一种基于C形壳隔震层的类TMD结构体系

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，特别涉及一种基于C形壳隔震层的类TMD 结构体系。

背景技术

在建筑水平日益发达的今天，高层建筑已经随处可见，可是同时当建筑物的高度增加的同时，随之受到的风荷载以及受到地震灾害的影响也会随之增加。目前常用的抗震减震装置是TMD即调谐质量阻尼器，TMD由弹簧、质量块、阻尼系统共同工作，通过调节质量块的自振频率，使其与主结构的基本频率接近，主结构受激振而振动时，子结构就会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，使主结构的反应衰减并受到控制，从而达到减震的目的。可TMD的造价高昂，因此，如何在减少经济预算的前提下，仍然可以保证减震目标的实现，改善高层建筑的抗震性能成为亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于C形壳隔震层的类TMD结构体系，该体系既能够充分利用建筑自身条件而避免额外的经济投入，又能提高建筑整体的抗风抗震能力，其能够隔绝地震能量向上部的传递，增强主体结构的抗震性能，同时具有一定的抗风能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于C形壳隔震层的类TMD结构体系，包括：

钢筋混凝土半墙1；

核心筒剪力墙2，下部设置于钢筋混凝土半墙1中，上部伸出于钢筋混凝土半墙1顶面，其筒长方向为按上下方向；

附加筒楼3，环绕核心筒剪力墙2设置于钢筋混凝土半墙1的上方；

C形壳隔震钢柱4，连接于附加筒楼3与钢筋混凝土半墙1之间；

以及，

弹簧5，连接于核心筒剪力墙2以及与其相邻的附加筒楼3之间。

所述核心筒剪力墙2为中空筒状，其截面为矩形。

所述附加筒楼3有多个，分多层环绕核心筒剪力墙2设置。

所述C形壳隔震钢柱4包括上钢板6、下钢板7以及连接在上钢板6和下钢板7之间的C形壳8，C形壳8长度方向为上下方向。

所述上钢板6和下钢板7均为矩形，截面尺寸、厚度皆相同，且各设有螺孔，上钢板6与附加筒楼3的梁底用高强螺栓连接，下钢板7与钢筋混凝土半墙1顶部用高强螺栓连接。

所述C形壳8设置多排，开口方向沿钢筋混凝土半墙1长度方向，且相邻两排方向相反，均匀布置于钢筋混凝土半墙1上。

所述上钢板6的下表面和下钢板7的上表面均焊接有拼接板9，拼接板9上开有螺孔，C形壳8通过拼接板9与上钢板6和下钢板7用高强螺栓连接。

所述C形壳8采用高强碳素结构钢制成，厚度为1-3mm，曲率半径为 100-200mm，开口角度30-90°，高300-600mm。

在附加筒楼3楼板高度处以及核心筒剪力墙2的等高度处预埋钢板，所述弹簧5焊接于预埋的钢板之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种基于C形壳隔震层的类TMD结构体系构造简单，制作难易程度小，隔震性能好，耐久性好，抗风能力强等优点。由于C形壳采用的是高强碳素结构钢制成，其具有良好的力学性能，如弹性极限、强度极限、疲劳性能。布置于隔震层的C形壳不仅能支撑起上部结构，并且能够有效隔绝水平地震作用向上部的传递。隔震层及上部结构组成了类TMD结构，进一步提高了主体结构的抗震性能。当结构受到风荷载作用时，作为子结构的附加筒楼会提供一个与主结构振动方向相反的惯性力，从而达到减震的目的。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明俯视图(1-1剖面图)。

图3为C形壳隔震钢柱布置示意图。

图4为C形壳弹簧布置局部示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1和图2所示，一种基于C形壳隔震层的类TMD结构体系，包括钢筋混凝土半墙1、核心筒剪力墙2、附加筒楼3、C形壳隔震钢柱4和弹簧5，其中核心筒剪力墙2沿上下方向设置，其筒长方向即为上下方向。核心筒剪力墙2 的下部设置于钢筋混凝土半墙1中，上部则伸出于钢筋混凝土半墙1顶面。附加筒楼3环绕核心筒剪力墙2设置，且位于钢筋混凝土半墙1的上方。C形壳隔震钢柱4连接于附加筒楼3与钢筋混凝土半墙1之间，用于实现附加筒楼3与钢筋混凝土半墙1的连接。弹簧5则连接于核心筒剪力墙2以及与其相邻的附加筒楼3之间。

在本发明的一个实施例中，核心筒剪力墙2为中空筒状，其截面为矩形，优选为正方形。

附加筒楼3有多个，其截面也为矩形，优选为正方形，并分多层环绕核心筒剪力墙2设置，每层的附加筒楼3均可有多个。

参考图3，C形壳隔震钢柱4包括上钢板6、下钢板7以及C形壳8，C形壳8由高强优质碳素结构钢制成，其承载能力高，具有屈曲阈值，侧向刚度小，塑性变形小，并具有自复位能力。C形壳8的长度方向为上下方向，连接在上钢板6和下钢板7之间。具体地，上钢板6和下钢板7均为矩形，截面尺寸、厚度皆相同，且各设有螺孔，上钢板6与附加筒楼3的梁底用高强螺栓连接，下钢板7则与钢筋混凝土半墙1顶部用高强螺栓连接。

示例地，C形壳8可设置多排，开口方向沿钢筋混凝土半墙1长度方向，且相邻两排方向相反，均匀布置于钢筋混凝土半墙1上。C形壳8按阵列型布置于钢筋混凝土半墙1之上，不仅能够支撑上部结构，还能有效隔绝地震能量向上部的传递，同时上部结构、C形壳钢柱和主体结构能形成一个类TMD结构体系，进一步提高主体结构的抗震性能以及抗风能力。

具体地，上钢板6的下表面和下钢板7的上表面均焊接有拼接板9，拼接板 9上开有螺孔，C形壳8通过拼接板9与上钢板6和下钢板7用高强螺栓连接。示例地，C形壳8采用高强碳素结构钢制成，厚度可为1-3mm，曲率半径可为 100-200mm，开口角度可为30-90°，高可为300-600mm。

参考图4，在附加筒楼3楼板高度处以及核心筒剪力墙2的等高度处预埋钢板，弹簧5焊接于预埋的钢板之间。

根据该结构，在受到地震作用时，一方面隔绝了地震能量向上部结构的传递，提高了下部主体框架的抗震性能，同时还具有一定的抗风能力，起到了缓冲作用。