CN103835392B - 多段铰接式粘滞阻尼墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段铰接式粘滞阻尼墙，包括一内钢板，其特征在于，该内钢板由上部内钢板(15)和下部内钢板(16)组成，且上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间可相对旋转式连接，所述内钢板内置于一顶端开口、底部和侧面均封闭的箱式结构的钢箱体(7)内，所述内钢板的顶端伸出钢箱体(7)的顶端开口，该钢箱体(7)的底端和一下连接板(1)刚接，所述钢箱体(7)的顶端开口四周边缘处设有垂直向外伸出一定距离的顶部外伸钢板(13)，所述内钢板的顶端设有顶部封板。减小了内钢板的变形问题，增强了阻尼墙的耗能能力；在产生面外力时，不会使内钢板发生转动变形；增强了阻尼墙的稳定性和抗火性能。

Description

多段铰接式粘滞阻尼墙

技术领域

本发明涉及建筑工程结构抗震领域，具体说是一种多段铰接式粘滞阻尼墙。

背景技术

消能减震技术的主要思想是通过在结构中某些变形较大的部位设置消能构件，或直接把某些构件(如连梁)设置为消能构件，在地震荷载或风荷载作用下，这些消能构件可快速进入耗能状态，消耗部分或大部分外部荷载输入结构的能量，从而减少结构主体的动力反应，避免或极大地减少结构主体发生破坏的可能性。

粘滞阻尼墙是一种用于建筑结构消能减震的新型阻尼元件。如图1所示，传统的粘滞阻尼墙由钢箱体A、内钢板B、粘滞阻尼材料C组成，钢箱体A固定于楼面梁上，而内钢板B固定于上层梁上，钢箱体A内灌入粘滞阻尼材料C。当楼层发生相对位移或速度时，内钢板B在钢箱体A内的粘滞阻尼材料C中沿钢箱体A纵向滑动，产生粘滞剪切阻尼力，耗散地震或风荷载输入结构的能量，减少结构的动力反应，同时还产生弹性刚度力。因此，粘滞阻尼墙适用于多高层钢建筑结构和部分混凝土框架建筑结构。

传统粘滞阻尼墙的主要缺点是：当地震或者风荷载方向与内钢板走向不一致时，上述阻尼墙内钢板易发生横向弯曲变形，轻则导致阻尼墙耗能能力降低，重则导致阻尼墙完全破坏，失去耗能能力。另外，当粘滞阻尼材料粘度较大时，内钢板B的滑动会挤压粘滞阻尼材料C，继而易导致端部的粘滞阻尼材料C鼓起，破坏内钢板B与粘滞阻尼材料C间的粘结面，削弱粘滞耗能能力。

发明内容

本发明提出了一种多段铰接式粘滞阻尼墙，具有如下目的：

其目的之一在于，为了解决传统粘滞阻尼墙当发生平面外方向的力时，阻尼墙易发生横向弯曲变形、破坏耗能能力的问题。

其目的之二在于，为了解决当粘滞阻尼材料粘度较大时，阻尼墙端部粘滞阻尼材料易发生鼓起的问题。

为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种多段铰接式粘滞阻尼墙，包括一内钢板，该内钢板由上部内钢板(15)和下部内钢板(16)组成，且上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间可相对旋转式连接，所述内钢板内置于一顶端开口、底部和侧面均封闭的箱式结构的钢箱体(7)内，所述内钢板的顶端伸出钢箱体(7)的顶端开口，该顶端开口四周边缘处设有垂直向外伸出一定距离的顶部外伸钢板(13)，钢箱体(7)的底端和一下连接板(1)刚接，所述内钢板的顶端设有顶部封板，该顶部封板上部与上层梁连接，该顶部封板下部与上部内钢板(15)的顶端刚接，所述钢箱体(7)和内部钢板之间填充粘滞阻尼材料(8)，所述钢箱体(7)顶端开口由盖板(14)和阻燃橡胶条(3)封闭，盖板(14)置于顶部外伸钢板(13)上，盖板(14)一端抵住上部内钢板(15)侧面，另一端外侧填充有阻燃橡胶条(3)，所述钢箱体(7)内部中间位置处、底部分别设置限位钢板(18)。

进一步，所述顶部封板包括一上连接板(11)、一下层封板(12)、卡键(9)、扣板(2)，所述上连接板(11)和上层梁之间采用螺栓固定连接，所述上连接板(11)下表面焊接有多个呈倒T字型卡键(9)，所述下层封板(12)上表面焊接有扣板(2)，该扣板(2)上开有数量、形状和所述卡键(9)相匹配的卡槽(10)，所述上连接板(11)和下层封板(12)之间采用卡键(9)、卡槽(10)可活动式连接。

进一步，所述卡槽(10)的大小大于或等于卡键(9)T字头的大小，以保证卡键(9)在卡槽(10)内移动时不会很容易就滑落到卡槽(10)的外面。

进一步，上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间采用铰轴(17)连接，铰轴(17)通过一紧固卡键(19)固定在上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间。

