專利名稱：外套框架增層結(jié)構(gòu)的減震控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，涉及到使用石墨摩擦墊層和軟鋼阻尼器來提高外套框架增層結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的整體抗震性能的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著城市建設(shè)和房地產(chǎn)業(yè)的開發(fā)，充分使用土地的問題越來越引起人們的重視。其中，現(xiàn)有建筑物加層改造是緩解用地緊張的有效途徑之一。它具有投資少、不另占土地、節(jié)省城市配制費等優(yōu)點。國內(nèi)外房屋增層的方法很多，成功的例子屢見不鮮。結(jié)合加層房屋實際情況的復(fù)雜性，目前僅在國內(nèi)各地的加層工程及設(shè)計中就出現(xiàn)了很多種結(jié)構(gòu)形式，它們大體上可分為四大類，即直接增層類、外套增層類、室內(nèi)增層類和地下增層類。
在非地震區(qū)加層工程比較容易實現(xiàn)，而在地震區(qū)則有很多加層結(jié)構(gòu)形式受到限制。另外，鑒于目前我國國內(nèi)尚無加層工程的抗震鑒定和設(shè)計標準，大多數(shù)的加層工程主要是通過增強站構(gòu)體身的性能來“抵御”地震作用，即由結(jié)構(gòu)本身及加層后的整體儲備來消耗地震能量，以滿足結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防要求。但是由于人們尚不能準確地估計結(jié)構(gòu)未來可能遭遇的地震強度和特性，按這些方法設(shè)計利改造的結(jié)構(gòu)其抗震性能不具備自我控制與自我調(diào)節(jié)能力，在強震作用下，結(jié)構(gòu)很可能不滿足安全性的要求，最終使加層后的結(jié)構(gòu)整體性減弱，從而發(fā)生嚴重破壞，甚至倒塌。由于結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)在工程中不斷地得到應(yīng)用，因此針對加層改造工程尋找適當?shù)目刂品椒ㄍ瑯右彩欠浅Ｓ幸饬x的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為外套增層結(jié)構(gòu)提供一種新型減震控制方法，以提高增層結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，減小結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的反應(yīng)，解決加層結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的安全性問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在舊有建筑頂層與加層結(jié)構(gòu)之間設(shè)置石墨摩擦墊層，并在兩結(jié)構(gòu)各層連接點處增設(shè)軟鋼阻尼器來吸收耗散地震能量。在低于本地設(shè)防烈度的小震作用下，主要利用石墨墊層摩擦來消耗地震能量，軟鋼阻尼器在彈性范圍內(nèi)工作，只提供水平剛度。而在遭受到高于本地設(shè)防烈度的大震作用下，利用石墨摩擦墊層和軟鋼阻尼器共同工作來消耗地震能量，此時，軟鋼阻尼器進入非彈性工作狀態(tài)。
本發(fā)明的效果和益處是這種新型的減振方法能夠提高地震區(qū)外套增層框架結(jié)構(gòu)的安全性，且構(gòu)造簡單，施工方便，造價低廉，廣泛適用于城市的老城區(qū)的改造、改建及加固工程中，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。


附圖1是外套增層框架結(jié)構(gòu)減震體系示意圖。
圖中1新增的外套框架結(jié)構(gòu)，2原有的結(jié)構(gòu)，3石墨摩擦墊層，4軟鋼阻尼器。
附圖2是石墨摩擦墊層構(gòu)造圖。
圖中5新增結(jié)構(gòu)的底層樓板，6原結(jié)構(gòu)的屋面板。
附圖3是軟鋼阻尼器的連接構(gòu)造平面圖。
圖中7預(yù)埋件，8連接件，9原結(jié)構(gòu)的橫梁。
附圖4是軟鋼阻尼器的連接構(gòu)造裝立面圖。
圖中10原結(jié)構(gòu)的樓板，11螺栓，12軟鋼阻尼器的圓孔，13墊板。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的最佳實施方式。
本發(fā)明提出的新型外套加層結(jié)構(gòu)減振體系的簡圖如附圖1所示。具體做法是在原有結(jié)構(gòu)1的頂層和加層結(jié)構(gòu)2的下層樓板間設(shè)置石墨摩擦墊層3，將外套框架1首層樓板的自重(部分或全部)作用在墊層上，為產(chǎn)生摩擦提供壓力。同時在外套框架1和原結(jié)構(gòu)2之間的樓層高度處設(shè)置軟鋼阻尼器4。軟鋼阻尼器可根據(jù)實際情況設(shè)置，不一定每一樓層高度處都設(shè)置。
