CN108678487B - 连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构减隔震技术领域，具体涉及一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，该波纹状金属板减震器包括固定在扭曲异形钢屋盖端板上的L型钢板以及固定在高层建筑预埋钢板上的第二钢板；所述L型钢板、第二钢板之间设置用于减震的波纹状耗能金属板，内填泡沫铝蜂窝材料，所述L型钢板、第二钢板和波纹状金属耗能金属板连接为一体。本发明的有益效果是：本发明的波纹状金属板减震器，具有装配方便、减震耗能高效等优点，既实现了工厂制作时减震器各个组件的螺栓装配化，又实现了和裙房钢屋盖端板和高层建筑预埋件的螺栓装配化，可广泛应用于扭曲异形屋盖与高层建筑的连接节点。

Description

连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器

技术领域

本发明属于建筑结构减隔震技术领域，具体涉及一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器。

背景技术

减隔震系统技术是在结构物与地基间设置足够安全的减震、隔震系统，由于隔震层的“隔震”、“吸震”作用，隔震系统的设置使上部结构的震动得到有效控制。隔震系统是以“软化”结构、“以柔克刚”的方式来隔离震动使结构物达到抗震目的，其实质是通过降低结构刚度，延长结构自振周期来减少结构的共震反应。

目前许多高层建筑都带有裙房，裙房屋盖的建筑造型多采用曲面异形钢结构设计，如扭曲异形钢屋盖等，扭曲异形钢屋盖与高层建筑的连接若简单采用刚性连接，由于质心和刚心的偏离较大，较大荷载作用下扭转效应就会很明显，导致结构发生破坏。若采用螺栓或销连接，连接处耗能能力差，如果设计不当，在地震作用下螺栓或销发生剪断，甚至会引起结构的坍塌。另外，扭曲异形钢屋盖也长期受较大和较小风荷载作用，扭曲异形钢屋盖和高层建筑的连接节点易疲劳，因此，在扭曲异形钢屋盖和主楼连接处需设置减隔震系统，消耗振动的能量，可以减小连接节点的振动和疲劳。

目前，扭曲异形钢屋盖与主体结构缺乏适宜的连接方式。特别是缺少针对扭曲异形钢屋盖和高层主楼连接处的专业减隔震系统。进一步地，由于扭曲异形钢屋盖与高层建筑的连接节点较多，若设置较为复杂的隔震系统，现场施工则会比较复杂，不利于施工现场的装配化，同时也不符合工程经济要求，橡胶等隔震装置由于长期暴露在室外容易老化，存在耐久性的问题，且不易更换。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，克服和避免扭曲异形钢屋盖曲面异形钢结构与高层建筑连接节点抵抗荷载能力较弱以及现有隔震装置装配化较弱的缺点，该波纹状金属板减震器可在装置制作和施工现场实现装配化，又可作为连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的减震装置。

本发明提供了如下的技术方案：

一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，该波纹状金属板减震器包括固定在扭曲异形钢屋盖端板上的L型钢板以及固定在高层建筑预埋钢板上的第二钢板；所述L型钢板、第二钢板之间设置用于减震的波纹状耗能金属板，所述L型钢板、第二钢板和波纹状金属耗能金属板连接为一体。

优选的，所述L型钢板包括第一底板以及固定在第一底板上的第一侧板；所述第二钢板包括第二底板和第二侧板，所述第二侧板固定在第二底板上；所述波纹状耗能金属板的剖面呈波浪形，剖面呈波浪形的波纹状耗能金属板两端分别延伸形成第三侧板；连接部件一穿过扭曲异形钢屋盖端板、第一底板和波纹状耗能金属板的波峰处，并将三者装配连接在一起；连接部件二穿过高层建筑预埋钢板、第二底板和波纹状耗能金属板的波谷处、并将三者装配连接在一起；连接部件三穿过第一侧板、第三侧板，并将两者装配连接在一起；连接部件四穿过第二侧板、第三侧板，并将两者装配连接在一起。

优选的，所述第一底板与波纹状耗能金属板之间、第二底板与波纹状耗能金属板之间均填充用于减震的泡沫铝蜂窝材料。

优选的，所述第一侧板与第二底板之间、第二侧板与第一底板之间、第三侧板与第一底板之间均填充硅橡胶密封材料。

优选的，所述扭曲异形钢屋盖端板、第一底板还通过连接部件五相连，所述高层建筑预埋钢板、第二底板还通过连接部件六相连。

优选的，所述压型耗能钢板的屈服强度小于235MPa，其表面喷涂有防腐层。

优选的，所述连接部件一为M10金属膨胀螺栓，所述连接部件二为M1210.9级高强抗剪螺栓，所述连接部件三、连接部件四、连接部件五、连接部件六均为M18 10.9级高强抗剪螺栓。

