CN108952286B - 提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器及制备方法，其中壁式复合阻尼器包括上部结构和下部结构；上部结构和下部结构包括端板、连接板、夹板、肋板、凹槽和铜片；连接板的一端连接端板，连接板的中部位置上设有夹板，连接板与夹板通过高强螺栓连接，连接板的两侧边分别设有肋板，其中肋板的一端与端板接触，肋板的另一端延伸至夹板；夹板的一端的内侧面设有凹槽，凹槽中设有铜片，铜片与连接板摩擦接触；下部结构的构造与上部结构的构造完全相同，下部结构的连接板与上结构的连接板相连接。本发明结构简单、平面尺寸小、厚度薄，安装方便，不受门窗洞口的限制。可广泛用于多层及以上模块化建筑结构。

Description

提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器及制作方法

技术领域

本发明涉及模块化建筑结构领域，具体涉及一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器及制备方法。

背景技术

模块化建筑是将建筑分解成多个三维空间模块，首先在工厂中预制生产各个三维空间模块，然后将其运输至现进行场拼装组合形成模块化建筑。其中各三维空间模块的主体为钢结构，主要采用类似制造汽车等的标准化流水线生产模式，95％的施工作业(包括所有装修以及完整的卫生间和厨房设施)都可以在工厂内完成。模块化结构拼装与传统建筑技术相比可以节约能源达47％以上，降低造价大约30％，缩短工期超过35％，因而得到了广泛地应用。但目前模块化建筑技术主要应用于低层建筑，在多层及以上建筑中的应用屈指可数，其中抗侧力体系是限制模块化建筑技术推广应用的关键因素，例如高层建筑中风、地震等容易产生水平力，从而影响建筑结构，可见，在模块化建筑中抗侧力体系就显得尤为重要。

传统建筑结构抗震是将地震输入的能量通过结构自身(即在建筑结构中设置抗震构件)来耗散，这种做法必定给建筑结构带来一定的损伤，且所需抗震构件的尺寸较大，难以用在模块化建筑结构中。阻尼器是一种耗散能量的装置，其作用机理是将地震输入的能量通过阻尼器吸收和消耗以达到保护结构自身的目的。在结构中施加一定类型和数量的阻尼器可以很好的达到减震效果。因此阻尼器也在建筑、桥梁、铁路等结构工程中得到广泛运用。可见，可以在模块化建筑中设置阻尼器来增强模块化建筑结构的抗侧性。

目前，常用的阻尼器可分为位移相关型阻尼器、速度相关型阻尼器和其他相关型阻尼器。位移相关型阻尼器包括金属阻尼器和摩擦阻尼器。位移相关型阻尼器需要较大的震动条件下才能发挥作用，且由于金属有疲劳效应，因此位移相关型阻尼器在使用时需要保证在风力作用下不发生屈服。速度相关型阻尼器主要有粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器；粘滞阻尼器制作工艺复杂，且粘滞流体易发生渗漏。因此金属阻尼器和粘滞阻尼器不能很好的适用于多层及以上的模块化建筑结构。粘弹性阻尼器大多采用高阻尼橡胶通过硫化与钢板连接，地震作用下易发生扭转撕裂。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器，以解决上述技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器的制作方法，以解决上述技术问题。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器，包括上部结构和下部结构；所述上部结构和所述下部结构包括端板、连接板、夹板、肋板、凹槽和铜片；所述连接板的一端连接所述端板，所述连接板的中部位置上设有夹板，所述连接板与所述夹板通过高强螺栓连接，所述连接板的两侧边分别设有肋板，其中所述肋板的一端与所述端板接触，所述肋板的另一端延伸至所述夹板；所述夹板的一端的内侧面设有凹槽，所述凹槽中设有铜片，所述铜片与所述连接板摩擦接触；

所述下部结构的构造与所述上部结构的构造完全相同，所述下部结构的连接板与所述上结构的连接板相连接。

进一步的，所述上部结构和所述下部结构还包括金属垫片，所述金属垫片设置在所述所述夹板和所述连接板之间，并采用高强螺栓将所述夹板、所述金属垫片以及在所述连接板固定在一起。

