，在地震等水平荷载作用下相对位移亦大，连接阻尼器能耗散大部分地震输入能量，从而达到既较大程度地减少层间位移又大幅降低楼层加速度的减震效果。同时，柔性主结构所需的构件截面小，经济效益可观，为新型减隔震结构体系的开发和实现提供技术支持，为我国减隔震技术的发展提供新的工程解决方案。

附图说明

图1为本发明减震系统的俯视结构示意图；

图2为本发明减震系统的主视结构示意图；

图3为本发明柔性主结构的局部示意图；

图4为本发明柔性主结构底层柱的结构示意图；

图5为本发明阻尼器与弹簧的结构示意图；