CN108952283A - 装配式变刚度横向连接耗能件及安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装配式变刚度横向连接耗能件，属于建筑结构抗震技术领域。本发明涉及一种装配式变刚度横向连接耗能件，包括耗能区、提升区及连接剪力墙的左右连接端板，左右连接端板通过螺栓连接剪力墙，所述提升区包含若干钢板，相邻钢板前后设有屈曲约束板，通过螺栓与钢板连接，相邻钢板之间设有间隙，提升区还设有阀值控制装置。该装配式变刚度横向连接耗能件，是一种能够实现剪力墙构件横向可靠螺栓连接、易装配、可拆卸的变刚度耗能连接件，并且采用耗能区钢板外置，提升区钢板内置的构造方法，保证阻尼器在小震及中震作用下首先是软钢进行屈服耗能，提升区钢板不参与工作，在大震及超大震作用下，提升区钢板才开始工作并且提升结构的性能。

Description

装配式变刚度横向连接耗能件及安装方法
技术领域
本发明涉及装配式变刚度横向连接耗能件，属于建筑结构抗震技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的迅速发展，复杂类型的高层以及超高层建筑结构越来越多，这对抗震技术的要求以及结构的耐久性抗震性提出了新的挑战，而组合剪力墙因其具备更高的承载力和变形能力，已经广泛应用于结构体系中，但是剪力墙结构在侧向力以及竖向力的作用下，弯曲变形较大，若墙体开竖缝，则竖向接触面会产生相对剪切滑移变形，在大震及超大震下，结构抗侧刚度及承载力会持续下降并出现倒塌的问题，因此考虑在剪力墙形变集中位置处增设耗能承载装置，而耗能装置与相邻两片剪力墙的横向连接若采用焊接连接会引起巨大的残余变形及残余应力。
目前大部分剪切耗能型阻尼器是以单一类型的剪切屈服阻尼器为主，当阻尼器屈服后强度不在有所提升，不具备承载力及刚度下降后，再提高的能力，同时也不能兼具耗能、承载、刚度跃升及耗能承载分功能设计的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有剪力墙横向连接件存在的上述缺陷，提出了具有阀值可控以及二次整合刚度跃升功能的装配式变刚度横向连接耗能件，实现相邻剪力墙横向无焊缝全螺栓可靠连接并且易拆卸易安装的功能。
本发明是采用以下的技术方案实现的：
一种装配式变刚度横向连接耗能件，包括耗能区、提升区及连接剪力墙的左右连接端板，左右连接端板通过高强约束拉杆螺栓连接剪力墙，所述提升区包含若干钢板，相邻钢板前后设有屈曲约束板，通过螺栓与钢板连接，相邻钢板之间设有间隙，提升区还设有阀值控制装置。所述提升区螺栓均为高强螺栓。
所述耗能区采用屈服点较低的软钢板，所述提升区采用普通屈服点或屈服点较高的强钢板。
所述耗能区钢板采用软钢或不锈钢材料，提升区钢板采用普通钢或高强钢钢板。
所述耗能区钢板位于提升区钢板外部两侧。
所述耗能区钢板与螺栓连接板通过螺栓连接，螺栓连接板与左右连接端板焊接。
所述提升区钢板分为上下两块。
所述螺栓连接板位于耗能区钢板的内外两侧，耗能区内侧的螺栓连接板与左右连接端板焊接连接。外侧钢板不与左右连接端板焊接，直接通过螺栓将钢板与螺栓连接板进行固定。
所述阀值控制装置通过提升区钢板上与屈曲约束板连接的螺栓孔实现，相邻钢板的螺栓孔直径不同，一侧钢板上的螺栓孔大于螺杆直径。
所述提升区一侧钢板的螺栓孔与螺杆直径配套，另一侧钢板的螺栓孔直径大于螺杆直径2～3mm。实现阈值调控阻尼器软钢屈服之后在进行刚度的二次提升。
所述左右连接端板上设有与提升区钢板相匹配的滑动轨道。提升区上的滑动轨道目的是防止钢板平面外屈曲。
所述提升区相邻两块钢板分别与一侧的左右连接端板焊接连接，未焊接一侧设有空隙，所述滑动轨道设置于左右连接端板上钢板留有空隙的一侧，并与左右连接端板焊接。
所述耗能区钢板沿竖向并排数量六块且等间距。间距优选15―35mm。
所述耗能区外侧螺栓连接板不与左右连接端板焊接，并且板与板之间留有一定的空隙，该空隙与耗能区钢板之间的间隔等长。
所述提升区钢板与屈曲约束板通过高强螺栓连接。
一种所述装配式变刚度横向连接耗能件的安装方法，步骤如下：
(1)预留螺栓孔：在耗能区钢板、提升区钢板、屈曲约束板和耗能区的螺栓连接板上预留好设计的螺栓孔大小；
(2)焊接钢板：分别将耗能区内侧的螺栓连接板与左右连接端板焊接，提升区钢板各自与左右连接端板的一侧焊接。