进一步的，所述上部结构和所述下部结构还包括加劲肋，所述加劲肋设置在所述连接板与所述肋板之间，其中所述加劲肋的数量为至少一个。

进一步的，所述连接板与所述端板之间、所述连接板与所述肋板之间、以及所述加劲肋与所述连接板之间均采用角焊缝连接。

进一步的，所述上部结构和所述下部结构的连接板上均设有粘弹性高阻尼橡胶材料层，所述下部结构的连接板与所述上结构的连接板通过所述粘弹性高阻尼橡胶材料层相连接。

进一步的，所述凹槽为矩形凹槽。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器及其制作方法，包括如下步骤：

制作所述连接板、所述夹板、所述端板、所述铜片、所述肋板、所述金属垫片和所述加劲肋，其中在制作所述端板、所述连接板、夹板以及金属垫片时分别在所述端板、所述连接板、所述金属垫片以及夹板的一侧上开设螺栓孔；在夹板的另一侧设有凹槽；

制作粘弹性高阻尼橡胶材料层，所述高阻尼橡胶粘弹性材料层采用高阻尼橡胶粘弹性材料制成；

将粘弹性高阻尼橡胶材料层分别设置在所述上部结构和所述下部结构的连接板中间位置；粘弹性高阻尼橡胶材料层通过硫化处理将所述上部结构和所述下部结构的连接板连接成为一体，并通过高强螺栓预压加固；

将所述铜片的一端内嵌于所述凹槽内，所述铜片的另一端凸出所述矩形凹槽一段距离并与所述连接板摩擦接触；

将所述连接板的一端连接所述端板；且在所述连接板上安装所述夹板，所述金属垫片与高强螺栓配套使用，设置于所述连接板与所述夹板之间；

将所述连接板通过角焊缝分别与所述端板和所述外侧肋板连接，且将所述加劲肋与所述连接板通过角焊缝连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过设置在上下连接板之间的高阻尼橡胶的变形可以有效的吸收和耗散震动能量，且耐疲劳性好。

2、本发明中通过设置钢-铜摩擦接触，其最大静摩擦力和滑动摩擦力相差较小，滑动摩擦力的衰减也不大，同样具有良好的耗能性能。两种材料滞回曲线皆饱满，具有良好的弹塑性性能，可形成复合耗能系统。与传统阻尼器相比具有更强的非线性性质，耗能效果比采用单一耗能材料的阻尼器更为明显，能够有效提高多层及以上模块化建筑结构的抗侧性。利用高阻尼橡胶弹性材料层的变形回弹。还可以实现自复位的功能。

3、该装置中连接板和夹板通过高强螺栓连接预压中间橡胶块可以有效防止地震作用下橡胶扭转撕裂的情况。本发明结构简单、平面尺寸小、厚度薄，安装方便，不受门窗洞口的限制。可广泛用于多层及以上模块化建筑结构。

附图说明

图1为实施例1中壁式复合阻尼器与模块连接示意图；

图2为实施例1中壁式复合阻尼器轴测图；

图3为实施例1中壁式复合阻尼器上部结构图；

图4为实施例1中壁式复合阻尼器中粘弹性高阻尼橡胶材料层结构图；

图5为实施例1中壁式复合阻尼器下部结构；

图6为实施例1中壁式复合阻尼器立面图；

图7位实施例1中壁式复合阻尼器侧视图；

图8为实施例1中壁式复合阻尼器1-1剖面图；

图9为实施例1中壁式复合阻尼器2-2剖面图；

图10为实施例1中壁式复合阻尼器3-3剖面图；

图11为实施例1中金属垫片结构图；

图12为实施例1中夹板结构图；

图13为实施例1中连接板结构图；

图14为实施例1中铜片结构图；

图15为实施例1中详图Ⅰ；

图16为实施例1中详图Ⅱ。

1—端板，2—连接板，3—夹板，4—肋板，5—粘弹性高阻尼橡胶材料层，6—加劲肋，7—金属垫片，8—高强螺栓，9—铜片，10-模块上梁，11-模块下梁，12-模块化结构框架，13-螺栓孔，14-角焊缝，15-矩形凹槽

