一种振-震分控的结构体系的制作方法

本发明专利属于建筑结构防震减灾领域，尤其涉及建筑振/震动控制技术，具体涉及一种振-震分控的结构体系

背景技术：

1、城市轨道交通因其高效、环保的特性在我国迅速发展，有效缓解城市交通拥堵，减少环境污染。轨道交通上盖建筑与轨交紧密接驳，高效利用城市空间，提升生活质量，是城市可持续发展的重要推手。然而列车运行诱发的环境振动问题日益受到关注。同时盖下结构刚度及质量通常大于盖上结构，水平地震作用下的“鞭梢效应”，会使盖上结构地震作用明显放大。因此，轨道交通上盖结构振-震双控技术日益受到业内学者关注。

2、目前针对振-震双控的相关研究，通常在盖上结构与盖下结构间设置隔震(振)层。为同时控制竖向振动和水平地震作用，通常将竖向隔振支座和水平隔震支座组合为整体，形成一体的三维隔震(振)支座，将该支座布置于盖上结构竖向构件下方的隔震(振)层中。

3、然而，该类传统整体隔震(振)结构存在根本性技术缺陷：其一，由于三维隔震(振)支座竖向承载力较弱，以致盖上结构中无法集中布置抗侧构件(如屈曲约束支撑、剪力墙等)，这与盖上结构本身受鞭梢效应，地震作用大的特点相悖。其二，整体隔震(振)模式下建筑上部全部结构均具备较大水平柔性变形能力，强震作用下隔震(振)层水平位移幅值过大，极易引发建筑围护构件、填充墙体、机电设备、装饰面层损坏，严重时造成建筑功能失效、设备倾倒等安全隐患；其二，一体的三维隔震(振)支座自身高度较大、水平抗侧刚度较小，当隔震(振)层水平位移较大时，支座的稳定性有待进一步验证与复核，同时支座刚度小导致隔震(振)层水平位移过大，极易引发建筑围护构件、填充墙体、机电设备、装饰面层损坏，严重时造成建筑功能失效、设备倾倒等安全隐患；其三，由于隔震(振)支座相对于盖上结构的框架柱，其平面尺寸较大，设置电梯、机电管井等时需避开支座范围，建筑功能布置难度大幅提升。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种振-震分控的结构体系，解决传统振震双控结构地震下盖上结构抗震性能弱、隔震(振)层水平位移过大、三维隔震(振)支座的稳定性差、建筑功能布置难度大等技术问题，实现建筑结构分区抗震、分区隔振，精准隔离竖向振动、约束水平地震变形，大幅提升建筑抗震性能与使用品质。

2、为实现上述发明目的，本发明提供一种振-震分控的结构体系；所述结构体系沿建筑立面自上而下依次划分为盖上结构、隔振层、盖下结构三个区域；所述盖上结构沿水平平面划分为核心区、过渡区和减振区三个区域，针对不同区域的减振需求及使用功能进行专属结构设计，彻底解决传统振震双控结构现有的技术难题。

3、所述核心区设置于盖上结构及隔振层的电梯间、楼梯间等区域，为整栋建筑的刚性抗震核心与竖向交通区域。核心区的框架柱在隔振层范围内不设置隔振支座，核心区框架柱底部与盖下结构的转换梁采用刚性连接。所述核心区范围内布设屈曲约束支撑与钢板剪力墙等抗侧力构件，大幅提升核心区整体抗侧刚度，可独立承担并抵抗大部分水平地震作用，为上部整体结构提供稳定可靠的侧向约束，有效限制并减小隔振层在地震往复作用下的水平位移。

4、所述过渡区为环绕核心区四周的相邻柱跨区域，为变形协调与振动隔离缓冲区域；过渡区楼板与核心区楼板之间设置结构缝完全断开，消除竖向振动传递影响；过渡区内布置若干两端铰接构造的水平阻尼器，所述水平阻尼器两端分别对接核心区与减振区，实现两区水平力传递与变形协调。

5、所述减振区为盖上结构的主体功能区域，为竖向减振区域；减振区采用钢框架结构体系，整体抗侧刚度小。减振区的框架柱采用铰接柱脚.并于隔振层位置布置减振支座.所述减振支座可采用金属弹簧支座，具备较宽的减振频率范围，可减小盖下轨道交通引起的竖向振动。进一步的，减振支座仅起削弱竖向振动作用，无水平隔震作用。

6、轨道交通产生的竖向振动工况下，减振区下方的金属弹簧支座可减小振动传入，同时，过渡区铰接连接的水平阻尼器不传递竖向振动从核心区传入，实现了竖向振动传递路径的切断。