(3)螺栓连接：将提升区钢板与前后平行放置屈曲约束板用螺栓连接，再将耗能区钢板与外侧螺栓连接板通过螺栓连接。所述提升区钢板与屈曲约束板之间通过高强螺栓连接。
(4)连接剪力墙：将左右连接端板与两侧组合钢板剪力墙通过高强约束拉杆螺栓连接。
本发明的有益效果是：
(1)该装配式变刚度横向连接耗能件，是一种能够实现剪力墙构件横向可靠螺栓连接、易装配、可拆卸的变刚度耗能连接件，提出一种具有耗能与二次整合刚度提升的新型剪切型阻尼器，并且采用耗能区钢板外置，提升区钢板内置的构造方法；
(2)该装配式变刚度横向连接耗能件，耗能区采用的是低屈服点的软钢制作的耗能钢板，具有较好的延性及较强的变形能力，滞回耗能性能优良，受外界环境影响小，具有制作、安装及更换方便的特点；
(3)该装配式变刚度横向连接耗能件，刚度提升区的阀值控制装置主要是通过在钢板中预留的轨道以及改变钢板中的螺栓孔直径大小的方式，使阻尼器实现分阶段耗散地震能量，保证阻尼器在小震及中震作用下首先是软钢进行屈服耗能，提升区钢板不参与工作，在大震及超大震作用下，提升区钢板才开始工作并且提升结构的性能；
(4)该装配式变刚度横向连接耗能件，刚度提升区钢板位于内部，设置变形阀值，当变形超过阀值后开始工作，使相邻两片剪力墙进入第二阶段共同工作状态，获得抗侧承载力达峰值降后再提高的能力。
(5)该装配式变刚度横向连接耗能件，阻尼器在与剪力墙的可靠连接可以降低剪力墙在地震作用下的损伤；
(6)该装配式变刚度横向连接耗能件，耗能区钢板采用螺栓连接可方便拆卸更换；
(7)该装配式变刚度横向连接耗能件，连接耗能件与剪力墙之间采用高强约束拉杆螺栓连接可方便拆卸更换。
附图说明
图1是本发明立体结构示意图。
图2是本发明俯视结构示意图。
图3是本发明耗能区螺栓连接板结构示意图。
图4是本发明提升区钢板阀值控制装置与屈曲约束板连接结构示意图。
图5是本发明提升区钢板滑动轨道结构示意图。
图6是本发明与组合钢板剪力墙横向可靠性连接结构示意图。
图中：1、组合钢板剪力墙；2、左右连接端板；3、高强约束拉杆螺栓；4、螺栓连接板；5、耗能区钢板；6、螺栓；7、上部钢板；8、下部钢板；9、屈曲约束板；10、高强螺栓；11、上部钢板螺栓孔；12、下部钢板螺栓孔；13、滑动轨道；14、耗能区；15、提升区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种装配式变刚度横向连接耗能件，包括提升区15、耗能区14以及左右连接端板2。耗能区包括软钢耗能区钢板5、螺栓6以及螺栓连接板4。提升区包括上部钢板7、下部钢板8、提升区上部钢板螺栓孔11、提升区下部钢板螺栓孔12、两块前后屈曲约束板9、高强螺栓10以及滑动轨道13。
如图2所示，为本发明俯视结构示意图，阻尼器外侧为耗能区14，提升区15位于阻尼器内侧。耗能区14内侧的螺栓连接板与左右连接端板的高度一致，分布于耗能区钢板的两端并且与左右连接端板焊接，外侧的螺栓连接板之间存有间隔，数量及高度与钢板一致，分布于钢板的左右两端，但不与左右连接端板焊接，钢板5与两侧的螺栓连接板通过螺栓6连接，螺栓连接可以有效避免局部应力集中及残余变形，并且可以实现耗能区软钢的可拆卸更换性能。提升区钢板与前后屈曲约束板通过高强螺栓连接，两块钢板一块与左连接端板焊接，一块与右连接端板焊接，焊接钢板的另一侧与左右连接端板留有一定距离，并在钢板的前后设有可以约束钢板屈曲的滑动轨道13。
如图3所示，为本发明的耗能区连接板的结构示意图，耗能区连接板分布于耗能区软钢左右两端，其中一块连接板与左右连接端板焊接并等高，另一块连接板不与左右连接板2焊接并且板与板之间留有一定的空隙，该空隙与软钢之间的间隔等长，从而保证耗能区钢板有足够的空间变形消散地震输入的能量并且可以对软钢进行拆卸，可更换性能强，符合低碳、节能、绿色、生态和可持续发展的目标。
如图4、5所示，为本发明的提升区15结构示意图，提升区钢板分为两部分：上部钢板7与下部钢板8。两部分钢板与其平行设置的屈曲约束板通过高强螺栓进行连接，而阀值的控制装置是通过钢板的螺栓孔(包括上部钢板螺栓孔11和下部钢板螺栓孔12)实现，两部分钢板的螺栓孔直径大小不一，一块钢板的螺栓孔按照正常设置，另一块钢板的螺栓孔直径设置为比正常直径大2～3mm，从而保证连接耗能件首先是耗能区软钢进行耗能，当软钢屈服之后再进行提升区的刚度二次跃升阶段。图5为提升区钢板的滑动轨道13结构示意图，滑动轨道分别设置于与左右连接端板留有空隙的钢板一侧，进入提升阶段后，上部钢板和下部钢板受力后由于缺少平面约束会发生上部钢板和下部钢板翘曲，而滑动轨道可以有效提升上部钢板和下部钢板的平面约束，保证上部钢板和下部钢板能够充分发挥刚度的二次提升。
