CN102296726A

CN102296726A - 一种装配式铅剪切阻尼墙

Info

Publication number: CN102296726A
Application number: CN2011101308196A
Authority: CN
Inventors: 李爱群; 焦常科
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2011-12-28

Abstract

一种装配式铅剪切阻尼墙，其特征在于该阻尼墙包括叠合在一起的中间面板第一及第二外侧面板，在第一、第二外侧面板上分别设有阵列分布的第一外层套筒和第二外层套筒，并且，中间面板上的内层套筒分别与第一外侧面板上第一外层套筒、第二外侧面板上的第二外层套筒相对应，在内层套筒内设有铅柱，所述铅柱的两端分别向外延伸并分别进入与内层套筒相对应的第一外层套筒、第二外层套筒。外侧套筒端部均采用封头螺栓封住铅柱。中间面板及第一、第二外侧面板分别与上、下层楼面相连；荷载作用下(如地震)，上、下层楼面间出现水平剪切变形时，楼面带动中间面板与第一、第二外侧面板发生面内相对位移，导致套筒剪切铅柱，消耗结构的振动能量，减小结构振动。

Description

一种装配式铅剪切阻尼墙

技术领域

本发明为一种铅剪切型阻尼墙，通过对铅柱剪切消耗结构系统能量，对结构起到消能减震的作用。由于铅剪切变形耗能的有效性，该阻尼墙可以广泛应用于建筑结构的层间耗能；与传统的粘滞阻尼墙相比，具有耗能能力强、加工制作简单、方便等特点。

背景技术

消能减震(振)技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构的适当位置安装耗能减震(振)装置，以减小结构在地震、大风或其它动力荷载作用下的动力响应。粘滞阻尼墙是一种性能良好的消能减振部件，典型的粘滞阻尼墙是由三块钢板和高粘滞材料组成，如图1所示。内部钢板固定在上层楼面、两块外侧钢板固定在下层楼面，内部钢板与外侧钢板间填充高粘滞阻尼材料。既适用于一般的多层房屋结构，也适用于高层和超高层建筑结构，既可用于新建结构亦可用于既有建筑结构的抗震加固和震后修复。

上述粘滞阻尼墙最大的缺点在于填充的高粘滞材料需与内部钢板两侧以及外侧钢板一侧进行有效粘结，一旦粘结面出现破坏，该阻尼墙的耗能效果便减弱。另一方面，既有的生产技术对大面积(如一面墙)粘滞材料与钢板的有效粘结成品率不高，如在粘滞材料与钢板的粘结面间出现空隙等。

铅阻尼器是一种广泛应用于工程结构减震的有效阻尼器。常见的有铅挤压型和铅剪切型。既有研究表明，铅阻尼器(剪切型、挤压型)具有以下特点：(1)在小变形下即可获得良好的耗能能力；(2)除圆柱型阻尼器外，其他阻尼器滞回环曲线具有典型的“库伦摩擦”特性，力学模型简单；(3)荷载频率和循环次数对工作性能影响较小，具有良好的稳定性和耐久性；(4)构造简单，制造方便。

针对上述粘滞阻尼墙的缺点、结合铅阻尼器(剪切型、挤压型)的特点，本发明提出一种全装配式加工制作的新型铅剪切阻尼墙。既没有传统铅挤压阻尼器灌铅工艺复杂、铅柱连接复杂，也没有粘滞阻尼墙大面积阻尼材料硫化质量难以保证等问题，但可起到传统阻尼墙的耗能作用，具有构造简单，加工方便，耗能效果优的特点。

发明内容

技术问题

本发明提供一种构造简单、加工方便、性能稳定、耗能能力强的全装配式加工制作的装配式铅剪切阻尼墙。

技术方案

一种装配式铅剪切阻尼墙，该阻尼墙包括叠合在一起的第一外侧面板、中间面板及第二外侧面板，在第一外侧面板上设有阵列分布的第一外层套筒，在中间面板上设有阵列分布的内层套筒，在第二外侧面板上设有阵列分布的第二外层套筒，并且，中间面板上的内层套筒分别与第一外侧面板上第一外层套筒、第二外侧面板上的第二外层套筒相对应，在内层套筒内设有铅柱，所述铅柱的两端分别向外延伸并分别进入与内层套筒相对应的第一外层套筒、第二外层套筒。面板采用薄的镂空钢板以减轻阻尼墙自重。中间面板两侧均焊接加劲肋，以增强其面外刚度；第一、第二外侧面板单侧焊接加劲肋以增强面外刚度。

有益效果

本发明提供了一种构造简单、加工方便、性能稳定的装配式新型铅剪切阻尼墙。所涉及的部件通过简单的组装即可，既无需灌铅，亦无需设置复杂的构造以连接铅柱和钢板。既有研究表明，铅阻尼器(剪切型、挤压型)具有以下特点：(1)在小变形下即可获得良好的耗能能力；(2)除圆柱型阻尼器外，其他阻尼器滞回环曲线具有典型的“库伦摩擦”特性，力学模型简单；(3)荷载频率和循环次数对工作性能影响较小，具有良好的稳定性和耐久性；(4)构造简单，制造方便。

