CN107447886B - 一种自减振墙板及其阻尼器和墙板制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自减振墙板及其阻尼器和墙板制作方法，属于建筑墙板减振技术领域，墙板的顶部设置有阻尼器，阻尼器包括多个竖向金属杆和多个横向金属杆；竖向金属杆沿墙板长度方向至少排列一行，每行中相邻的两个竖向金属杆之间连接有至少一个所述横向金属杆。墙板利用阻尼器的弹塑性性能滞回耗能，消能机理明确，在地震作用下可以达到显著的消能减震效果，吸收了传递到上部的地震波，而墙板本身不发生破坏。

Description

一种自减振墙板及其阻尼器和墙板制作方法

技术领域

本发明涉及建筑墙板减振技术领域，具体而言，涉及一种自减振墙板及其阻尼器和墙板制作方法。

背景技术

建筑物在服役过程中不可避免地会遭受到风、地震等外部动力荷载的作用。当作用于建筑物的外部动力荷载达到一定的强度时，建筑物将产生强烈的振动，不仅严重影响建筑物的正常使用功能，而且可能威胁建筑物的安全，造成建筑物破坏、倒塌的灾难性后果。

墙体在建筑中的作用是承重、围护或分隔空间，按照结构受力情况分为承重墙和非承重墙。建筑中的隔断墙为非承重墙，虽不像承重墙及框架梁那样需支承巨大的建筑重量，但其抗冲击性能对房屋建筑安全的影响也至关重要。地震发生时，建筑物受到的地震作用自下而上逐渐放大，从而引起建筑构件的破坏，甚至会导致建筑物倒塌和人员伤亡。目前的隔断墙等非承重墙的抗震能力低下，如果在地震作用下或强外力作用下，会发生开裂、倒塌等，存在安全隐患，房屋整体安全性能也会受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自减振墙板及其阻尼器和墙板制作方法，以提高现有非承重墙的减振性能，解决现有非承重墙的减振问题，为房屋建筑结构减振提供一种新的减振方法和途径。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种墙板阻尼器，包括多个竖向金属杆和多个横向金属杆；竖向金属杆至少排列成一行，每行中相邻的两个竖向金属杆之间连接有至少一个所述横向金属杆。

进一步地，所述竖向金属杆至少排列两行，相邻两行的竖向金属杆之间也连接有至少一个所述横向金属杆。

本发明还提供一种自减振墙板，墙板的顶部设置有如上述中任意一项所述的阻尼器；且竖向金属杆沿墙板长度方向至少排列一行。

地震作用下，主体结构产生振动，当地震作用较小时，自减振墙板可为结构提供一定的抗侧刚度，便于结构层间的变形控制；当地震作用较大时，自减振墙板在主体结构的带动下，其顶部设置的阻尼器屈服耗能，墙板发挥耗能作用，消耗输入结构的部分地震能量，衰减结构的地震反应。

进一步地，墙板的厚度方向上，在阻尼器的两侧设有盖面层；墙板与盖面层为一体结构或分体结构。不仅保证了墙板的完整性和建筑使用功能，而且防止了阻尼器外露，有利于延缓锈蚀。

进一步地，所述盖面层的顶端设有柔性层。顶端附有的柔性材料层能够削弱墙-梁的相互作用，有利于结构“强柱弱梁”的实现，而且减轻了墙体的受力，有利于保护墙体不受破坏。

进一步地，墙板顶部还设有填充阻尼器内部空隙、以及阻尼器与盖面层之间空隙的柔性材料。

进一步地，所述阻尼器的顶端固定有连接板，连接板设有螺栓连接孔。

进一步地，由至少一个墙板单元构成，每个墙板单元包括外框和外框内的填充体；所述阻尼器设在所有墙板单元的外框顶部。

本发明还提供一种自减振墙板制作方法，包括以下步骤：A.墙板的模具内包括由第一隔板分隔而成的墙板型腔和顶端型腔，第一隔板上开设有与各竖向金属杆一一对应匹配的插孔；在顶端型腔内一一放入各竖向金属杆并穿过对应的插孔伸入墙板型腔内；B.向墙板型腔内浇筑墙板原料；C.拆除第一隔板，在每行中相邻的竖向金属杆之间焊接横向金属杆。

