CN106368349A - 可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种利用带缝钢板墙耗散振动能量、利用混凝土盖板防屈曲、利用预制装配技术标准化批量生产及灵活布置的墙式金属阻尼器，用于房屋建筑在地震下的消能减震。本发明的装配式并联组合钢板阻尼墙，包括带缝钢板墙，混凝土盖板，墙体对拉螺栓，角钢，高强摩擦螺栓，柔性填充材料。钢板墙沿厚度方向由一到多层大高宽比的相同钢板组成；可在填充墙位置灵活设置一到多个阻尼器，可在建筑内大量布置且不占用额外建筑空间。在地震作用下，钢板墙面内变形并耗散能量，混凝土盖板约束钢板墙面外变形，确保钢板耗能效果；相邻混凝土板之间用柔性材料连接，保护混凝土盖板不损坏。

Description

可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙
(一)技术领域
本发明属于结构工程抗震技术领域，涉及一种利用带缝钢板墙耗散振动能量、利用混凝土盖板防屈曲、利用预制装配技术实现标准化批量生产、灵活安装施工的墙式阻尼器。
(二)背景技术
建筑结构的主要承重构件在地震作用下的损伤会造成较大的修复难度和修复费用，同时由修复引发的停产停工和无家可归会为业主带来巨大的经济损失和心理伤痛。因此，为提高建筑结构在地震作用下的承载力和耗能能力，保护主体结构不受损伤，经常会采用阻尼器来耗散地震引起的能量，控制结构的损伤变形。带缝钢板剪力墙是一种刚度可控、变形和耗能能力强的理想抗震耗能构件。但是现有的带缝钢板剪力墙的高宽比小，当有门窗洞口存在时，其布置方式会受到很大制约，并且由于其承担一定的轴力，会产生局部屈曲影响抗震性能的发挥。因此，提出一种新型标准化装配式带缝钢板阻尼墙，采用大高宽比，并在钢板的两侧用预制混凝土板约束其面外变形，通过标准化生产根据现场需要拼装组合，称为可灵活并联组合的装配式防屈曲带缝钢板阻尼墙。
可灵活并联组合的装配式防屈曲带缝钢板阻尼墙能满足住宅产业化发展的要求及建筑结构震后功能快速恢复的要求。其标准化的批量生产方式大量节省了建筑物的建造周期。其与主体结构间简单的螺栓连接方式既能保证工人现场工作环境的舒适性，又能降低施工难度，确保施工质量，还能方便的进行替换。其布置的灵活性可直接代替填充墙使用，不占用建筑面积。总之，可灵活并联组合的装配式防屈曲带缝钢板阻尼墙性能优越，经济效益高。
(三)发明内容
本发明的目的在于提出一种能够标准化批量生产、耗能良好的阻尼墙。本发明作为耗能元件通过工厂定制生产代替填充墙安装在新、旧结构中，具有一定的初始刚度可以抵抗风荷载和小震作用；当遭受到超过设防烈度等级的地震时，本发明进入塑性工作状态并耗散大量地震能量。
本发明的装配式并联组合带缝钢板阻尼墙，包括带缝钢板墙(1)，混凝土盖板(2)，墙体对拉螺栓(3)，角钢(4)，高强摩擦螺栓(5)，柔性填充材料(6)。其中，带缝钢板墙(1)的高宽比大于1，带缝钢板墙(1)和混凝土盖板(2)在相同位置预留孔洞，通过墙体对拉螺栓(3)连接在一起，带缝钢板墙(1)开椭圆形孔洞防止钢板变形过程中向混凝土盖板传力。带缝钢板墙(1)的两端通过角钢(4)、高强摩擦螺栓(5)与框架梁相连。混凝土盖板(2)两侧粘贴柔性填充材料(6)防止相邻盖板之间的碰撞变形。
依照本发明实施例所述，带缝钢板墙(1)两端开椭圆形孔和圆孔。
依照本发明实施例所述，混凝土盖板(2)两端开圆孔。
依照本发明实施例所述，角钢(4)开圆孔。
本发明解决其技术问题所采用的工作原理：
本发明采用标准化的生产方式，在工厂预制加工完成后，在现场通过高强摩擦螺栓与框架梁预留孔洞相连或直接焊接成型，由多个标准化的试件并排连接组成整个墙体。其高宽比大，布置十分灵活，适用于各类结构体系，并适用于需要大量开设门窗洞口的钢结构住宅体系。
本发明通过高强摩擦螺栓或焊接将带缝钢板墙与框架梁相连，在地震作用下发生层间变形时，利用带缝钢板墙的屈服层间位移角小，使得其先于梁柱发生屈服来耗散地震能量，以达到保护主要承重构件不受损伤的目的。带缝钢板墙容易发生局部屈曲导致其承载力不能充分发挥，将混凝土盖板用对拉螺栓挂在带缝钢板墙上，既能约束带缝钢板墙的面外变形，提高其承载力、延性和耗能能力，又能起到美观隔音的作用。带缝钢板墙损坏后，可通过工厂标准化构件方便地替换，更换完毕后结构可立即投入使用。
本发明的有益效果：
结构简单可靠，安装方便；具备耗散地震作用和风荷载引入的振动能量，保护主要承重构件的能力；具有标准化生产能力，缩短结构施工周期，节省造价，满足住宅产业化发展的需要；可代替隔墙灵活布置，具有明显的经济效益。
(四)附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例一的整体装配示意图。