进一步，所述下层封板(12)下表面的中间位置与上部内钢板(15)的顶端刚接，所述下层封板(12)下表面的两侧位置和钢箱体(7)顶部外伸钢板(13)之间填充阻燃橡胶条(3)。

进一步，所述盖板(14)和粘滞阻尼材料(8)之间封填阻燃橡胶条(3)。

进一步，所述下层封板(12)与上部内钢板(15)相接触形成的两个直角转角处分别设置一加劲肋(4)。

进一步，所述钢箱体(7)的侧面和顶部外伸钢板(13)之间形成的两个直角转角处分别设置一加劲肋(4)。

进一步，所述钢箱体(7)的侧面焊接有起固定作用的水平槽钢(5)、竖向钢板(6)，所述竖向钢板(6)焊接在两个水平槽钢(5)之间。

进一步，所述下层封板(12)下部的加劲肋(4)和盖板(14)之间留有一定空隙。

本发明作用原理：当楼层发生相对位移或速度时，内钢板在钢箱体的粘滞阻尼材料中沿钢箱体纵向滑动，产生粘滞剪切阻尼力，耗散地震或风荷载输入结构的能量，减少结构的动力反应。

本发明采用将内钢板分成两部分：上部内钢板(15)和下部内钢板(16)，且上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间采用铰轴(17)可相对旋转式连接，当地震或风荷载时，上部内钢板(15)或下部内钢板(16)在外力作用下运动时，二者之间不会相互影响；当上部内钢板(15)和下部内钢板(16)同时受外力运动时，因为二者之间采用铰轴(17)连接，能够减少内钢板发生横向的弯曲变形，增强阻尼墙的耗能能力。

上面说的是对发生在平面内的外力(即在xyz正坐标系内的xy平面内的力)阻尼墙发挥抗震耗能的原理。当发生垂直于xy平面(即z方向)的外力时，由于本发明的上连接板(11)和下层封板(12)之间采用卡键(9)、卡槽(10)式连接，上连接板(11)的卡键(9)会在下层封板(12)的卡槽(10)内沿着卡槽的长度方向移动(即z方向)，耗散掉z方向的外力作用，而下层封板(12)以下的部件均不会受到该外力的影响。

本发明有益效果：

1、内钢板上下两部分之间采用铰轴进行连接，这样上部内钢板的转动不会影响到下部内钢板的状态。铰轴和在钢箱体内部设置的两层起限位作用的钢板一起保证了内钢板与钢箱体之间近乎平行状态，使阻尼器出力更加稳定；

2、上部连接板和下层封板之间采用卡槽式连接，在上部梁体平面外的移动(即z方向)不会导致下层封板平面外的移动(即z方向)，也就不会使内钢板发生平面外弯曲变形；

3、在钢箱体的侧面设置的水平槽钢和竖向钢板等肋板以及钢箱体顶部和底部的加劲肋，保证了阻尼墙运行中的局部稳定和钢箱体的整体形状的稳定性；

4、盖板和粘滞液体之间封填阻燃橡胶条及盖板本身，可以防止粘滞阻尼材料在滑移过程中，在沿内钢板前进方向的区域内发生粘滞阻尼材料的鼓起、粘结面的消能下降等问题，增强了阻尼墙的稳定性；

5、下层封板和钢箱体的顶部外伸钢板之间设置阻燃橡胶条，增强了阻尼墙的抗火性能。

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为传统的粘滞阻尼墙剖面结构示意图。

图2为本发明多段铰接式粘滞阻尼墙的剖面结构示意图。

图3为图2中沿着1-1方向的剖面结构示意图。

图4为图2中沿着2-2方向的剖面结构示意图。

图5为图2中沿着3-3方向的剖面结构示意图。

图6为本发明中铰轴的剖面结构示意图。

图中各符号表示：1.下连接板；2.扣板；3.阻燃橡胶条；4.加劲肋；5.槽钢；6.竖向钢板；7.钢箱体；8.粘滞阻尼材料；9.卡键；10.卡槽；11.上连接板；12.下层封板；13.顶部外伸钢板；14.盖板；15.上部内钢板；16.下部内钢板；17.铰轴；18.限位钢板，19.紧固卡键。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图2和图3所示，图中包括内钢板，内钢板由上部内钢板15和下部内钢板16组成，且上部内钢板15和下部内钢板16之间采用铰轴17连接。内钢板置于钢箱体7内，且内钢板的顶端伸出钢箱体7的顶端开口，钢箱体7底端和下连接板1刚接，钢箱体7为一顶端开口、底部和侧面均封闭的箱式结构。钢箱体7的顶端开口四周边缘处设有垂直向外伸出一定距离的顶部外伸钢板13。

钢箱体7和内部钢板之间填充粘滞阻尼材料8，当发生地震或风荷载时，上部内钢板15和下部内钢板16在钢箱体7内的粘滞阻尼材料8内运动。钢箱体7顶端开口由盖板14和阻燃橡胶条3封闭，盖板14置于顶部外伸钢板13上，一端阻燃橡胶条3，另一端抵住上部内钢板15侧面，钢箱体7内部中间位置处、底部分别设置起限位作用的限位钢板18,限位钢板18对上部内钢板15和下部内钢板16起限位作用，使内钢板与钢箱体之间近乎平行状态。

