一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系的制作方法
【專利摘要】一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，包括網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、格構(gòu)塔柱、自平衡液壓桿和鉸接結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為自消能、自回位空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)上部連接自平衡液壓桿，為其提供徑向力和張力；所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下部連接高彈性、高耗能的鉸接結(jié)構(gòu)，為其提供支撐力和張力；所述格構(gòu)塔柱連接基礎(chǔ)和自平衡液壓桿，用于支撐結(jié)構(gòu)體系；所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、自平衡液壓桿和鉸接結(jié)構(gòu)在荷載作用下通過發(fā)生變形，吸收地震波傳來的能量，并分別通過格構(gòu)塔柱和鉸接結(jié)構(gòu)將能量傳遞至基礎(chǔ)，附加動荷載卸除后自復位實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的自恢復和吸能減震功能。本實用新型從整體上進行系統(tǒng)的吸能耗能設(shè)計，在受力傳力合理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系良好的吸能減震效果。
【專利說明】
一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及建筑工程中的建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體涉及一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在人類社會發(fā)展的歷程中，能夠提供更大空間和大跨度的結(jié)構(gòu)常常是人們追求的目標。大空間和跨度的結(jié)構(gòu)不僅可以滿足建筑大空間的使要求，使空間的水平分隔的靈活性及垂直方向自由調(diào)整的可能性增大，而且受力合理、結(jié)構(gòu)輕巧、造型優(yōu)美、用鋼量低、實用耐久。大空間結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑物的安全、經(jīng)濟、適用、美觀，結(jié)構(gòu)體系設(shè)計也關(guān)系著建筑的抗震能力、整體強度、經(jīng)濟性能等。由于大空間結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的復雜性， 在實際應(yīng)用中往往因為荷載傳遞及結(jié)構(gòu)受力的不合理，導致建筑結(jié)構(gòu)抗震能力及整體強度劣化。
[0003]隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展和建筑技術(shù)的進步，人們對建筑結(jié)構(gòu)抗震吸能消能的要求越來越高。在現(xiàn)有的抗震技術(shù)中，大多利用提高建筑的整體剛度、對薄弱環(huán)節(jié)進行加固處理，或者使用輕質(zhì)材料減輕自重從而達到抗震目的，這些技術(shù)雖然在一定程度上達到了減震的效果，但造價大大提高且容易出現(xiàn)脆性破壞等工程質(zhì)量隱患；另外，在大空間建筑結(jié)構(gòu)的抗震減震設(shè)計中也有使用抗震阻尼、隔震支座等局部抗震、隔震的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計僅能起到整個建筑物橫向的吸能抗震，而對于剛性較大的大空間建筑結(jié)構(gòu)本身由于震動引起的不均勻動荷載不能及時、均勻的傳遞至基礎(chǔ)，從而導致建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降及脆性破壞;而且地震時地面運動是多維的，地基基礎(chǔ)在各方向震動易引起建筑物產(chǎn)生縱向的軸向力，現(xiàn)有技術(shù)的抗震/減震設(shè)計僅能產(chǎn)生壓縮變形實現(xiàn)耗能減震/抗震，不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動變形實現(xiàn)吸能、耗能;現(xiàn)有的大空間建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計僅為局部抗震設(shè)計，可實現(xiàn)局部或某方面的耗能減震/抗震，整體抗震效果不佳。【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型提供了一種具有較好的自恢復能力及吸能減震能力的大空間建筑結(jié)構(gòu)體系。
[0005]本實用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，包括網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、格構(gòu)塔柱、自平衡液壓桿和鉸接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為三層式疊層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu);所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)上部連接自平衡液壓桿，為其提供徑向力和張力;所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下部連接彈性鉸接結(jié)構(gòu)，為其提供支撐力和張力;所述格構(gòu)塔柱連接基礎(chǔ)和自平衡液壓桿，用于支撐結(jié)構(gòu)體系;所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、自平衡液壓桿和鉸接結(jié)構(gòu)在動荷載作用下通過發(fā)生變形，吸收地震波傳來的能量，并分別通過格構(gòu)塔柱和鉸接結(jié)構(gòu)將能量傳遞至基礎(chǔ)，附加動荷載卸除后自復位，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的自恢復和吸能減震功能。
