[实用新型]一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系

说明书

本实用新型涉及建筑结构消能减震技术领域，具体涉及了一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系，屈曲约束支撑伸臂桁架连接于内筒与外筒之间，斜腹杆为并列布置的不屈服承载型第一屈曲约束支撑和屈服耗能型第二屈曲约束支撑，包括悬臂桁架、肘节二连杆、黏滞阻尼器，通过屈曲约束支撑伸臂桁架和多重位移放大型黏滞消能机构组合应用形成一种复合式减震高层结构体系，伸臂桁架和消能机构两者协同工作，耗能及刚度机制多样、协调，减震效果明显、有效，可实现高层结构的多道设防防线，结构构造简单，施工方便，建筑空间使用性及经济性良好。

技术领域

本实用新型涉及建筑结构消能减震技术领域，特别是涉及一种屈曲约束支撑伸臂桁架及复合式减震高层结构体系。

背景技术

高层建筑中常采用的框架-核心筒结构和筒中筒结构具有良好的抗震性能及建筑使用空间。通过在框架-核心筒结构和筒中筒结构中设置刚度较大的伸臂桁架可显著提高结构的抗侧刚度，减小结构在风荷载和地震作用下的侧向变形，但过大的抗侧刚度容易导致薄弱层的存在。因此，《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)推荐采用多层刚度相对较小的伸臂沿建筑高度方向分散均匀布置的方法，既可有效提高结构整体抗侧刚度，又同时避免单层伸臂桁架抗侧刚度过大带来的薄弱层问题。图1至图3是现有技术中伸臂桁架的结构示意图，现有技术中的伸臂桁架常采用普通钢支撑形式，但普通钢支撑受压时容易屈曲失稳，导致伸臂桁架丧失刚度及承载力，使得结构的变形无法满足相关规定要求。为了提高普通钢支撑的屈曲承载力，常规方式是采用增大截面法，但增大截面也会使伸臂桁架的刚度加大，进而使得结构承受更大的地震作用，结构的变形可能更加无法满足要求且容易产生薄弱层。

现有技术中有针对上述薄弱层专门提出的解决方案，如专利CN 105986628A公开了一种防屈曲支撑伸臂桁架，具体公开了伸臂桁架中的斜腹杆采用防屈曲支撑(即屈曲约束支撑)，在风荷载和小震作用下，防屈曲支撑提供必要的承载能力和抗侧刚度，在大震作用下防屈曲支撑反复拉压屈服耗散地震输入能量，给结构提供附加阻尼，起到消能减震的作用。该方技术案解决了大震作用下支撑不出现屈曲失稳现象，且支撑屈服后承载力增加不明显，有效防止薄弱层的形成，防屈曲支撑屈服后还可耗散地震的输入能量，从而减小结构的侧向变形。防屈曲支撑屈服的同时刚度也降低较多，无法为结构提供稳定、较大的刚度作用，将导致结构在大震作用下的变形过大而超过规范限值，因此需要布置较多数量的防屈曲支撑。此外，防屈曲支撑一般在风荷载和小震下不屈服耗能，结构耗能机制单一，无法满足结构在风荷载及小震(小变形状态)、中震及大震(大变形状态)等不同工作阶段的变形及耗能需求。

现有技术中有针对上述耗能机制专门提出的解决方案，如专利 CN204252270U公开了一种组合式消能减震伸臂桁架高层结构体系，具体公开了一种同时采用竖向布置粘滞阻尼器(即黏滞阻尼器) 伸臂桁架和防屈曲支撑(即屈曲约束支撑)伸臂桁架的高层结构体系，通过防屈曲支撑伸臂桁架给结构提供一定刚度的同时，由竖向布置粘滞阻尼器伸臂桁架(不提供刚度)给结构增加一定阻尼，两种桁架协同工作，在结构不同工作阶段耗能减震的同时又可保证给结构提供一定的水平刚度，使得结构的变形满足相关规定要求。通常采用位移放大系数(f＝阻尼器位移/结构层间水平位移)来评价阻尼器工作效率的大小，该技术方案中竖向布置粘滞阻尼器的方式比传统的墙型、支撑型、剪切型(f均小于1.0)等方式(图1所示)的位移放大效果大，其位移放大系数与伸臂长度/伸臂高度的比值相关，设置在建筑结构层间的伸臂，其尺寸则取决于结构层间的跨高比，因此位移放大系数一般为2.0～4.0。但该技术方案的位移放大效果及提供的阻尼依然有限，且该布置方式需要伸臂桁架与巨柱断开，大大削弱了结构的整体刚度，反而需要布置较多的防屈曲支撑伸臂桁架来弥补本就不大的结构整体刚度。此外，结构在大震下变形程度的控制因素中刚度作用比阻尼作用大，因此两种桁架协同工作的效果未必能比单独布置防屈曲伸臂桁架的减震效果明显。

实用新型内容