CN108824921B - 双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双层钢板贴合型铅‑粘滞阻尼墙，包括双层内钢板、竖向钢板、底部端板、外钢箱、粘滞阻尼材料、铅块剪切挤压装置；双层内钢板插置于外钢箱的空腔中；竖向钢板中心开槽与内钢板上的开槽对应，铅块剪切挤压装置放置好铅块并置于竖向钢板与内钢板开槽形成的空腔中；竖向钢板与底部端板焊接，底部端板预开螺孔与外钢箱上预开螺栓孔对应，二者通过螺栓相连；外钢箱与内钢板的间填充阻尼材料；双层内钢板顶板与上楼面梁连接，外钢箱底板与下层楼面梁连接。本发明利用粘滞阻尼与铅阻尼的组合使用，在有限的空间条件下使两种不同特性的阻尼共同工作，并采用铅块剪切挤压装置实现铅同时发生剪切与挤压变形，加强粘滞阻尼墙的减震性能。

Description

双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙

技术领域

本发明涉及建筑工程技术的新型耗能减震领域，特别是涉及一种双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙。

背景技术

单一类型的阻尼器无法同时实现结构的位移和加速度的高效控制。将铅阻尼器与粘滞阻尼墙组合使用是实现不同种类的阻尼器共同控制结构响应的是一种很好的解决办法，但是附加的铅阻尼器会占据一定的空间，无法使阻尼墙灵活布置。

另外铅阻尼装置同等大小的铅块发生剪切变形提供的阻尼力有不如让铅块同时发生剪切与挤压变形大。但是目前没有一种可以让铅块同时发生剪切变形和挤压变形。可以将铅块剪切变形和挤压变的两个装置并联的装置，但是耗费材料也加大了装置的体积。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种加工简单，成本较低可以同时发挥铅块的剪切与挤压性能切实提高阻尼力且不占用额外空间的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，包括：双层内钢板、竖向钢板、底部端板、外钢箱、粘滞阻尼材料、铅块剪切挤压装置。

双层内钢板包括前后并列设置的两块单钢板，双层内钢板顶部连接有一块水平顶板，外钢箱为上部设有开口的空腔结构，双层内钢板的下部插置于外钢箱的空腔中，且双层内钢板底部与外钢箱内底面留有一小段间隙，以避免两者接触产生较大摩擦力。

进一步，外钢箱与双层内钢板之间填充有粘滞阻尼材料。在优选的实施方式中，粘滞阻尼材料为高粘度粘滞液体，例如可以是高分子化合物，如聚异丁烯。

进一步，为防止外钢箱钢板屈曲，还可以在其外表面设置加劲肋。

双层内钢板上部的前后两侧各连接有一块竖向钢板，且双层内钢板与竖向钢板之间均设置有用于容放铅块剪切挤压装置的开槽。

竖向钢板的左右两端各自开设一个水平布置的长圆孔，优选在两个长圆孔之间开设有竖向钢板矩形槽，竖向钢板矩形槽内设置有钢块突起；对应于竖向钢板左右两端的长圆孔，在双层内钢板的两块单钢板上均开设有内钢板内螺纹螺栓孔，内钢板内螺纹螺栓孔与对应的长圆孔之间均采用螺钉连接；对应于竖向钢板的竖向钢板矩形槽，两块单钢板的外侧均开设有内钢板矩形槽，内钢板矩形槽内设置有钢块突起；内钢板矩形槽与竖向钢板矩形槽闭合后形成用于容放铅块剪切挤压装置的开槽，开槽中放置铅块剪切挤压装置。

铅块剪切挤压装置包括两个相同的钢槽单元，两个钢槽单元相互拼接在一起形成具有内部空腔的铅块剪切挤压装置。

钢槽单元为前侧开放的凹槽结构，该凹槽结构的左右两侧面具有相同的不规则形状，且左右两侧面互为倒置互补关系，两个钢槽单元相互拼接在一起形成具有内部空腔的中空四棱柱结构。