图2是本发明实施例一的带缝钢板墙示意图。
图3是本发明实施例一的混凝土盖板示意图。
图4是本发明实施例一的角钢螺栓连接方式示意图。
图5是本发明的实施例二的整体装配示意图。
图6是本发明的实施例三的整体装配示意图。
图中：1.带缝钢板墙，2.混凝土盖板，3.对拉螺栓，4.角钢，5.高强摩擦螺栓，6.柔性填充材料，7.竖缝，8.椭圆形孔，9.螺栓孔，10.螺栓孔，11.方形凹槽，12.钢梁，13.螺栓孔，14.窗洞，15.门洞，16.填充墙，17焊缝。
(五)具体实施方式
实施例1
图1是本实施例的整体装配示意图。本实施例是由带缝钢板墙1，混凝土盖板2，对拉螺栓3，角钢4，高强摩擦螺栓5，柔性填充材料6组成。组装时，混凝土盖板2上的螺栓孔9与带缝钢板墙1上的椭圆形孔7对中，通过对拉螺栓3将两块混凝土盖板2与一块或多块带缝钢板墙1组装到一起，其中带缝钢板墙数量可根据承载力需求与刚度需求确定。通过高强摩擦螺栓5将带缝钢板墙1两端分别与两块角钢4相连。将柔性填充材料6粘贴到混凝土盖板2两侧。此为工厂预制组合带缝钢板阻尼墙。运输到施工现场后，通过高强摩擦螺栓5将角钢4与钢梁12相连，第二个组合带缝钢板阻尼墙与第一个并排放置，并通过相同的连接方法与框架梁12相连。
图2是本实施例带缝钢板墙的示意图。钢板上开竖缝7、椭圆形孔8、螺栓孔9。其中竖缝可单排或多排布置，通过调整竖缝间距，竖缝宽度可调整带缝钢板墙的刚度、承载力和耗能能力。椭圆形孔8可保证对拉螺栓3水平滑动，防止混凝土盖板2受到水平力作用。
图3是本实施例的混凝土盖板示意图，混凝土盖板上开螺栓孔10、方形凹槽11。方形凹槽11以保证混凝土盖板2表面平整为准。本实施例中的混凝土盖板可以用木板、钢板代替。
图4是本实施例的角钢螺栓连接方式示意图，角钢两侧开螺栓孔13，通过高强摩擦螺栓分别与带缝钢板墙1和钢梁12相连。
实施例2
图5是本实施例的整体装配示意图。本实施例是由带缝钢板墙1，混凝土盖板2，对拉螺栓3，角钢4，高强摩擦螺栓5，柔性填充材料6，钢板13，窗洞14，门洞15，填充墙16组成。单独墙体的现场拼装方式与实施例1相同。窗洞14上下与门洞15上部按传统做法放置填充墙16。窗洞14与柔性填充材料6之间间隔一至二匹砌块。门洞15与柔性填充材料6之间间隔一至二匹砌块。
实施例3
图5是本实施例的整体装配示意图。本实施例是由带缝钢板墙1，混凝土盖板2，对拉螺栓3，焊缝17组成。本实施例的装配式防屈曲带缝钢板阻尼墙两端与框架梁通过焊缝17采用焊接方式连接，其余结构与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，包括带缝钢板墙(1)，混凝土盖板(2)，墙体对拉螺栓(3)，角钢(4)，高强摩擦螺栓(5)，柔性填充材料(6)。带缝钢板墙(1)和混凝土盖板(2)在相同位置预留孔洞，通过墙体对拉螺栓(3)连接在一起，带缝钢板墙(1)开椭圆形孔洞防止钢板变形过程中向混凝土盖板传力。带缝钢板墙(1)的两端通过角钢(4)、高强摩擦螺栓(5)与框架梁相连。混凝土盖板(2)两侧粘贴柔性填充材料(6)防止相邻盖板之间的碰撞变形。
2.根据权利要求1所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，带缝钢板墙(1)带有一定长度、间距的开缝。
3.根据权利要求2所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，带缝钢板墙(1)的开缝长度和间距可调。
4.根据权利要求1所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，可沿墙厚度方向并排安装多层带缝钢板(1)。
5.根据权利要求1所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，墙体对拉螺栓(3)的端头不超出混凝土盖板(2)表面。
6.根据权利要求1所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，每片阻尼墙的带缝钢板(1)宽度小于混凝土盖板(2)的宽度。
7.根据权利要求1所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，阻尼墙可多片并联代替整片或部分隔墙使用。
8.根据权利要求1所述的可灵活并联组合的装配式防屈曲钢板阻尼墙，其特征在于，相邻的每片阻尼墙的混凝土盖板之间采用柔性材料填充。
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