一種大型消能減震空間結構體系制造技術

一種大型消能減震空間結構體系可用于土木工程技術領域。大型火電廠空冷平臺支撐結構如使用混凝土管柱鋼桁架混合結構體系，往往表現為抗震防線較薄弱、低階扭轉較明顯，中震后修復較難。本結構包括水平結構以及水平結構下方設置的柱體及消能減震支撐；其特征在于，消能減震支撐采用大型防屈曲支撐，防屈曲支撐設置在兩根柱體的底部和頂部之間，設置為成對單斜撐，或者設置為成對交叉支撐。防屈曲支撐的材料及施工安裝造價，基本上可以從縮小直徑后的混凝土管柱的材料、模板和施工安裝費用中抵償，總體造價持平，抗震防線、低階扭轉、震后修復性、抗多次地震的打擊能力等方面得以明顯改觀。此類大型支撐體系也可用于其它水平結構形式的大空間結構。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術公開了一種大型支撐結構體系，可用于土木工程
，例如大型火電廠空冷平臺支撐結構，大型鐵路站場空間結構、大型機庫、大型及特殊工業廠房等也可參照使用。技術背景大型火力發電的熱交換裝置是空冷電站的四大設備(即鍋爐、汽輪機、發電機、空冷設備)之一，由于散熱需要，空冷凝汽器、散熱風機(扇)需土木結構提供超大空間。一般采用混凝土管柱鋼桁架混合結構體系，管柱截面大、上部結構及設施重量大、重心高，并載有大型振源，對變形和振動幅度要求嚴格。但是，這種結構體系往往表現為抗震防線較薄弱、低階扭轉較明顯，中震后修復較難，難以承受多次、多水準地震打擊，也難以實現基于性 態的結構設計
技術實現思路
為克服現有技術的不足，本技術公開了一種大型支撐結構體系，可用于土木工程
，例如大型火電廠空冷平臺支撐結構，大型鐵路站場空間結構、大型機庫、大型及特殊工業廠房等也可參照使用。本技術提供的一種大型消能減震空間結構體系，包括水平結構以及水平結構下方設置的柱體及消能減震支撐，所述柱體為混凝土柱，或型鋼混凝土柱，或格構式鋼柱；其特征在于，消能減震支撐采用大型防屈曲支撐，防屈曲支撐設置在兩根柱體的底部和頂部之間，設置為成對單斜撐，或者設置為成對交叉支撐。所述防屈曲支撐為多段連接超長尺度防屈曲支撐。當用于空冷平臺以外的其它空間結構時，水平結構形式還可采用張弦梁結構、網架結構、弦支穹頂結構或屋架結構。本技術公開的解決方案是消能減震支撐鋼桁架結構體系。包括混凝土柱，或型鋼混凝土柱，或格構式鋼柱，消能減震支撐和鋼桁架。消能減震支撐可使用防屈曲支撐(也稱屈曲約束支撐、無粘結支撐)，當混凝土柱采用管形截面時，直徑可小于上述混合結構體系的管柱直徑。由于空冷平臺結構空間尺度大，本技術解決相關問題所采取的技術方案是使用多段連接超長尺度防屈曲支撐(LBRB)，防屈曲支撐在兩柱底部和頂部之間連接，可設置為成對單斜撐，也可設置為成對交叉支撐。本技術的技術原理是第一，在正常使用階段(包括多遇烈度地震下)依靠防屈曲支撐及混凝土結構所提供的側移剛度減小結構側移和振動，提高建筑物的功能性。第二，設防烈度地震條件下，防屈曲支撐分擔大部分地震作用下的層間剪力，保護主體結構，同時靠鋼芯屈服來增加結構阻尼，降低地震作用，達到消能減震的目的。第三，在罕遇烈度地震條件下，防屈曲支撐除分擔剪力、消能減震之外，還提高了結構的抗倒塌能力。第四，由于主體結構性態明顯改觀，可實現基于性態的結構設計，為生命線工程提供可靠的土木工程結構的硬件支持。本技術的主要優點和有益效果為具有多重抗震防線，消除了低階扭轉振型，各種地震水準下的結構性態顯著提高，具有抵抗多次、多水準地震打擊能力，可實現基于性態的結構設計。可用于新建結構，也可用于既有結構加固。經濟上，使用的防屈曲支撐(LBRB)的材料及施工安裝造價，基本上可以從縮小直徑后的混凝土管柱的材料、模板和施工安裝費用中抵償，總體造價持平。在水平結構選型上，上述鋼桁架也可采用其他結構形式。如張弦梁結構、網架結構、弦支穹頂結構、屋架結構等。因此，本技術還可用于大型鐵路站場空間結構、大型機庫、大型及特殊工業廠房等。附圖說明圖I是某30萬千瓦空冷平臺結構立面構造圖。其中，I凝汽器；2鋼桁架；3混凝土管柱；5風機葉片；6擋風墻。圖2是某30萬千瓦空冷平臺結構平面構造圖其中，3混凝土管柱；4風機洞。圖3是成對布置的單斜撐結構縱向立面圖。其中，7多段連接超長尺度防屈曲支撐，8柱底預埋件及連接件，9柱頂預埋件及連接件。圖4是成對布置的單斜撐結構橫向立面圖。