CN102535669A

CN102535669A - 一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置及其控制方法

Info

Publication number: CN102535669A
Application number: CN2012100115167A
Authority: CN
Inventors: 欧进萍; 张喆; 何政
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开一种减振装置及其使用方法，特别是一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置以及使用安装方法，属于土木工程结构振动控制技术领域。本发明涉及到金属屈服阻尼器与金属摩擦阻尼器联合使用来提高耗能器耗能减振性能的控制方法，本装置主要由金属摩擦耗能区，软钢屈服耗能区，以及与剪力墙相连接的嵌固区所组成。通过软钢屈服耗能与钢板摩擦耗能来实现分阶段耗能的目的，通过调整摩擦阻尼器连接螺栓预紧力的大小使联控阻尼器具有可调功能。本发明可用于高层联肢剪力墙结构中，附着或者代替连梁，提高其耗能性能，改善结构抗震效果。摩擦-金属屈服耗能联控减震装置，便于制作，工作原理明确，具有很好的应用前景。

Description

一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置及其控制方法

技术领域

本发明属于土木工程结构振动控制技术领域，涉及到一种土木工程领域中实用的耗能减震装置，特别涉及到一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置。

背景技术

传统的抗震设计是通过增强结构自身的抗震性能来抵御地震作用，是利用结构本身储存和消耗地震能量以满足结构抗震设防目标，即达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。联肢剪力墙结构是高层结构普遍采用的结构形式，其在地震作用下的工作机理和破坏形式与连梁相对剪力墙的刚度、承载力等密切相联系。结构延性设计要求遵循“强肢弱梁”、“强剪弱弯”等原则设计，但保证连梁的刚度与延性同时满足设计要求时会常常存在矛盾。消能减震技术近些年来发展迅速，通过在建筑结构的适当部位增加阻尼装置，消耗结构在风和地震作用下产生的能量，减少结构的反应。目前已经有的消能减震装置有：金属屈服阻尼器，摩擦阻尼器，粘弹性阻尼器，粘滞液体类阻尼器，复合型阻尼器等。其中金属屈服阻尼器主要是利用金属屈服后良好的塑性性能来吸收地震反应能量，在塑性滞回变形过程中吸收大量的振动能量，达到提高结构阻尼的作用。摩擦阻尼器通常是利用两物体之间相互接触摩擦来耗散结构振动反应能量。金属阻尼器与摩擦阻尼器都属于位移相关型阻尼器，对于在地震作用下结构主要产生的低频反应有比较好的耗能减震效果，结合两种阻尼器的工作原理和优点，可以发明一种根据不同等级地震强度而提供不同控制力的减震设施。

发明内容

本发明目的是提供一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置及其安装使用方法，解决工程结构中耗能减振问题。

本发明的技术方案是：

一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置，包括金属屈服耗能工作区，金属摩擦耗能工作区以及保持近似刚性的嵌固区。

所述的金属屈服耗能工作区的材料选用低屈服点软钢。在金属屈服耗能工作区中开洞或者开设孔缝，洞列沿工作区长边分布，孔缝长方向平行于工作区长边；

所述的嵌固区的刚度要大于耗能工作区的刚度。嵌固端的竖向长度与水平长度比大于4，其总厚度大于金属屈服耗能工作区的总厚度，保证其有足够大的竖向刚度。嵌固区嵌入到剪力墙体中，使其与剪力墙固接，嵌固区内设有加劲肋；

所述的金属摩擦耗能工作区部分，通过高强螺栓提供紧固力，将嵌固区与金属屈服耗能工作区连接，组成金属摩擦耗能工作区。其中在嵌固区域内开竖向的通槽，在金属屈服耗能器端部开螺栓孔。螺栓孔的中距、端距、边距，应该保证受力加剧时孔壁周围不会应力集中，也避免钢板过度削弱致使其承载力过低，造成沿孔与孔或孔与边间拉断或剪断；同时还要保证钢板紧密贴合，防止潮气侵入引起锈蚀。

所述的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置(联控阻尼器)可以多片共同使用，此时应考虑通过螺杆把各阻尼片连接起来形成一个整体，防止金属屈服阻尼器软钢片的出平面失稳问题出现。

应用上述的一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置分阶段耗能减震的控制方法，通过分阶段耗能减震的控制方法，提高阻尼器在地震反应中的耗能能力。具体如下：