进一步地，所述顶端型腔内由两个侧板分隔成阻尼器型腔和分别位于阻尼器型腔左右两侧的两个盖面型腔；第一隔板分为左段、中段和右段，中段为阻尼器型腔与墙板型腔之间的第一隔板处，左段和右段分别为左右两侧的盖面型腔与墙板型腔之间的第一隔板处；在步骤A与B之间，左段和右段的第一隔板保留或拆除。

进一步地，在步骤C之后，向阻尼器型腔中倒入柔性材料的料浆。

本发明的有益效果是：

1、将消能减震技术的思想移植到墙板防震中，使得墙板不仅能够满足原有的建筑使用功能，而且具备消能减震的功能；

2、墙板的阻尼力容易控制，可方便地通过增、减金属棒的数量来进行调整；

3、自减振墙板以钢棒框架为耗能部件，通过结构在地震作用下产生往复层间变形促使钢棒框架往复弯剪变形，达到屈服状态，进而利用钢棒的弹塑性滞变耗能性能消散地震能量，具有明确的耗能机理；

4、在消能的同时，墙体不发生破坏；自减振墙板的竖向金属杆沿墙板长度布置，其作用力是通过沿墙长排布的多根竖向金属杆，以分布力的形式作用于下部墙体，下部墙体的承载力及金属杆的锚固强度容易得到保证。通过合理设计，自减振墙板不仅能利用金属杆屈服耗能发挥良好的减震效果，而且墙体不破坏；

5、可实现分布阻尼；填充墙是房屋建筑中数量最多、分布最广泛的构件之一，因此，自减振墙板在房屋建筑中应用广泛、布置灵活。应用自减振墙板不是期望单块墙板提供巨大的阻尼力，而是通过在结构中合理、均匀地布置自减振墙板获得所需的阻尼力，并使结构具有分布的阻尼机制，达到满意的减震效果；

6、对框架梁的增强作用小；填充墙对框架梁的增强效应是框架结构“强柱弱梁”延性机制在实际中较难实现的重要原因之一。自减振墙板的顶部肋梁与上连接板间设有薄层的柔性层以阻隔墙板与上侧框架梁间的竖向力传递，使墙板对框架梁的增强效应显著削弱，有利于“强柱弱梁”机制的实现；

7、提高了墙板的平面外承载性能，避免了墙体的出平面倒塌破坏，提高了建筑物的抗震可靠性和安全性；

8、墙板的构造简单，施工简便，适用性强，不仅适用于现浇建筑，也适用于工业化装配式建筑。与常见的墙板相比，自减振墙板在构成上主要增加了少量的钢材，造价不高，同时，这种墙板在制作上不涉及复杂或特殊的工艺，而且安装简便，施工快捷，具有良好的经济性和实用性。