[0006]進一步地，所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)通過模仿貝殼的層理構(gòu)造，利用貝殼棱柱層連接上部角質(zhì)層和下部珍珠層的原理，利用高彈性、高韌性的連接體連接上部殼體結(jié)構(gòu)和下部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在徑向起緩沖作用，所述連接體具有可發(fā)生一定程度的變形和復位的功能，用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受外部荷載作用時，使網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體實現(xiàn)吸能、隔震及減震。
[0007]進一步地，所述鉸接結(jié)構(gòu)通過模仿貝殼韌帶交叉棱柱層，利用貝殼韌帶為貝殼張開提供張力的原理，用高彈性材料制成交叉棱柱狀構(gòu)件來連接網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ);所述鉸接結(jié)構(gòu)由互成一定角度的多個棱柱層交疊而成，所述的鉸接結(jié)構(gòu)固結(jié)于地基基礎(chǔ)，與上部結(jié)構(gòu)剛接，起到承重、吸能耗能和傳遞荷載的作用；同時，所述鉸接結(jié)構(gòu)還可以在縱向面發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動并自回位，并在這一過程中實現(xiàn)吸能耗能。
[0008]進一步地，所述的棱柱層為多個棱柱體按照一定的角度整齊、緊密排列而成，所述的棱柱體由高彈性、高耗能的材料制成。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具備的有益效果為:本實用新型的一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系從整體上進行系統(tǒng)的吸能耗能設(shè)計，在受力傳力合理的基礎(chǔ)上，通過自平衡液壓桿和高彈性高韌性鉸接結(jié)構(gòu)的共同作用，在確保結(jié)構(gòu)承受荷載時的整體穩(wěn)定的條件下，通過結(jié)構(gòu)本身自身發(fā)生的變形，使結(jié)構(gòu)具有一定的自恢復能力，提高建筑物整體柔度， 從而達到良好的吸能減震的效果。具體的，本實用新型結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨度大和殼體結(jié)構(gòu)張力大的優(yōu)點，形成網(wǎng)殼協(xié)調(diào)大跨度空間結(jié)構(gòu)；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的連接體、自平衡液壓桿以及高彈性高韌性鉸接結(jié)構(gòu)，在荷載作用下通過發(fā)生變形，吸收地震波傳來的能量，并分別通過格構(gòu)塔柱和鉸接結(jié)構(gòu)自身，將能量傳遞至基礎(chǔ)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的自恢復和吸能減震功能;本實用新型明確提出的抗震結(jié)構(gòu)體系從結(jié)構(gòu)本身出發(fā)，結(jié)合新型仿生材料特性，通過提高結(jié)構(gòu)整體柔度來達到抗震要求，這種抗震技術(shù)與已有的建筑抗震體系相比，大大降低了抗震費用?！靖綀D說明】[〇〇1〇]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2為鉸接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。如圖1所示的一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，包括網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3、格構(gòu)塔柱4、自平衡液壓桿1和鉸接結(jié)構(gòu)2，所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3為自消能、自回位空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu);所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3上部連接自平衡液壓桿1，為其提供徑向力和張力;所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3下部連接高彈性、高耗能的鉸接結(jié)構(gòu)2,為其提供支撐力和張力;所述格構(gòu)塔柱4連接基礎(chǔ)和自平衡液壓桿1，用于支撐結(jié)構(gòu)體系;所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3、自平衡液壓桿1和鉸接結(jié)構(gòu)2在荷載作用下通過發(fā)生微小變形和復位，吸收地震波傳來的能量，并分別通過格構(gòu)塔柱4和鉸接結(jié)構(gòu)2將能量傳遞至基礎(chǔ)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的自恢復和吸能減震功能。