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器，包括上部结构和下部结构，其中上部结构通过高强螺栓与模块化结构框架的模块上梁连接，所述下部结构通过高强螺栓与模块化结构框架的模块下梁连接。

如图2至图14所示，壁式复合阻尼器包括上部结构和下部结构；上部结构包括端板1、连接板2、夹板3、铜片9、肋板4、金属垫片7和加劲肋6，上部结构和下部结构包括端板1、连接板2、夹板3、肋板4、凹槽15和铜片9；连接板2的一端连接端板，靠近连接板2的中部位置上设有夹板3，连接板2的两侧边分别设有肋板4，其中肋板4的一端与端板接触，另一端与与夹板3的中部位置齐平；夹板3的一端的内侧面设有凹槽15，凹槽15中设有铜片9，铜片9与连接板2摩擦接触。下部结构中的部件与下部结构中的部件完全相同，且下部结构的构造与上部结构的构造完全相同，下部结构的连接板与上结构的连接板相连接。如图3所示，上部结构中的连接板2与端板1之间、连接板2与肋板4之间、加劲肋6与连接板2之间均采用角焊缝连接。金属垫片7设置在夹板3和连接板2之间，并采用高强螺栓将夹板3、金属垫片7以及在连接板2固定在一起。

如图5所述，下部结构也包括端板1、连接板2、夹板3、铜片9、肋板4、金属垫片7和加劲肋6，各结构的设置方式与上部结构相同，具体请参考上部结构的安装方式。另外，连接板2与端板1之间、连接板2与肋板4之间、加劲肋6与连接板2之间均采用角焊缝连接。

如2图，上部结构和下部结构中的连接板2的另一端内侧与硫化处理的粘弹性高阻尼橡胶材料层5连接，然后通过粘弹性高阻尼橡胶材料层5使上部结构和下部结构连接成一体。

如3或图5所示，通过高强螺栓将上部结构和下部结构的夹板3的一端、金属垫片7以及连接板2连接在一起，夹板3的另一端内侧(靠近连接板的那一面为内侧)设有矩形凹槽15，矩形凹槽15内嵌铜片9，铜片9分别与上部结构和下部结构中的连接板2摩擦接触。

如2图，粘弹性高阻尼橡胶材料层5通过硫化处理的方式设置上下部结构的连接板之间连接为一体，并通过高强螺栓预压加固。

如图10至图12所示，端板1设有螺栓孔13，连接板2靠近粘弹性高阻尼橡胶材料层5一端也设有螺栓孔13，夹板3一端设有螺栓孔13，靠近粘弹性高阻尼橡胶材料层5一端的内侧面设有矩形凹槽15。

优选地，上部结构和下部结构中的铜片9内嵌在夹板3的矩形凹槽15中，且凸出矩形凹槽15大约3mm长度，并与连接板2摩擦接触.

本实施例提供了一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器及其制作方法，包括如下步骤：

(1)制作连接板、夹板、端板、铜片、肋板、金属垫片和加劲肋，其中在制作端板、连接板、夹板以及金属垫片时分别在端板、连接板、金属垫片以及夹板的一侧上开设螺栓孔；在夹板的另一侧设有凹槽；

(2)制作粘弹性高阻尼橡胶材料层，高阻尼橡胶粘弹性材料层采用高阻尼橡胶粘弹性材料制成；

(3)将粘弹性高阻尼橡胶材料层分别设置在上部结构和下部结构的连接板中间位置；粘弹性高阻尼橡胶材料层通过硫化处理将上部结构和下部结构的连接板连接成为一体，并通过高强螺栓预压加固；