小震时，联控装置摩擦工作区不进入起滑阶段，软钢阻尼器处于弹性变形阶段；中震时，联控阻尼器摩擦工作区起滑，耗散结构能量，软钢阻尼器仍然处于弹性变形阶段；大震时，主体结构进入弹塑性阶段，联控阻尼器摩擦工作区起滑同时金属阻尼器进入塑性变形状态。联控阻尼器摩擦工作区起滑同时金属阻尼器进入塑性变形状态，共同耗散地震输入到整体结构的能量，极大地增强整体结构的耗散能力。震后对结构进行维修加固，对阻尼器进行检修，更换其中损坏的部件即可继续使用。

本发明的效果和益处是，通过软钢屈服耗能与钢板摩擦耗能来实现分阶段耗能的目的，通过调整摩擦阻尼器连接螺栓预紧力的大小使联控阻尼器具有可调功能。本发明可用于高层联肢剪力墙结构中，附着或者代替连梁，提高其耗能性能，改善结构抗震效果。摩擦-金属屈服耗能联控减震装置，便于制作，工作原理明确，安全可靠，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置的正立面示意图。

图2是本发明的金属阻尼器的示意图。

图3是本发明的摩擦钢板的示意图。

图4是本发明的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置俯视图。

图5是本发明的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置多片共同使用的俯视图。

图中：1嵌固区；2金属屈服阻尼器；3摩擦钢板；4螺栓。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1：

首先将嵌固区1与剪力墙预先浇筑在一起：将摩擦钢板3与嵌固区1焊接在一起；在金属屈服阻尼器2上开螺栓孔，在摩擦钢板3上开设让螺栓滑动的孔槽；用螺栓将金属屈服阻尼器2与摩擦钢板3连接在一起，将金属屈服阻尼器与摩擦钢板串联协同成整体作为减震装置。

实施例2：

在小震作用下，主体结构处于弹性工作状态，联控装置工作性能良好，无损坏。其中联控装置摩擦工作区不进入起滑阶段，软钢阻尼器处于弹性变形阶段。在中震作用下，主体结构处于弹性工作状态，联控阻尼器摩擦工作区起滑，耗散结构能量，软钢阻尼器仍然处于弹性变形阶段。震后对装置进行必要的检修和复位，维护后可继续使用。在大震作用下，主体结构中的部分构件进入弹塑性阶段，产生有限程度的损伤，但是仍保持结构整体性的完好。

Claims

1.一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置，其特征是：

该装置包括金属屈服耗能工作区、金属摩擦耗能工作区以及保持近似刚性的嵌固区；

所述的金属屈服耗能工作区的材料选用低屈服点软钢；在金属屈服耗能工作区中开洞或者开设孔缝，洞列沿工作区长边分布，孔缝长方向平行于工作区长边；

所述的嵌固区的刚度大于耗能工作区的刚度；嵌固端的竖向长度与水平长度比大于4，其总厚度大于金属屈服耗能工作区的总厚度；嵌固区嵌入到剪力墙体中，使其与剪力墙固接，嵌固区内设有加劲肋；

所述的金属摩擦耗能工作区部分，通过高强螺栓提供紧固力，将嵌固区与金属屈服耗能工作区连接，组成金属摩擦耗能工作区；其中在嵌固区域内开竖向的通槽，在金属屈服耗能器端部开螺栓孔；螺栓孔的中距、端距、边距，应该保证受力加剧时孔壁周围不会应力集中，也避免钢板过度削弱致使其承载力过低，造成沿孔与孔或孔与边间拉断或剪断；同时还要保证钢板紧密贴合，防止潮气侵入引起锈蚀。

2.根据权利要求1所述的所述的一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置，其特征在于：摩擦-金属屈服耗能联控减震装置多片共同使用，通过螺杆连接起来形成一个整体。

3.应用权利要求1或2所述的一种应用于剪力墙连梁的摩擦-金属屈服耗能联控减震装置分阶段耗能减震的控制方法，其特征是：

小震时，联控装置摩擦工作区不进入起滑阶段，软钢阻尼器处于弹性变形阶段；

中震时，联控阻尼器摩擦工作区起滑，耗散结构能量，软钢阻尼器仍然处于弹性变形阶段；

大震时，主体结构进入弹塑性阶段，联控阻尼器摩擦工作区起滑同时金属阻尼器进入塑性变形状态。