优选的，所述波纹状金属耗能金属板的波峰处与第一底板贴合，所述波纹状金属耗能金属板的波谷处与第二底板贴合。

本发明的有益效果是：

1、本发明的波纹状金属板减震器，具有装配方便、减震耗能高效等优点，既实现了工厂制作时隔震器各个组件的螺栓装配化，又实现了和裙房钢屋盖端板和高层建筑预埋钢板的螺栓装配化，可广泛应用于扭曲异形屋盖与高层建筑的连接节点，在装配式结构领域具有广阔的应用前景。

2、本发明的波纹状金属板减震器，由四个基本组件(第二钢板、波纹状耗能金属板、泡沫铝蜂窝材料、L形钢板)组成，结构简单，均为金属材料，耐久性好，使用周期长，便于维护和更换，同时减震器占用结构空间也较小。

3、本发明的波纹状金属板减震器，利用低强或低屈服波纹状金属板耗能，波纹状耗能金属板板剖面呈波浪形，使整个波纹状耗能金属板板分割为多个斜板耗能支撑，可在水平和竖向通过波纹状金属板板屈服耗能减震，若强荷载作用后，波纹状钢板屈曲较大，也便于更换。

4本发明的波纹状金属板减震器，在波纹状耗能金属板板与第一底板之间填充六边形泡沫铝蜂窝材料，增加了波纹状金属板板的变形能力，同时利用蜂窝材料的特性吸收较多的冲击动能，可防止波纹状耗能金属板板发生过大的屈曲变形，若频繁荷载作用后，金属蜂窝材料变形较大，也可更换新的泡沫铝蜂窝材料，恢复波纹状金属板板减震器的耗能能力。

5、本发明的波纹状金属板减震器，连接部件一穿过扭曲异形钢屋盖端板、第一底板和波纹状耗能金属板板的波峰处，并将三者装配连接在一起；连接部件二穿过高层建筑预埋钢板、第二底板和波纹状耗能金属板板的波谷处、并将三者装配连接在一起；连接部件三穿过第一侧板、第三侧板，并将两者装配连接在一起；连接部件四穿过第二侧板、第三侧板，并将两者装配连接在一起，对波纹状耗能金属板板产生水平和竖向的约束，同时在第二钢板设置凸肋作为限位装置，可以防止波纹状耗能金属板板的屈服变形过大，金属膨胀螺栓、高强抗剪螺栓也将波纹状耗能金属板板分割为多个部分，各个部分协同耗能。

6、本发明的波纹状金属板减震器，在第一侧板与第二底板、第二侧板与第一底板、第三侧板与第一底板之间均填充硅橡胶密封材料，硅橡胶密封材料抗老化功能强，可以防止长期在室外暴露使橡胶隔震功能减弱，设置硅橡胶密封材料可在竖向发挥减震器减震功能，也使减震器具备竖向自复位的优点。

附图说明

图1是波纹状金属板板减震器与扭曲异形钢屋盖、高层建筑装配结构图；

图2是波纹状金属板板减震器结构示意图；

图3A是L型钢板的俯视图；

图3B是L型钢板的左视图；

图3C是L型钢板的正视图；

图4A是第二钢板的俯视图；

图4B是第二钢板的左视图；

图4C是第二钢板的正视图；

图5A是波纹状耗能金属板板的俯视图；

图5B是波纹状耗能金属板板的正视图。

附图中标记的含义如下：

10-扭曲异形钢屋盖安装位置 11-端板 20-L型钢板 21-第一底板22-第一侧板30-高层建筑安装位置 31-预埋钢板 40-第二钢板 41-第二底板 43-第二侧板 50-波纹状耗能金属板板 51-第三侧板 61-连接部件一 62-连接部件二 62-连接部件三 64-连接部件四 65-连接部件五 66-连接部件六 70-泡沫铝蜂窝材料 80-硅橡胶密封材料

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做具体说明。

如图1-5所示，一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，该波纹状金属板减震器包括固定在扭曲异形钢屋盖10端板11上的L型钢板20以及固定在高层建筑30预埋钢板31上的第二钢板40；L型钢板20、第二钢板40之间设置用于减震的波纹状耗能金属板板50，L型钢板20、第二钢板40和波纹状金属耗能金属板50连接为一体。

进一步优化上述实施例，L型钢板20包括第一底板21以及固定在第一底板21上的第一侧板22；第二钢板40包括第二底板41和第二侧板43，第二侧板43固定在第二底板41上；波纹状耗能金属板板50的剖面呈波浪形，剖面呈波浪形的波纹状耗能金属板板50两端分别延伸形成第三侧板51；连接部件一61穿过扭曲异形钢屋盖10端板11、第一底板21和波纹状耗能金属板板50的波峰处，并将三者装配连接在一起；连接部件二62穿过高层建筑30预埋钢板31、第二底板41和波纹状耗能金属板板50的波谷处、并将三者装配连接在一起；连接部件三63穿过第一侧板22、第三侧板51，并将两者装配连接在一起；连接部件四64穿过第二侧板43、第三侧板51，并将两者装配连接在一起。