进一步，凹槽结构的左侧面由上向下可以依次平齐于上下侧面的边缘、高于上下侧面的边缘、低于上下侧面的边缘、平齐于上下侧面的边缘；右侧面则正好相反。

进一步，该凹槽结构的后侧背部也开设有第二凹槽，所述第二凹槽与内钢板矩形槽内设置的钢块突起、竖向钢板矩形槽内设置的钢块突起相对应；铅块剪切挤压装置设置于内钢板与竖向钢板之间后，所述第二凹槽中用于容放相应的钢块突起。

进一步，每个竖向钢板的底部各焊接有一块底部端板。作为举例而非限定，还可以在底部端板与竖向钢板的连接部位附加加劲肋。

进一步，底部端板与外钢箱的顶部连接在一起。具体的，外钢箱的顶部设置有顶部端板，且顶部端板上开设有顶部端板螺栓孔，底部端板上开设有底部端板螺栓孔，底部端板螺栓孔与顶部端板螺栓孔通过螺栓相连。

安装阻尼墙时，双层内钢板通过水平顶板与上层楼面梁连接，外钢箱通过其底面与下层楼面梁连接。

当该粘滞阻尼墙工作时，上下层梁产生相对位移，竖向钢板与内钢板的相对运动，铅块剪切挤压装置的两个部分发生相对位移铅块受到剪切，铅块剪切挤压装置端部凸起的部位挤压铅块，铅块同时发生剪切与挤压变形迅速屈服耗能。同时内钢板剪切阻尼材料，与铅阻尼器一起工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明是一种铅阻尼器与粘滞阻尼墙结合一体的减震装置。将铅块直接附着于粘滞阻尼墙的内钢板表面，使两种阻尼器形成了一个整体，省去了直接布置铅阻尼器占据的空间，使阻尼墙占用较小的空间灵活布置。铅块剪切挤压装置实现了铅块剪切变形耗能机制和挤压变形机制的同时发生，实现了阻尼墙对结构的加速度和位移的响应的同时控制，增强了铅阻尼器的减震性能。相较于直接将剪切变形模式与挤压变形模式并联的装置，用较少的铅块产生了较大的阻尼力，节约成本，节省了空间。

附图说明

图1显示为本发明实施例提供的双层贴合型铅-粘滞阻尼墙的示意图。

图2显示为本发明实施例提供的图1的1-1剖面示意图。

图3显示为本发明实施例提供的外钢箱的正视图。

图4显示为本发明实施例提供的图3的2-2剖面的示意图。

图5显示为本发明实施例提供的双层内钢板的正视图。

图6显示为本发明实施例提供的图5的3-3剖面的示意图。

图7显示为本发明实施例提供的底部端板的俯视图。

图8显示为本发明实施例提供的竖向钢板的正视图。

图9a显示为本发明实施例提供的钢槽单元正面的示意图。

图9b显示为本发明实施例提供的钢槽单元背面的示意图。

图9c显示为本发明实施例提供的钢槽单元与矩形槽连接的一种3D构造示意图1。

图9d显示为本发明实施例提供的钢槽单元与矩形槽连接一种3D构造示意图2。

图9e显示为本发明实施例提供的铅块单元的侧视图。

图10显示为本发明实施例提供的铅块剪切挤压装置的正视图。

图11a显示为本发明实施例提供的图10的1-1剖面的示意图。

图11b显示为本发明实施例提供的图10的2-2剖面的示意图。

图11c显示为本发明实施例提供的图10的3-3剖面的示意图。

图11d显示为本发明实施例提供的图10的4-4剖面的示意图。

图11e显示为本发明实施例提供的图10的5-5剖面的示意图。

附图标记说明

1双层内钢板、11内钢板螺栓孔、12内钢板矩形槽，2竖向钢板、21长圆孔、22竖向钢板矩形槽，3底部端板、31底部端板螺栓孔，4外钢箱，5粘滞阻尼材料，6铅块剪切挤压装置，61钢槽单元。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“一”、“两”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下将通过具体实施例来对本发明的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙进行详细说明。

实施例

如图1至图11e所示，提供一种双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，包括：双层内钢板1、竖向钢板2、底部端板3、外钢箱4、粘滞阻尼材料5、铅块剪切挤压装置6。