7、水平地震作用下，刚度较大的核心区通过过渡区的水平阻尼器，限制刚度较小的减振区水平变形。同时，由于核心区与减振区的刚度差异导致两者产生的相对水平位移差，可使水平阻尼器高效耗能，起到减震作用。

8、进一步的，所述的核心区可为单个或多个结构单元，均匀布置平面中，避免结构偏心扭转。

9、进一步的，所述过渡区的结构缝宽度为不大于100mm，缝内填充柔性防火隔音材料，既满足结构变形断开需求，又兼顾建筑防火、隔音功能。

10、进一步的，所述水平阻尼器可采用屈曲约束支撑、粘滞阻尼器等，两端通过关节轴承节点分别与核心区和减振区的框架柱或框架梁连接，仅传递水平力、协调水平变形，不承受竖向荷载，不传递竖向振动。

11、进一步的，所述盖下结构为大跨度框架结构，用于轨道交通通行，平面尺寸通常远大于盖上结构，其平面柱位通常与盖上结构不一致，故盖下结构的顶部通常为转换结构。

12、有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下显著有益效果：

13、1、实现振震精准分控，兼顾抗震与舒适：本发明采用盖上结构三区差异化设计，通过底部的隔振支座和过渡区楼板断缝构造，大幅削弱轨道交通所产生的竖向振动传入振动敏感的减振区；通过核心区的水平抗侧力构件的集中布置，显著提升结构的整体刚度，有效减小盖上结构的水平位移，实现建筑水平抗震与竖向隔振的协同独立控制。

14、2、提高结构抗震性能，提升安全冗余：核心区与减振区天然的抗侧刚度差异在地震下会产生相对位移。本发明创新性地利用过渡区的水平阻尼器，在有效传递水平力的同时，可高效耗散地震输入能量，实现被动减震耗能，与盖上结构存在的鞭梢效应相适配，显著削弱上部结构地震响应。

15、3、分区功能适配性强：本发明将建筑竖向交通区域(电梯厅、楼梯间)设置为核心区，此区域框架柱下方不设置尺寸较大隔振支座，彻底解决以往项目隔振支座与竖向交通冲突的问题，大幅提降低建筑功能布局难度，提高空间利用效率。

16、4、结构体系简单、施工便捷：本发明无需复杂控制设备，仅通过常规结构构件、阻尼器、隔振支座的差异化布置即可实现功能，构件标准化程度高，施工工艺成熟，造价可控，适配各类高层、多层酒店、公寓建筑推广应用。

1.一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述结构体系沿建筑立面自上而下依次包括盖上结构、隔振层和盖下结构；所述盖上结构沿水平平面划分为核心区、过渡区和减振区；所述核心区设置于电梯间及楼梯间区域，核心区框架柱竖向贯通隔振层且底部与盖下结构顶部的转换梁刚性连接，核心区内设有屈曲约束支撑和钢板剪力墙；所述过渡区为环绕核心区四周的相邻柱跨区域，过渡区的楼板与核心区的楼板之间设置结构缝完全断开，过渡区内布置若干两端铰接的水平阻尼器，所述水平阻尼器的两端分别与核心区和减振区的框架柱或框架梁连接；所述减振区为盖上结构的主体功能区域，减振区采用钢框架结构体系，减振区框架柱底部采用铰接柱脚，并于隔振层位置设置减振支座；所述水平阻尼器用于传递水平力并协调核心区与减振区之间的水平变形，且不传递竖向荷载及竖向振动，配合核心区的抗侧力体系与减振区的减振支座，实现水平地震与竖向振动的分控。

2.根据权利要求1所述的一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述水平阻尼器采用屈曲约束支撑或粘滞阻尼器，所述水平阻尼器的两端通过铰接节点分别与核心区和减振区的框架柱或框架梁连接。

3.根据权利要求1所述的一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述结构缝的缝宽不大于100mm，结构缝内填充柔性防火隔音材料。

4.根据权利要求1所述的一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述核心区为单个或多个独立的结构单元，多个所述核心区均匀布置于盖上结构的平面中。

5.根据权利要求1所述的一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述减振支座采用金属弹簧支座，所述减振支座用于削弱竖向振动传递且不提供水平隔震功能。

6.根据权利要求1所述的一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述盖下结构为大跨度框架结构，盖下结构的顶部设有转换梁，用于将盖上结构的竖向荷载传递至盖下结构的竖向构件。

7.根据权利要求1所述的一种振-震分控的结构体系，其特征在于，所述屈曲约束支撑沿核心区周边的框架均匀布置，所述钢板剪力墙设置于隔振层范围内核心区的柱跨之间。