附图说明

图1是本发明提供的自减振墙板第一实施例的厚度方向局部截面图；

图2是图1中阻尼器的结构示意图；

图3是本发明提供的自减振墙板第二实施例的厚度方向局部截面图；

图4是本发明提供的自减振墙板第三实施例的厚度方向局部截面图，竖向金属杆直接与建筑上面的框架连接；

图5是本发明提供的自减振墙板第四实施例的厚度方向局部截面图；

图6是相邻两行竖向金属杆之间未连接横向金属杆的结构示意图；

图7是相邻的两竖向金属杆之间连接有多个横向金属杆的结构示意图；

图8是本发明提供的自减振墙板顶部的轴侧图；

图9是本发明提供的自减振墙板由两个墙板单元构成的结构示意图；

图10、图11及图12是发明提供的自减振墙板制作方法中的模具的三种示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1至图9示出了本发明提供的自减振墙板，墙板1的顶部设置有阻尼器，阻尼器包括多个竖向金属杆2和多个横向金属杆3；竖向金属杆2沿墙板1长度方向至少排列一行，每行中相邻的两个竖向金属杆2之间连接有至少一个横向金属杆3。本发明提供的墙板阻尼器，包括多个竖向金属杆2和多个横向金属杆3；竖向金属杆2至少排列成一行，每行中相邻的两个竖向金属杆2之间连接有至少一个横向金属杆3，见图2。

竖向金属杆2沿墙板1长度方向至少排列两行，相邻两行的竖向金属杆2之间也连接有至少一个横向金属杆3，见图2，也可不连接横向金属杆3（图6）或选择性的在相邻两行之间的部分竖向金属杆2之间连接横向金属杆3（图7）。

相邻两竖向金属杆2之间连接的横向金属杆3可为上下分布的多个，见图7。每行或每列的上的所有横向金属杆3可为一整体式金属杆，焊接至竖向金属杆2上。竖向金属杆2和横向金属杆3可均为钢筋。阻尼器固定在墙板1顶部，竖向金属杆2的下端埋设于墙板1顶端以固定竖向金属杆2。横向金属杆3可处于竖向金属杆2的上部、中部或下部。

墙板1的厚度方向上，在阻尼器的两侧设有盖面层5，遮挡其两侧，墙板1与盖面层5为一体结构（图5）或分体结构（图3、图4）。盖面层5可为与墙板1分体的单独的盖面层5，见图3、图4，填充有柔性材料4后，盖面层5可为抹灰层等，见图3；或是与墙板1一体浇筑等方式形成的一体结构，见图5。

墙板1顶部还设有填充阻尼器内部空隙、以及阻尼器与盖面层5之间空隙的柔性材料4，见图3。可达到提高墙板隔声、保温节能等效果。柔性材料4为聚氨酯、或橡胶、或低强度砂浆等。

盖面层5的顶端设有柔性层6，柔性层6为聚氨酯层或橡胶层或其他低弹性模量的柔性材料层，见图4、图5，当建筑框架发生侧移时，梁会产生竖向位移，上面的梁压下来时，通过柔性层6可消掉部分竖向力。

阻尼器的顶端固定有连接板7，见图3、图5，连接板7设有螺栓连接孔，用于与建筑上面的框架连接安装，连接方便。连接板7与竖向金属杆2固定连接，可焊接在竖向金属杆2顶部。连接板7在盖面层5和柔性层6的上方，可采用钢板，突出于墙板1的两侧墙面，螺栓连接孔开设在突出墙面的连接板7边缘部分，形成法兰式的结构，实现方便快速的连接安装，稳定可靠。当建筑上面为现浇筑梁时，可以直接通过竖向金属杆2的上端伸入建筑上面的框架内现场浇筑固定，达到连接安装目的，见图4。阻尼器的底端可固定有安装板，以连接固定。

本自减振墙板1由至少一个墙板单元8构成，每个墙板单元8包括外框和外框内的填充体9，以适当提高并保障墙板的水平承载力；阻尼器设在所有墙板单元8的外框顶部，见图9，避免了上部的变形而造成下方填充体9的破坏，方便搬运，此时若采用盖面层5，则可与墙板1中的外框呈一体或分体。图8为没有外框的墙板1。外框由两侧的肋柱10和肋柱10之间的多个肋梁11构成的，顶部的肋梁11，底部的肋梁11，中部也可设置肋梁11，使填充体9分隔为上下两部分，增加了稳定性和墙体抗变形能力。肋梁11、肋柱10所围成的空格采用加气混凝土等材料填充形成填充体9，形成下部墙体。竖向金属杆2的根部直接锚固于顶部的肋梁11中，使阻尼器与连接板7及下部墙体形成一体。

