[发明专利]一种防面外失稳的翘板式放大型消能伸臂

说明书

本发明公开了一种防面外失稳的翘板式放大型消能伸臂，包括：伸臂桁架、外框柱、翘板式放大装置、黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、防止面外失稳连接钢板；翘板式放大装置通过左铰接点与外框柱铰接，翘板式放大装置通过右铰接点与伸臂桁架铰接；翘板式放大装置通过所述上铰接点、下铰接点分别与一黏滞流体阻尼器的一端铰接，黏滞流体阻尼器的另一端均与伸臂桁架铰接；防止面外失稳连接钢板固定在外框柱的上下两端，并与黏弹性阻尼器固定连接，黏弹性阻尼器与上铰接点或下铰接点的销轴固定连接。本发明可实施性强，解决了目前带放大装置的消能伸臂关键技术难题，且消能减震效果及协调内筒和外框变形能力均优于已有的技术方案。

技术领域

本发明涉及建筑消能技术领域，尤其是涉及一种防面外失稳的翘板式放大型消能伸臂。

背景技术

我国己有的超高层建筑数量位居世界前列，同时是一个地震频发的国家，抗震设计成为了超高层建筑设计的关键环节。超高层通常会利用避难层和设备层设置刚度较大的水平伸臂桁架来协调核心筒与外框架之间的变形，当结构承受水平荷载时，核心筒通过伸臂桁架将整体结构的弯矩转化为轴力传递到周边柱子中，使得外框架与核心筒共同受力提高抗侧刚度，减小剪力墙、筒体和柱等构件中的截面尺寸，增大了使用面积。如国内的超高层建筑上海中心大厦(632m)、深圳平安国际金融中心(660m)、北京中信大厦中国尊(528m)均采用了巨柱—核心筒—伸臂的抗侧力体系。

消能减震技术是超高层建筑减轻地震损伤、提高地震安全性和结构抗震韧性的高效技术手段。超高层建筑随着结构高度的增加，由于整体弯曲变形的影响，上部楼层弯曲变形所占比重逐层增大，有害剪切变形所占比重逐层减小，导致上部楼层有效变形减少，利用水平层间剪切变形进行耗能的减震装置耗能效果有限。而超高层建筑伸臂桁架协调外框和内筒之间的受力，在水平地震作用下产生的竖向变形差大，屈服后对整体结构竖向安全性影响小，是理想的耗能部位，因此，近年来提出了带耗能减震层超高层结构体系，将加强层伸臂桁架的普通支撑用消能支撑代替，形成耗能减震层耗散地震输入到结构中的能量，以减轻超高层建筑的动力响应，保护主体结构的安全。

消能伸臂体系由于在伸臂与外框架柱间安装消能装置，相比传统刚性伸臂体系，放松了连接作用，提高了整体结构的消能能力。如近年来提出的黏滞阻尼型消能伸臂、防屈曲支撑型消能伸臂、摩擦阻尼器型消能伸臂，能够有效提高结构体系的耗能能力，降低地震响应，保证结构的安全。

英国ARUP工程顾问公司提出了一种新型消能伸臂减震体系，将黏滞阻尼器竖向布置在伸臂和外框架柱的交接处，利用核心筒的弯曲变形和外框架的剪切变形之间较大的竖向变形差，使黏滞阻尼器获得较大的输出位移，充分发挥了阻尼器耗能减震的作用。使阻尼器变形远大于结构的层间位移，从而解决了传统布置方式在小层间位移情况下阻尼器不能充分发挥作用的问题。

由于伸臂加强层用钢量高，设计与施工难度大，造价高，在超高层设置数量有限。为充分利用数量有限的消能伸臂，最大限度的挖掘其消能能力，部分学者引入了放大装置对阻尼器变形差进行放大，可起到更显著的减震效果。

周云等提出了一种黏滞阻尼器悬臂肘节型位移放大装置，能充分利用高层结构的弯曲变形和层间剪切变形增大阻尼器的输出位移，阻尼器的名义位移放大系数可达3～5倍，对结构层间位移角和层间剪力均具有很好的减震效果。

隋等提出了一种翘板式机构伸臂桁架消能减震系统，将结构层间侧移在黏滞阻尼器两端进行有效放大，充分发挥阻尼器的耗能效率，提高风荷载和地震作用下结构的附加阻尼比，减震效果更好。

薛建阳等提出一种T形杠杆机构伸臂桁架消能减震系统，通过满足T形杠杆和阻尼器连接的长度与高度以及伸臂桁架高度、伸臂桁架上弦杆自核心筒伸出长度的关系，实现伸臂杠杆的放大作用来提高黏滞阻尼器的耗能效率。

薛建阳等提出一种剪刀撑机构伸臂桁架消能减震系统，通过满足剪刀撑和阻尼器连接的长度与角度以及伸臂桁架自核心筒伸出长度和伸臂桁架高度的关系，实现伸臂杠杆的放大作用来提高黏滞阻尼器的耗能效率。