在本实施例中，外钢箱尺寸为750mm×875mm，双层内钢板尺寸为660mm×1000mm。

双层内钢板1包括前后并列设置的两块单钢板，双层内钢板1顶部连接有一块水平顶板，外钢箱4为上部设有开口的空腔结构，双层内钢板1的下部插置于外钢箱4的空腔中，且双层内钢板1底部与外钢箱4内底面留有一小段间隙，以避免两者接触产生较大摩擦力。

进一步，在双层内钢板1的上端部的前后两侧各设置有若干加劲肋；同时，为了保证双层内钢板1在水平方向运动时不出平面运动，在双层内钢板1下部的前后两侧还设置有铁片来约束双层内钢板1。

进一步，外钢箱4与双层内钢板1之间填充有粘滞阻尼材料5。在优选的实施方式中，粘滞阻尼材料5为高粘度粘滞液体，例如可以是高分子化合物，如聚异丁烯。

进一步，为防止外钢箱4钢板屈曲，还可以在其外表面设置加劲肋。

双层内钢板1上部中间位置的前后两侧各连接有一块竖向钢板2，且双层内钢板1与竖向钢板2之间均设置有用于容放铅块剪切挤压装置6的开槽。

具体的，竖向钢板2的左右两端各自开设一个水平布置的长圆孔21，两个长圆孔21之间开设有竖向钢板矩形槽22，竖向钢板矩形槽22内设置有矩形的钢块凸起；对应于竖向钢板2左右两端的长圆孔21，在双层内钢板1的两块单钢板上均开设有内钢板内螺纹螺栓孔11，内钢板内螺纹螺栓孔11与对应的长圆孔21之间均采用螺钉连接；对应于竖向钢板2的竖向钢板矩形槽22，两块单钢板的外侧均开设有内钢板矩形槽12，内钢板矩形槽12内设置有矩形的钢块凸起；内钢板矩形槽12与竖向钢板矩形槽22闭合后形成用于容放铅块剪切挤压装置6的开槽，开槽中放置铅块剪切挤压装置6。

铅块剪切挤压装置6包括两个相同的钢槽单元61，两个钢槽单元61相互拼接在一起形成具有内部空腔的铅块剪切挤压装置6。

所述钢槽单元61是一个带有不规则突起的边缘的凹槽，从正面看由五部分组成，上围板，下围板，左围板，右围板，底板；其上下的围板是规则的钢板，上下围板的高度相同；左边的围板的高度自上而下是，首先与上围板的高度平齐，然后再高于上围板的高度，其次是低于上围板的高度，最后等于下底板的高度。右围板的形状与左边相同，但是相对于左围板倒置。左右围板的厚度较大。底板的后部有开设有第二凹槽，第二凹槽与竖向钢板矩形槽22以及内钢板矩形槽12内的钢块突起对应。

进一步，每个竖向钢板2的底部各焊接有一块底部端板3。作为举例而非限定，还可以在底部端板3与竖向钢板2的连接部位附加加劲肋。

进一步，底部端板3与外钢箱4的顶部连接在一起。具体的，外钢箱4的顶部设置有顶部端板，且顶部端板上开设有顶部端板螺栓孔，底部端板3上开设有底部端板螺栓孔31，底部端板螺栓孔31与顶部端板螺栓孔通过螺栓相连。

安装阻尼墙时，双层内钢板1通过水平顶板与上层楼面梁7连接，外钢箱4通过其底面与下层楼面梁8连接。

当该粘滞阻尼墙工作时，上下层梁产生相对位移，竖向钢板与内钢板发生相对运动，竖向钢板剪切粘滞阻尼材料。铅块剪切挤压装置的两个部分发生相对位移铅块受到剪切，铅块剪切挤压装置端部凸起的部位挤压铅块，铅块同时发生剪切与挤压变形迅速屈服耗能。同时内钢板剪切阻尼材料，与铅阻尼器一起工作。