该阻尼墙有别于传统的粘滞阻尼墙，结合了铅剪切阻尼器的优点，耗能能力强、不受工作硬化或疲劳的影响，具有良好的稳定性和耐久性，可广泛应用于工程结构的减震耗能。铅剪切阻尼墙的阻尼输出力可通过改变铅柱的剪切面积进行调整。改变铅柱剪切面积的方法包括：(1)改变铅柱直径；(2)增加铅柱剪切面的数量。

装配式阻尼墙由中间镂空支架及其两侧的外层镂空支架组成，通过支架间的铅柱剪切耗能。中间镂空支架与外层镂空支架的刚度可以根据输出阻尼力的大小进行适当的优化设计，以减轻阻尼墙的自重。为防止中间镂空支架或外层镂空支架因面内剪切变形而出现面外失稳，可以考虑在中间镂空支架与外层镂空支架上设置限位销，以约束镂空支架的面外变形，提高其面内剪切铅柱的耗能能力。在忽略镂空支架变形的影响时，阻尼墙面内阻尼力直接与铅柱的剪切面积成正比，据此可针对阻尼力输出要求直接计算铅柱数量以及直径。

装配式阻尼墙安装方便，可以根据楼层间墙体内所需设置的阻尼墙大小、位置等方便地进行调整。

附图说明

下面结合附图和实施方式进一步对本发明进行说明。

图1传统粘滞阻尼墙。

图2中间镂空支架三维视图。

图3外层镂空支架三维视图。

图4铅剪切阻尼墙剖面图(剖面位于内层套筒上方)。

图5铅剪切阻尼墙剖面图(剖面位于内层套筒中心处)。

图6铅剪切阻尼墙三维视图。

图7铅剪切阻尼墙安装至结构中。

以上的图中有：第一外侧面板11、中间面板2、第二外侧面板12、内层套筒3、第一外层套筒41、第二外层套筒42、加劲肋5、铅柱6、第一封头螺栓71、第二封头螺栓72

具体实施方式

一种装配式铅剪切阻尼墙，其特征在于该阻尼墙包括叠合在一起的第一外侧面板11、中间面板2及第二外侧面板12，在第一外侧面板11上设有阵列分布的第一外层套筒41，在中间面板2上设有阵列分布的内层套筒3，在第二外侧面板12上设有阵列分布的第二外层套筒42，并且，中间面板2上的内层套筒3分别与第一外侧面板11上第一外层套筒41、第二外侧面板12上的第二外层套筒42相对应，在内层套筒3内设有铅柱6，所述铅柱6的两端分别向外延伸并分别进入与内层套筒3相对应的第一外层套筒41、第二外层套筒42。

实施例中在第一外层套筒41的内孔外端设有第一封头螺栓71，在第二外层套筒42的内孔外端设有第二封头螺栓72，内层套筒3的端面突出于中间面板2的表面第一外侧面板11、第二外侧面板12和中间面板2采用镂空板。

中间镂空支架三维视图如图2所示，系由薄钢板制成的中间面2板切割局部区域而成，按一定的阵列布置圆孔，内层套筒3穿过圆孔并与钢板两侧采用角焊缝焊接；中间面板2两侧焊以加劲肋5以增强其面外刚度；加劲肋5两端与内层套筒3焊接。

外层镂空支架三维视图如图3所示，系由薄钢板制成的外层面板11切割局部区域而成，按一定的阵列布置圆孔；外层套筒41内有螺纹，与封头螺栓71匹配；外层套筒41穿过圆孔、一端与外层面板11齐平，并与外层面板11单侧采用角焊缝焊接；外层套筒41凸出部分以角焊缝焊接加劲肋5连接，加劲肋5紧贴外层面板11处以角焊缝焊接。

中间镂空支架与外层镂空支架上对应位置处套筒同心匹配后，孔内以铅柱6销紧，外侧套筒41与42端部分别采用螺栓71和72封住铅柱6。

中间镂空支架与外层镂空支架分别与上、下层楼面相连，如图7所示。地震作用下，上下层楼面间出现水平剪切变形时，楼板推动支架，使之发生面内相对位移，进而剪切套筒内铅柱6，消耗结构的震动能量，减小结构的破坏。

Claims

1.一种装配式铅剪切阻尼墙，其特征在于该阻尼墙包括叠合在一起的第一外侧面板(11)、中间面板(2)及第二外侧面板(12)，在第一外侧面板(11)上设有阵列分布的第一外层套筒(41)，在中间面板(2)上设有阵列分布的内层套筒(3)，在第二外侧面板(12)上设有阵列分布的第二外层套筒(42)，并且，中间面板(2)上的内层套筒(3)分别与第一外侧面板(11)上第一外层套筒(41)、第二外侧面板(12)上的第二外层套筒(42)相对应，在内层套筒(3)内设有铅柱(6)，所述铅柱(6)的两端分别向外延伸并分别进入与内层套筒(3)相对应的第一外层套筒(41)、第二外层套筒(42)。

2.根据权利要求1所述的装配式铅剪切阻尼墙，其特征在于在第一外层套筒(41)的内孔外端设有第一封头螺栓(71)，在第二外层套筒(42)的内孔外端设有第二封头螺栓(72)。

3.根据权利要求1或2所述的装配式铅剪切阻尼墙，其特征在于内层套筒(3)的端面突出于中间面板(2)的表面。

4.根据权利要求3所述的装配式铅剪切阻尼墙，其特征在于第一外侧面板(11)、第二外侧面板(12)和中间面板(2)采用镂空板。