进一步优化上述实施例，波纹状金属耗能金属板50的波峰处与第一底板21贴合，所述波纹状金属耗能金属板50的波谷处与第二底板41贴合。

进一步优化上述实施例，第一底板21与波纹状耗能金属板板50之间、第二底板41与波纹状耗能金属板板50之间均填充用于减震的泡沫铝蜂窝材料70。

进一步优化上述实施例，第一侧板22与第二底板41之间、第二侧板43与第一底板21之间、第三侧板51与第一底板21之间均填充硅橡胶密封材料80。

进一步优化上述实施例，所述扭曲异形钢屋盖10端板11、第一底板21还通过连接部件五65相连，高层建筑30预埋钢板31、第二底板41还通过连接部件六66相连。

进一步优化上述实施例，波纹状金属耗能金属板板50的屈服强度小于235MPa，具有较高的延展性，其表面喷涂有防腐层。

进一步优化上述实施例，连接部件一61为M10金属膨胀螺栓，连接部件二62为M1210.9级高强抗剪螺栓，连接部件三63、连接部件四64、连接部件五65、连接部件六66均为M1810.9级高强抗剪螺栓。

本发明的具体实施过程如下：

第一步：将第二钢板、波纹状耗能金属板板和L形钢板对应位置进行螺丝孔开洞；

第二步：采用M12高强抗剪螺栓和M18高强抗剪螺栓，连接第二钢板和压型耗能钢板；

第三步：波纹状耗能金属板板凹槽处填充泡沫铝蜂窝材料，使其充满这个凹槽；

第四步：采用M18高强抗剪螺栓12和金属膨胀螺栓13，连接波纹状耗能金属板板和L形钢板；

第五步：采用硅橡胶密封材料，填充第二钢板和L形钢板的空隙；

第六步：在高层建筑钢筋混凝土结构中预埋钢板，螺栓孔径位置大小与第二钢板的第二底板相同，通过M18高强抗剪螺栓将预埋钢板、第二底板连接；

第七步：在扭曲异形钢屋盖工字型梁底部焊接端板，螺栓孔径位置大小与L形钢板的第一底板相同，通过M18高强抗剪螺栓将端板、第一底板连接。

第八步：在荷载作用下，波纹状金属板板减震器通过波纹状金属耗能金属板板、泡沫铝蜂窝材料和硅橡胶密封材料的协同工作来耗能减震。

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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，该波纹状金属板减震器包括固定在扭曲异形钢屋盖（10）端板（11）上的L型钢板（20）以及固定在高层建筑（30）预埋钢板（31）上的第二钢板（40）；所述L型钢板（20）、第二钢板（40）之间设置用于减震的波纹状耗能金属板（50），所述L型钢板（20）、第二钢板（40）和波纹状耗能金属板（50）连接为一体；

所述L型钢板（20）包括第一底板（21）以及固定在第一底板（21）上的第一侧板（22）；所述第二钢板（40）包括第二底板（41）和第二侧板（43），所述第二侧板（43）固定在第二底板（41）上；所述波纹状耗能金属板（50）的剖面呈波浪形，剖面呈波浪形的波纹状耗能金属板（50）两端分别延伸形成第三侧板（51）；连接部件一（61）穿过扭曲异形钢屋盖（10）端板（11）、第一底板（21）和波纹状耗能金属板（50）的波峰处，并将三者装配连接在一起；连接部件二（62）穿过高层建筑（30）预埋钢板（31）、第二底板（41）和波纹状耗能金属板（50）的波谷处、并将三者装配连接在一起；连接部件三（63）穿过第一侧板（22）、第三侧板（51），并将两者装配连接在一起；连接部件四（64）穿过第二侧板（43）、第三侧板（51），并将两者装配连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，所述第一底板（21）与波纹状耗能金属板（50）之间、第二底板（41）与波纹状耗能金属板（50）之间均填充用于减震的泡沫铝蜂窝材料（70）。

3.根据权利要求1所述的一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，所述第一侧板（22）与第二底板（41）之间、第二侧板（43）与第一底板（21）之间、第三侧板（51）与第一底板（21）之间均填充硅橡胶密封材料（80）。

4.根据权利要求1所述的一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，所述扭曲异形钢屋盖（10）端板（11）、第一底板（21）还通过连接部件五（65）相连，所述高层建筑（30）预埋钢板（31）、第二底板（41）还通过连接部件六（66）相连。

5.根据权利要求1所述的一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，所述波纹状耗能金属板（50）的屈服强度小于235MPa，其表面喷涂有防腐层。

6.根据权利要求4所述的一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，所述连接部件一（61）为M10金属膨胀螺栓，所述连接部件二（62）为M1210.9级高强抗剪螺栓，所述连接部件三（63）、连接部件四（64）、连接部件五（65）、连接部件六（66）均为M18 10.9级高强抗剪螺栓。

7.根据权利要求1所述的一种连接扭曲异形钢屋盖与高层建筑的波纹状金属板减震器，其特征在于，所述波纹状耗能金属板（50）的波峰处与第一底板（21）贴合，所述波纹状耗能金属板（50）的波谷处与第二底板（41）贴合。

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