CN110469176A - 一种摩擦型连梁阻尼器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦型连梁阻尼器及其使用方法，包括连接件，该连接件包括左连接件和右连接件，分别用于安装在左、右联肢剪力墙之间连梁的中部，且连接连梁的相对两端；约束部，该约束部设置于所述左连接件与所述右连接件之间，用于连接所述左连接件和所述右连接件，所述约束部为平板结构，约束部的其中一侧和左连接件焊接固定，另一侧通过固定螺栓与左连接件固定连接；中部剪切板，该中部剪切板设置于所述右连接件上且贴合在所述约束部的内侧，所述中部剪切板通过蝶形弹簧及连接螺栓与约束部连接。有益效果在于：可对连梁本身、两侧联肢剪力墙构件及底部剪力墙构件进行更好的保护；提供的摩擦力恒定，可限制与其相连的周围结构构件的内力上限，从而降低周边连接构件的设计和施工难度；能够实现震后快速维修和快速恢复功能。

Description

一种摩擦型连梁阻尼器及其使用方法

技术领域

本发明涉及高层剪力墙结构、高层框架剪力结构、核心筒结构的连梁消能减震技术领域，具体涉及一种摩擦型连梁阻尼器及其使用方法。

背景技术

高层建筑大多采用剪力墙、框架-剪力墙、核心筒等结构形式，连梁作为此类结构的第一道防线，其在地震作用下会产生较大的变形，承担着整个结构主要的耗能作用。但由于连梁跨高比较小往往发生剪切破坏，地震作用下损伤破坏严重且耗能效果有限。连梁作为设置耗能元件的理想位置，若将阻尼器设置在连梁处，可以显著改善此类建筑结构的抗震能力。现有技术中，可以设置在连梁位置的阻尼器有金属阻尼器、黏弹性阻尼器等多种类型。

现有技术中，直接在连梁位置安装阻尼器存在以下技术问题：

1、在高烈度区的地震作用下，作为耗能构件的钢筋混凝土连梁受力较大时，其剪压比往往难以满足规范要求，无法保证有效的耗能作用，且震后混凝土连梁无法修复；

2、其他各类连梁阻尼器在屈服后均有明显的超强，极限承载力远大于屈服力，会加大周边连接构件的设计难度；

3、目前各类连梁阻尼器的预埋件基本都采用焊接锚筋及焊接型钢的做法，施工、安装难度极大，其安装往往会对整体的施工进度产生较大影响。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种摩擦型连梁阻尼器，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：提高连梁耗能能力、降低周边连接构件设计难度且震后方便拆卸、修复和更换等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种摩擦型连梁阻尼器，包括连接件，该连接件包括左连接件和右连接件，分别用于安装在左、右剪力墙之间连梁的中部，且连接连梁的相对两端；

约束部，该约束部设置于所述左连接件与所述右连接件之间，用于连接所述左连接件和所述右连接件，所述约束部为平板结构，所述约束部的其中一侧通过焊接固定于左连接件，另一侧通过固定螺栓与左连接件固定连接；

中部剪切板，该中部剪切板设置于所述右连接件上且贴合在所述约束部的内侧，所述中部剪切板通过连接螺栓与约束部连接，且所述中部剪切板上成型有长槽孔，所述连接螺栓贯穿该长槽孔后与所述约束部固定连接，从而使所述中部剪切板可沿该长槽孔做贴合约束部平面的滑动；所述连接螺栓未贯穿中部剪切板一端与所述约束部之间设置有弹性件；所述中部剪切板与所述约束部之间设置有摩擦芯板，摩擦芯板嵌固于所述约束部两侧钢板的内侧。

作为优选，所述左连接件包括竖直设置的左套筒固定板，所述左套筒固定板的一侧表面设置有若干个左连接套筒，另一侧设置有连接所述约束部的连接板；

所述右连接件包括竖直设置的右套筒固定板，所述右套筒固定板的一侧表面设置有若干个右连接套筒，所述中部剪切板垂直设置于所述右套筒固定板的另一侧中部。

作为优选，所述长槽孔设置有两个，且均与所述右套筒固定板相互平行；所述连接螺栓共有四组，且呈矩形分布，每个所述长槽孔均对应贯穿两组连接螺栓。

作为优选，所述约束部共设置有两块，且分别设置于所述中部剪切板的左右两侧。

作为优选，所述约束部为约束钢板，所述约束钢板上成型有配合所述固定螺栓和所述连接螺栓的孔位。

作为优选，所述摩擦芯板共设置由两块，分别嵌固于所述约束部两侧钢板的内侧，且分别贴合所述中部剪切板的两侧表面；该摩擦芯板上成型有配合所述连接螺栓的孔位。

作为优选，所述弹性件为蝶形弹簧。

作为优选，所述摩擦芯板采用采用复合摩擦材料、金属类摩擦材料和聚合物类摩擦材料中的一种或两种制成。

作为优选，所述左连接件与所述右连接件之间设置有包裹约束部和中部剪切板的外封包盒。

一种摩擦型连梁阻尼器的使用方法，包括以下步骤：

a、阻尼器封包，安装前，对阻尼器约束部和中部剪切板（401）采用1mm收口板封闭包裹，内部填塞柔性发泡剂，封包盒外侧固定钢丝网片；

b、锚筋连接，将阻尼器锚固钢筋（9）分别对称设置于阻尼器的两侧，并将阻尼器锚筋（9）的一侧分别于所述左连接件（1）的左连接套筒（101）和所述右连接件（4）的右连接套筒（403）机械连接；阻尼器锚筋（9）远离阻尼器的一端设置端螺母（11）；