与传统粘滞阻尼墙相比，该发明在不增加阻尼墙体积的情况下，增大了粘滞阻尼墙的阻尼力与耗能能力。

对于简单的将铅阻尼器与粘滞阻尼墙组合使用，会使阻尼墙占用额外的空间，且双层钢板粘滞阻尼墙在连接铅阻尼器时会出现加工困难的问题。而本发明将铅阻尼器与粘滞阻尼墙结合在一起设计，节省了铅阻尼器占用的空间，简化了加工工序，节约成本；同时，采用铅块剪切挤压装置实现了铅块同时发生挤压与剪切变形，产生了比单一变形模式的铅阻尼更大的阻尼力，增大了铅阻尼器对铅块的利用利率，耗能效果也更好。实现了对结构的加速度与位移响应的同时控制。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：包括双层内钢板(1)、竖向钢板(2)、底部端板(3)、外钢箱(4)、粘滞阻尼材料(5)、铅块剪切挤压装置(6)；

所述双层内钢板(1)包括前后并列设置的两块单钢板，所述外钢箱(4)为上部设有开口的空腔结构，所述双层内钢板(1)的下部插置于外钢箱(4)的空腔中，且所述双层内钢板(1)底部与所述外钢箱(4)内底面留有一小段间隙；所述的外钢箱(4)与所述双层内钢板(1)之间填充所述粘滞阻尼材料(5)；

所述双层内钢板(1)上部的前后两侧各连接有一块竖向钢板(2)，且双层内钢板(1)与竖向钢板(2)之间均设置有用于容放铅块剪切挤压装置(6)的开槽，所述开槽中设置铅块剪切挤压装置(6)；

所述竖向钢板(2)的底部焊接有一块底部端板(3)，所述底部端板(3)与外钢箱(4)的顶部连接在一起。

2.根据权利要求1所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述竖向钢板(2)的左右两端各自开设有水平布置的长圆孔(21)，对应于所述长圆孔(21)，在所述双层内钢板(1)的单钢板上开设有内钢板内螺纹螺栓孔(11)，所述内钢板内螺纹螺栓孔(11)与对应的长圆孔(21)之间均采用螺钉连接。

3.根据权利要求1所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述竖向钢板(2)上开设有竖向钢板矩形槽(22)；对应于所述竖向钢板矩形槽(22)，在单钢板的外侧开设有内钢板矩形槽(12)；所述内钢板矩形槽(12)与竖向钢板矩形槽(22)闭合后形成用于容放铅块剪切挤压装置(6)的开槽；

所述开槽的水平方向长度大于铅块剪切挤压装置(6)的水平方向长度，为铅块剪切挤压装置提供足够的水平位移行程。

4.根据权利要求3所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述竖向钢板矩形槽(22)和内钢板矩形槽(12)内分别设置有钢块突起。

5.根据权利要求4所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述铅块剪切挤压装置(6)包括两个相同的钢槽单元(61)，两个钢槽单元(61)相互拼接在一起形成具有内部空腔的铅块剪切挤压装置(6)；

所述钢槽单元(61)为前侧开放的凹槽结构，所述凹槽结构的左右两侧面具有相同的不规则形状，且左右两侧面互为倒置互补关系设置，两个钢槽单元(61)相互拼接在一起形成具有内部空腔的中空四棱柱结构。

6.根据权利要求5所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述凹槽结构的后侧背部开设有第二凹槽，第二凹槽与竖向钢板矩形槽(22)、内钢板矩形槽(12)内设置的钢块突起对应。

7.根据权利要求1所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述外钢箱(4)的顶部设置有顶部端板，且顶部端板上开设有顶部端板螺栓孔，所述底部端板(3)上开设有底部端板螺栓孔(31)，所述底部端板螺栓孔(31)与顶部端板螺栓孔通过螺栓相连。

8.根据权利要求1所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙，其特征在于：所述双层内钢板(1)顶部连接有一块水平顶板；

所述的双层钢板贴合型铅-粘滞阻尼墙通过水平顶板与上层楼面梁(7)连接，通过所述外钢箱(4)的底面与下层楼面梁(8)连接。

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