[0013]進一步地，所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3通過模仿貝殼的層理構(gòu)造，利用貝殼棱柱層連接上部角質(zhì)層和下部珍珠層的原理，利用高彈性、高韌性的連接體32連接上部殼體結(jié)構(gòu)31和下部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)33,在徑向起一定的緩沖作用，所述連接體32具有可發(fā)生一定程度的變形和復位的功能，用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3受外部荷載作用時，使網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)3整體實現(xiàn)吸能、隔震及減震。
[0014]進一步地，所述鉸接結(jié)構(gòu)2通過模仿貝殼韌帶交叉棱柱層，利用貝殼韌帶為貝殼張開提供張力的原理，用多個高彈性材料制成交叉棱柱狀構(gòu)件來連接網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ);如圖2 所示，所述鉸接結(jié)構(gòu)由互成一定角度的多個棱柱層21交疊而成，所述的鉸接結(jié)構(gòu)2固結(jié)于地基基礎(chǔ)，與上部結(jié)構(gòu)剛接，起到承重、吸能耗能和傳遞荷載的作用；同時，所述鉸接結(jié)構(gòu)2還可以在縱向面發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動并自回位，并在這一過程中實現(xiàn)吸能耗能。
[0015]進一步地，所述的棱柱層21為多個棱柱體22按照一定的角度整齊、緊密排列而成， 所述的棱柱體22由高彈性、高耗能的材料制成。
[0016]當結(jié)構(gòu)體系受載時，高彈性高韌性鉸接結(jié)構(gòu)處允許出現(xiàn)微小轉(zhuǎn)動，自平衡液壓桿被壓縮，吸收能量;卸載后，在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)自重和高彈性高韌性鉸接結(jié)構(gòu)的作用下，自平衡液壓桿恢復變形，釋放能量，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的自恢復和吸能。此外，與自平衡液壓桿相連的格構(gòu)塔柱使整個結(jié)構(gòu)體系具有足夠的剛度，并實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系主體到基礎(chǔ)的傳力。
[0017]應(yīng)當說明的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式，并不用以限制本實用新型，本領(lǐng)域人員在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，包括網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、格構(gòu)塔柱、自平衡液壓桿和鉸接結(jié) 構(gòu)，其特征在于:所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為三層式層疊結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu);所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)上部連接自平 衡液壓桿，為其提供徑向力和張力;所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)下部連接彈性鉸接結(jié)構(gòu)，為其提供支撐力 和張力;所述格構(gòu)塔柱連接基礎(chǔ)和自平衡液壓桿，用于支撐結(jié)構(gòu)體系;所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、自平 衡液壓桿和鉸接結(jié)構(gòu)在動荷載作用下通過發(fā)生變形，吸收地震波傳來的能量，并分別通過 格構(gòu)塔柱和鉸接結(jié)構(gòu)將能量傳遞至基礎(chǔ)，附加動荷載卸除后自復位，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的自恢 復和吸能減震功能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，其特征在于:所述網(wǎng)殼結(jié)構(gòu) 包括上部殼體結(jié)構(gòu)、連接體和下部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，所述連接體為高彈性、高韌性的材料，所述連 接體具有可發(fā)生一定程度的變形和復位的功能，用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受外部荷載作用時，使網(wǎng)殼 結(jié)構(gòu)整體實現(xiàn)吸能、隔震及減震。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，其特征在于:所述鉸接 結(jié)構(gòu)由互成一定角度的多個棱柱層交疊而成，所述的鉸接結(jié)構(gòu)固結(jié)于地基基礎(chǔ)，與上部結(jié) 構(gòu)剛接，起到承重、吸能耗能和傳遞荷載的作用。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大空間自恢復吸能結(jié)構(gòu)體系，其特征在于:所述的棱柱層 為多個棱柱體按照一定的角度整齊、緊密排列而成，所述的棱柱體由高彈性、高耗能的材料 制成。
【文檔編號】E04B1/98GK205577144SQ201620331904
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】連俊英, 華淵, 萬芹, 劉少浪, 鮑鋮奕
【申請人】江南大學