新型装配式变刚度横向连接耗能型阻尼器进行了耗能区和提升区分阶段设计，耗能区钢板具备耗能能力并提供初始刚度，损坏后可以拆卸，易更换。刚度提升区钢板设置变形阀值，当变形超过阀值后，相邻两片剪力墙进入第二阶段共同工作状态，获得抗侧承载力达峰值降后再提高的能力。
实施例2
一种所述装配式变刚度横向连接耗能件的安装方法，步骤如下：
(1)预留螺栓孔：在耗能区钢板、提升区钢板、屈曲约束板和耗能区的螺栓连接板上、预留好设计的螺栓孔大小；
(2)焊接钢板：分别将耗能区内侧的螺栓连接板与左右连接端板焊接，提升区钢板各自与左右连接端板焊接。
(3)螺栓连接：将提升区钢板与前后平行放置屈曲约束板用高强螺栓连接，再将耗能区钢板与外侧螺栓连接板通过螺栓连接。
(4)连接剪力墙：将左右连接端板与两侧组合钢板剪力墙1通过高强约束拉杆螺栓3连接。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：包括耗能区(14)、提升区(15)及连接剪力墙的左右连接端板(2)，左右连接端板(2)通过高强约束拉杆螺栓(3)连接剪力墙，所述提升区(15)包含若干钢板，相邻钢板前后设有屈曲约束板(9)，通过螺栓与钢板连接，相邻钢板之间设有间隙，提升区(15)还设有阀值控制装置。
2.根据权利要求1所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述提升区(15)钢板分为上下两块。
3.根据权利要求1所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述耗能区(14)包括若干钢板，通过螺栓连接板(4)与左右连接端板(2)连接。
4.根据权利要求3所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述螺栓连接板(4)位于耗能区钢板(5)的内外两侧，耗能区(14)内侧的螺栓连接板(4)与左右连接端板(2)焊接连接。
5.根据权利要求1所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述阀值控制装置通过提升区(15)钢板上与屈曲约束板(9)连接的螺栓孔实现，相邻钢板的螺栓孔直径不同，一侧钢板上的螺栓孔大于螺杆直径。
6.根据权利要求1所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述提升区(15)一侧钢板的螺栓孔与螺杆直径配套，另一侧钢板的螺栓孔直径大于螺杆直径2～3mm。
7.根据权利要求1所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述左右连接端板(2)上设有与提升区(15)钢板相匹配的滑动轨道(13)。
8.根据权利要求1所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述提升区(15)相邻两块钢板分别与一侧的左右连接端板(2)焊接连接，未焊接一侧设有空隙，所述滑动轨道(13)设置于左右连接端板(2)上钢板留有空隙的一侧。
9.根据权利要求4所述的装配式变刚度横向连接耗能件，其特征在于：所述耗能区钢板(5)采用软钢或不锈钢材料，提升区(15)钢板采用普通钢或高强钢钢板。
10.根据权利要求4-9所述的装配式变刚度横向连接耗能件的安装方法，其特征在于：步骤如下：
(1)预留螺栓孔：在耗能区钢板(5)、提升区(15)钢板、屈曲约束板(9)和耗能区(14)的螺栓连接板(4)上、预留好设计的螺栓孔大小；
(2)焊接钢板：分别将耗能区(14)内侧的螺栓连接板(4)与左右连接端板(2)焊接，提升区(15)钢板各自与左右连接端板(2)焊接；
(3)螺栓连接：将提升区(15)钢板与前后平行放置屈曲约束板(9)用螺栓连接，再将耗能区钢板(5)与外侧螺栓连接板(4)通过螺栓连接；
(4)连接剪力墙：将左右连接端板(2)与两侧组合钢板剪力墙(1)通过高强约束拉杆螺栓(3)连接。
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