圖5是成對布置的交叉支撐結構縱向立面圖。圖6是成對布置的交叉支撐結構橫向立面圖。圖7是多段連接超長尺度防屈曲支撐(LBRB)外觀示意圖。其中，10鋼芯；11對接段；12套管；13套管對接口 ； 14中吊點；15端吊點；16連接構造。圖8是多段連接超長尺度防屈曲支撐(LBRB)內部構造圖。其中，17鋼芯工作段之一，18鋼套管及內填混凝土，19切削弧，20端部間隙材料，21內部間隙材料，22平滑材料，23對接段水平向槽形焊口，24對接段豎向槽形焊口，25端吊點孔，26中吊點孔，27內部對接段封閉套管及膨脹材料，28中部對接段封閉套管及膨脹材料，29平滑材料邊界。圖9是利用本技術進行結構設計的流程圖。具體實施方式I、利用本技術的結構體系及消能減震支撐的選取選定大型防屈曲支撐根據主體結構剛度需求、抗震設防目標的需求選定大型防屈曲支撐，采用多段連接超長尺度防屈曲支撐。多段連接超長尺度防屈曲支撐包括多個分段，每個分段包括鋼芯、外包于鋼芯工作段的鋼套管、鋼套管內填的混凝土，以及處于鋼芯和內填混凝土之間的柔性材料，各分段在對接段內進行對焊連接組合，鋼芯表面鋪裝柔性材料，裝配對接封閉套管，內填混凝土并密封。當用于空冷平臺時，鋼筋混凝土柱子可采用管狀截面柱子，柱子截面的大小可根據消能減震設計和抗震軸壓比要求進行適當縮減。當用于其它空間結構時，柱子也可采用型鋼混凝土柱、格構式鋼柱等形式。當用于空冷平臺時，水平結構形式采用鋼桁架結構。當用于大型鐵路站場、大型機庫、大型及特殊工業廠時，水平結構也可采用張弦梁結構、網架結構、弦支穹頂結構或屋架結構。2、利用本技術進行結構設計的主要工作包括主體結構力學性能計算及設防目標的確定根據使用及豎向承載需要進行初步設計,確定主體結構構件如管柱、鋼桁架的截面尺寸,計算主體結構的側移剛度、各部位質量等，根據當地基本烈度、結構重要性程度以及功能需求，確定結構在各種水準地震作用下的`性態設防目標。超長尺度防屈曲支撐(LBRB)性能設計選定材料、截面形式及大小、連接方式，根據性態設防目標、結構自身力學性能初步確定LBRB的初始剛度、初始屈服位移量、屈服承載力。主體結構減震計算與設計以多遇烈度、設防烈度地震水準下性態目標位移值作為初值，計算該地震水準下對應的結構剛度、LBRB阻尼比及結構總體阻尼比、地震作用，進行地震作用效應計算。如計算所得作用效應數值精度不夠，可進行迭代計算，直到滿足精度要求為止。如收斂的計算結果不滿足該地震水準下的性態目標，可調整LBRB設計參數繼續進行計算，直至滿足要求為止。將選定的LBRB輸入到結構設計軟件中，進行主體結構構造設計，混凝土構件配筋。結構非線性分析利用結構非線性有限元分析軟件建模，對設置LBRB的結構進行非線性推覆分析和非線性時程分析，檢驗主體結構在罕遇烈度地震、超罕遇烈度地震下的性能，包括抗倒塌驗算和LBRB防拉斷驗算。滿足要求者即完成全部計算分析工作，如不滿足需進一步調整LBRB構造和性能參數進行計算，直至滿足要求為止。預埋件、連接件設計針對符合要求的LBRB和主體結構構造進行預埋件和連接件的設計。可對多種結構方案進行對比分析和造價核算。3、利用本技術的主要施工安裝工序以消能減震支撐混凝土管柱鋼桁架結構體系為例，混凝土柱3基礎施工一設置柱底預埋件8 —柱身3鋼筋施工一分段支模一分段澆筑混凝土一設置柱頂預埋件9 —柱頂鋼筋施工一柱3頂澆筑混凝土一混凝土養護一拆模一整體吊裝LBRB7 —連接LBRB7 —吊裝鋼桁架8 —安裝風機橋架一其他機械設備、設施，以及輔助設施安裝。權利要求1.一種大型消能減震空間結構體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大型消能減震空間結構體系，包括水平結構以及水平結構下方設置的柱體及柱體間設置的消能減震支撐，所述柱體為鋼筋混凝土柱，或型鋼混凝土柱，或格構式鋼柱；其特征在于，消能減震支撐采用防屈曲支撐，防屈曲支撐設置在兩根柱體的底部和頂部之間，設置為成對單斜撐，或者設置為成對交叉支撐。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高向宇，陸國棟，曹謙，張玥，李建勤，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：實用新型
國別省市：