下层封板12下表面的中间位置与上部内钢板15的顶端刚接，下层封板12下表面的两侧位置和钢箱体7顶部外伸钢板13之间填充阻燃橡胶条3，达到了阻尼墙的抗火性能。盖板14和粘滞阻尼材料8之间封填阻燃橡胶条3，防止粘滞阻尼材料8滑移过程中，在沿内钢板前进方向的区域内发生粘滞阻尼材料8鼓起、粘结面的消能下降等问题，增强了阻尼墙的稳定性。

下层封板12与上部内钢板15相接触形成的两个直角转角处分别设置一加劲肋4。钢箱体7的侧面和顶部外伸钢板13之间形成的两个直角转角处分别设置一加劲肋4。钢箱体7的侧面焊接有起固定作用的水平槽钢5、竖向钢板6，竖向钢板6焊接在两个水平槽钢5之间。加劲肋4、水平槽钢5、竖向钢板6等肋板，保证了阻尼墙运行中的局部稳定和钢箱体的整体形状的稳定性。

下层封板12下部的加劲肋4和盖板14之间留有一定空隙，起缓冲作用。

参见图4和图5所示，内钢板的顶端设有顶部封板，顶部封板包括上连接板11、下层封板12、卡键9、扣板2。上连接板11和上层梁之间采用螺栓固定连接，上连接板11下表面焊接有多个呈倒T字型卡键9。下层封板12上表面焊接有扣板2，该扣板2上开有数量、形状和卡键9相匹配的卡槽10。上连接板11和下层封板12之间采用卡键9、卡槽10可活动式连接。

卡槽10的大小大于或等于卡键9的T字头的大小，以保证卡键9在卡槽10内移动时不会很容易就滑落到卡槽10的外面。

参见图6所示，铰轴17通过一紧固卡键19固定在上部内钢板15和下部内钢板16之间，以保证上部内钢板15和下部内钢板16之间在xy平面内可相对旋转，当上部内钢板15或下部内钢板16受到平面外的作用时，二者之间不会相互影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，包括一内钢板，该内钢板由上部内钢板(15)和下部内钢板(16)组成，且上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间可相对旋转式连接，所述内钢板内置于一顶端开口、底部和侧面均封闭的箱式结构的钢箱体(7)内，所述内钢板的顶端伸出钢箱体(7)的顶端开口，该顶端开口四周边缘处设有垂直向外伸出一定距离的顶部外伸钢板(13)，钢箱体(7)的底端和一下连接板(1)刚接，所述内钢板的顶端设有顶部封板，该顶部封板上部与上层梁连接，该顶部封板下部与上部内钢板(15)的顶端刚接，所述钢箱体(7)和内部钢板之间填充粘滞阻尼材料(8)，所述钢箱体(7)顶端开口由盖板(14)和阻燃橡胶条(3)封闭，盖板(14)置于顶部外伸钢板(13)上，盖板(14)一端抵住上部内钢板(15)侧面，另一端外侧填充有阻燃橡胶条(3)，所述钢箱体(7)内部中间位置处、底部分别设置限位钢板(18)。

2.根据权利要求1所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述顶部封板包括一上连接板(11)、一下层封板(12)、卡键(9)、扣板(2)，所述上连接板(11)和上层梁之间采用螺栓固定连接，所述上连接板(11)下表面焊接有多个呈倒T字型卡键(9)，所述下层封板(12)上表面焊接有扣板(2)，该扣板(2)上开有数量、形状和所述卡键(9)相匹配的卡槽(10)，所述上连接板(11)和下层封板(12)之间采用卡键(9)、卡槽(10)可活动式连接。

3.根据权利要求2所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述卡槽(10)的大小大于或等于卡键(9)T字头的大小，以保证卡键(9)在卡槽(10)内移动时不会很容易就滑落到卡槽(10)的外面。

4.根据权利要求1所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间采用铰轴(17)连接，铰轴(17)通过一紧固卡键(19)固定在上部内钢板(15)和下部内钢板(16)之间。

5.根据权利要求2所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述下层封板(12)下表面的中间位置与上部内钢板(15)的顶端刚接，所述下层封板(12)下表面的两侧位置和钢箱体(7)顶部外伸钢板(13)之间填充阻燃橡胶条(3)。

6.根据权利要求1所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述盖板(14)和粘滞阻尼材料(8)之间封填阻燃橡胶条(3)。

7.根据权利要求2所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述下层封板(12)与上部内钢板(15)相接触形成的两个直角转角处分别设置一加劲肋(4)。

8.根据权利要求1所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述钢箱体(7)的侧面和顶部外伸钢板(13)之间形成的两个直角转角处分别设置一加劲肋(4)。

9.根据权利要求1所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述钢箱体(7)的侧面焊接有起固定作用的水平槽钢(5)、竖向钢板(6)，所述竖向钢板(6)焊接在两个水平槽钢(5)之间。

10.根据权利要求2所述的多段铰接式粘滞阻尼墙，其特征在于，所述下层封板(12)下部的加劲肋(4)和盖板(14)之间留有一定空隙。