(4)将铜片的一端内嵌于凹槽内，铜片的另一端凸出矩形凹槽一段距离并与连接板摩擦接触；

(5)将连接板的一端连接端板；且在连接板上安装夹板，金属垫片与高强螺栓配套使用，设置于连接板与夹板之间；

(6)将连接板通过角焊缝分别与端板和外侧肋板连接，且将加劲肋与连接板通过角焊缝连接。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器，其特征在于：包括上部结构和下部结构；所述上部结构和所述下部结构包括端板、连接板、夹板、肋板、凹槽和铜片；所述连接板的一端连接所述端板，所述连接板的中部位置上设有夹板；所述连接板与所述夹板通过高强螺栓连接；所述连接板的两侧边分别设有肋板，其中所述肋板的一端与所述端板接触，所述肋板的另一端延伸至所述夹板；所述夹板的一端的内侧面设有凹槽，所述凹槽中设有铜片，所述铜片与所述连接板摩擦接触；

所述下部结构的构造与所述上部结构的构造完全相同，所述下部结构的连接板与所述上部结构的连接板相连接，粘弹性高阻尼橡胶材料层分别设置在所述上部结构和所述下部结构的连接板中间位置；上部结构和下部结构中的连接板的另一端内侧与硫化处理的粘弹性高阻尼橡胶材料层连接，所述上部结构和所述下部结构还包括设置在所述连接板与所述肋板之间的加劲肋；

所述上部结构和所述下部结构还包括金属垫片，所述金属垫片设置在所述夹板和所述连接板之间，并采用高强螺栓将所述夹板、所述金属垫片以及所述连接板固定在一起。

2.根据权利要求1所述的壁式复合阻尼器，其特征在于，所述金属垫片、所述夹板以及所述连接板上均设有螺栓孔。

3.根据权利要求1或2所述的壁式复合阻尼器，其特征在于，所述加劲肋的数量为至少一个。

4.根据权利要求3所述的壁式复合阻尼器，其特征在于，所述连接板与所述端板之间、所述连接板与所述肋板之间、以及所述加劲肋与所述连接板之间均采用角焊缝连接。

5.根据权利要求1或2所述的壁式复合阻尼器，其特征在于，所述上部结构和所述下部结构的连接板上均设有粘弹性高阻尼橡胶材料层，所述下部结构的连接板与所述上部结构的连接板通过所述粘弹性高阻尼橡胶材料层相连接。

6.根据权利要求5所述的壁式复合阻尼器，其特征在于，所述凹槽为矩形凹槽。

7.根据权利要求6所述的壁式复合阻尼器，其特征在于，所述铜片的一端内嵌在夹板凹槽中，另一端凸出所述凹槽一段距离，且与所述连接板摩擦接触。

8.一种权利要求1~7任一项所述用于提高模块化建筑结构抗侧性的壁式复合阻尼器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作所述连接板、所述夹板、所述端板、所述铜片、所述肋板、所述金属垫片和所述加劲肋，其中在制作所述端板、所述连接板、夹板以及金属垫片时分别在所述端板、所述连接板、所述金属垫片以及夹板的一侧上开设螺栓孔；在夹板的另一侧设有凹槽；

制作粘弹性高阻尼橡胶材料层，所述粘弹性高阻尼橡胶材料层采用高阻尼橡胶粘弹性材料制成；

将粘弹性高阻尼橡胶材料层分别设置在所述上部结构和所述下部结构的连接板中间位置；粘弹性高阻尼橡胶材料层通过硫化处理将所述上部结构和所述下部结构的连接板连接成为一体，并通过高强螺栓预压加固；

将所述铜片的一端内嵌于所述凹槽内，所述铜片的另一端凸出矩形的所述凹槽一段距离，且与所述连接板摩擦接触；

将所述连接板的一端连接所述端板；且在所述连接板上安装所述夹板，所述金属垫片与高强螺栓配套使用，设置于所述连接板与所述夹板之间；

将所述连接板通过角焊缝分别与所述端板和外侧的所述肋板连接，且将所述加劲肋与所述连接板通过角焊缝连接。