本發(fā)明提出的方法，主要是利用石墨摩擦墊層3和軟鋼阻尼器4來達到耗散地震能量以控制結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。其基本原理是在低于本地設(shè)防烈度的小震作用下，結(jié)構(gòu)不發(fā)生太大位移，主要由石墨摩擦墊層3通過摩擦來吸收地震能量，此時軟鋼阻尼器4在彈性范圍內(nèi)工作；在遭受到高于本地設(shè)防烈度的大震作用下，由石墨摩擦墊層3和軟鋼阻尼器4共同工作起到消能的作用，此時，軟鋼阻尼器4在非彈性范圍內(nèi)工作。而且軟鋼阻尼器4對外套增層結(jié)構(gòu)1形成支撐點，減小了外套結(jié)構(gòu)的計算高度，避免了“高雞腿”，能夠減輕震害。
步驟1.石墨摩擦墊層3的設(shè)計石墨摩擦墊層3的主要功能是在小震作用下通過摩擦消耗地震能量，設(shè)置位置是在原有結(jié)構(gòu)的頂層6和加層結(jié)構(gòu)的下層樓板5之間，如附圖2所示。石墨摩擦墊層是用兩層油氈夾以約8mm厚的石墨粉疊合層構(gòu)成，其中上部油氈可作為加層結(jié)構(gòu)施工時首層樓板的底模。使用石墨摩擦墊層的主要優(yōu)點在于它造價低、耐久性好、干濕滑移性能不變、耐壓力大、多次滑動性能不變、施工方便。
步驟2.軟鋼阻尼器4的設(shè)計本發(fā)明提供的軟鋼阻尼器4符合這樣的要求1)在小震時，軟鋼阻尼器具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態(tài)；2)在大震時，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，軟鋼阻尼器進入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大的阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，減小加層結(jié)構(gòu)1和原結(jié)構(gòu)2的地震反應(yīng)，從而保護加層結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全；3)軟鋼阻尼器在豎直方向能適應(yīng)新舊建筑間有少量的沉降差異?；诠こ虒嶋H，考慮其功能要求，本發(fā)明設(shè)計了軟鋼阻尼器的安裝構(gòu)造措施如附圖3和4所示。
軟鋼阻尼器4的中心開設(shè)兩個圓孔12，軟鋼阻尼器的尺寸及開孔大小要根據(jù)實際結(jié)構(gòu)中所需出力的大小來確定。這種阻尼器在水平方向上具備相當?shù)膹姸群蛣偠龋瑫r還能保證在大震作用下具備良好的彈塑性變形性能。軟鋼阻尼器4安裝在原有結(jié)構(gòu)2的各層橫梁9兩側(cè)。軟鋼阻尼器4的下端用連接件8、螺栓11與橫梁9連接在一起。而在外套框架1的柱子處，軟鋼阻尼器4的上端與預(yù)埋件7通過螺栓11與柱子連接，形成整體。螺栓11與軟鋼阻尼器之間設(shè)置墊板13，以加強軟鋼阻尼器4在平面內(nèi)的穩(wěn)定性。這種連接方式能保證新建的外套框架與原有結(jié)構(gòu)之間的豎向少量變形差異，而且軟鋼阻尼器4一旦失效，可以非常方便地進行更換。
權(quán)利要求
1.一種外套框架增層結(jié)構(gòu)的減震控制方法，其特征是在舊有建筑(2)的頂層與加層結(jié)構(gòu)(1)之間設(shè)置石墨磨擦墊層(3)，并在兩結(jié)構(gòu)各層連接點處增設(shè)軟鋼阻尼器(4)。
全文摘要
一種外套框架增層結(jié)構(gòu)的減震控制方法，屬于建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域。目的是為外套增層結(jié)構(gòu)體系提供一種新型減振控制方法，以提高增層結(jié)構(gòu)1與原結(jié)構(gòu)2的整體抗震能力，減小結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的反應(yīng)，解決加層結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的安全性問題。本發(fā)明的特征是在舊有建筑2的頂層與加層結(jié)構(gòu)1之間設(shè)置石墨摩擦墊層3，并在兩結(jié)構(gòu)各層連接點處增設(shè)軟鋼阻尼器4來吸收耗散能量。本發(fā)明的效果和益處是這種新型的減振體系能夠提高地震區(qū)外套增層框架結(jié)構(gòu)的安全性，且構(gòu)造簡單，施工方便，造價低廉，應(yīng)用在城市老城區(qū)的改造、改建及加固工程中，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號E04B1/98GK1584238SQ20041002062
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者李宏男, 林立巖, 殷永煒, 霍林生 申請人:大連理工大學