墙板单元8为至少两个，相邻两墙板单元8之间拼装连接，通常的层高是固定的，通过各墙板单元8的现场拼装连接即可形成不同宽度的自减振墙板。墙板单元8也可为一块均质材料的整体墙体，阻尼器固定在其顶部。

本实施例还提供一种上述自减振墙板的制作方法，包括以下步骤：A.墙板的模具内包括由第一隔板16分隔而成的墙板型腔12和顶端型腔13，第一隔板16上开设有与各竖向金属杆2一一对应匹配的插孔18，见图10；在顶端型腔13内一一放入各竖向金属杆2并穿过对应的插孔18伸入墙板型腔12内；B.向墙板型腔12内浇筑墙板原料；C.拆除第一隔板16，在每行中相邻的竖向金属杆2之间焊接横向金属杆3。

模具的各模板可拆卸式连接组装。顶端型腔13内由两个侧板17分隔成阻尼器型腔14和分别位于阻尼器型腔14左右两侧的两个盖面型腔15，以形成盖面层；第一隔板16分为左段、中段和右段，中段为阻尼器型腔14与墙板型腔12之间的第一隔板16处，插孔18设置在中段，左段和右段分别为左右两侧的盖面型腔15与墙板型腔12之间的第一隔板16处；在步骤A与B之间，左段和右段的第一隔板16保留或拆除，保留时，见图11，盖面型腔15与墙板型腔12相互独立，墙板浇筑后，再单独制作盖面层，即形成的墙板与盖面层为分体式；拆除时，见图12，即盖面型腔15与墙板型腔12连通为一体，形成的墙板与盖面层为一体式。在步骤C之后，向阻尼器型腔14中倒入柔性材料的料浆，成型后可拆除两个侧板17。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神和原则内可以有各种更改和变化，这些等同的变型或替换等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自减振墙板，其特征在于，墙板的顶部设置有阻尼器，阻尼器包括多个竖向金属杆和多个横向金属杆，竖向金属杆至少排列成一行，每行中相邻的两个竖向金属杆之间连接有至少一个所述横向金属杆，且竖向金属杆沿墙板长度方向至少排列一行；墙板的厚度方向上，在阻尼器的两侧设有盖面层；墙板与盖面层为一体结构或分体结构；盖面层的顶端设有柔性层；墙板顶部还设有填充阻尼器内部空隙、以及阻尼器与盖面层之间空隙的柔性材料；所述竖向金属杆至少排列两行，相邻两行的竖向金属杆之间也连接有至少一个所述横向金属杆；所述阻尼器的顶端固定有连接板，连接板设有螺栓连接孔；由至少一个墙板单元构成，每个墙板单元包括外框和外框内的填充体，外框由两侧的肋柱和肋柱之间的多个肋梁构成，且填充体为加气混凝土；所述阻尼器设在所有墙板单元的外框顶部。

2.一种包括如权利要求1所述自减振墙板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：A.墙板的模具内包括由第一隔板分隔而成的墙板型腔和顶端型腔，第一隔板上开设有与各竖向金属杆一一对应匹配的插孔；在顶端型腔内一一放入各竖向金属杆并穿过对应的插孔伸入墙板型腔内；B.向墙板型腔内浇筑墙板原料；C.拆除第一隔板，在每行中相邻的竖向金属杆之间焊接横向金属杆。

3.根据权利要求2所述的自减振墙板制作方法，其特征在于，所述顶端型腔内由两个侧板分隔成阻尼器型腔和分别位于阻尼器型腔左右两侧的两个盖面型腔；第一隔板分为左段、中段和右段，中段为阻尼器型腔与墙板型腔之间的第一隔板处，左段和右段分别为左右两侧的盖面型腔与墙板型腔之间的第一隔板处；在步骤A与B之间，左段和右段的第一隔板保留或拆除。