c、阻尼器定位，严格按照施工图要求配置相应型号的阻尼器，当模板架设完成后，将阻尼器置于左、右联肢剪力墙（8）中间连梁跨中底模的中心位置，并对中、整平；

d、绑扎连梁钢筋，将阻尼器锚固钢筋（9）与连梁钢筋绑扎连接，同时在左连接套筒（101）和右连接套筒（403）处设置附加钢筋（10）；

e、连梁侧模封闭，当阻尼器定位完成、锚固钢筋（9）和连梁钢筋绑扎固定后，进行连梁侧模架设；

f、复核安装偏差，浇筑前，复核阻尼器的定位偏差，阻尼器沿中心定位轴线的偏差不超过2mm；

h、浇筑混凝土，安装偏差复查验收后，将阻尼器两侧的连梁及联肢剪力墙整体浇筑混凝土。即可完成阻尼器的安装。

综上，本发明的有益效果在于：

1、采用摩擦型连梁阻尼器作为连接件，起滑位移小、初始刚度大、极限变形大，能有效限制连梁的剪力上限，并且在很小变形下（0.5mm及以下）可以产生相对变形进行耗能，同时其极限变形（行程）远大于金属类阻尼器，从而对连梁本身、两侧联肢剪力墙构件及底部剪力墙构件进行更好的保护；

2、摩擦力恒定，当阻尼器受到剪力驱动而相对变形时，可通过自身恒定的摩擦力，限制与其相连的周围结构构件的内力上限，从而降低周边连接构件的设计和施工难度。

3、通过螺栓连接的装配式结构设计，可方便拆卸和更换损坏件，从而实现震后快速维修和快速恢复功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是本发明左连接件的主视结构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是本发明摩擦芯板的俯视结构示意图；

图6是本发明约束钢板的俯视结构示意图；

图7是本发明右连接件的结构示意图；

图8是图7的俯视结构示意图；

图9是本发明的安装结构示意图。

附图标记说明如下：

1、左连接件；101、左连接套筒；102、左套筒固定板；103、连接板；2、固定螺栓；3、约束钢板；4、右连接件；401、中部剪切板；402、长槽孔；403、右连接套筒；404、右套筒固定板；5、蝶形弹簧；6、连接螺栓；7、摩擦芯板；8、剪力墙；9、阻尼器锚筋；10、附加钢筋；11、端螺母。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图8所示，本发明提供了一种摩擦型连梁阻尼器，包括连接件，该连接件包括左连接件1和右连接件4，分别用于安装在左、右剪力墙8之间连梁的中部，且连接连梁的相对两端；

约束部，该约束部设置于左连接件1与右连接件4之间，用于连接左连接件1和右连接件4，约束部为平板结构，其中一侧通过焊接与左连接件1固定连接，另一侧通过固定螺栓2与左连接件1固定连接，约束部共设置有两块，且分别设置于中部剪切板401的左右两侧；约束部为约束钢板3，约束钢板3上成型有配合固定螺栓2和连接螺栓6的孔位，约束钢板3、摩擦芯板7和中部剪切板401的接触面均需要进行防锈处理，以保证后期使用过程中摩擦芯板7能够提供稳定的摩擦系数；

中部剪切板401，该中部剪切板401设置于右连接件4上且贴合在约束部的两块钢板的内侧，中部剪切板401通过连接螺栓6与约束部连接，且中部剪切板401上成型有长槽孔402，连接螺栓6贯穿该长槽孔402后与约束部固定连接，从而使中部剪切板401可沿该长槽孔402做贴合约束部平面的滑动；连接螺栓6未贯穿中部剪切板401一端与所述约束部之间设置有弹性件；弹性件为蝶形弹簧5，其直径大小根据摩擦型连梁阻尼器的摩擦力需求而设置，为了保证蝶形弹簧5的可以长期稳定的工作，其所承受的压应力不能过大，单个蝶形弹簧5的压应力控制在10 MPa -15MPa范围；中部剪切板401与所述约束部之间设置有摩擦芯板7，摩擦芯板7嵌固于所述约束部两侧钢板的内侧，摩擦芯板7和弹性件为本结构的核心元件，摩擦芯板7采用采用复合摩擦材料、金属类摩擦材料和聚合物类摩擦材料中的一种或两种制成，能够提供稳定的摩擦系数，通过连接螺栓6连接弹性件、约束部、摩擦芯板7和中部剪切板401后，由连接螺栓6提供预紧力，预紧力通过力矩扳手的扭矩大小定量控制，可以准确实现摩擦阻尼器的摩擦力，计算公式为，由摩擦板材料实现稳定的摩擦系数， P通过给螺栓施加定量的预紧力实现；

当阻尼器两端所受的剪力达到起滑荷载后，中部剪切板401和摩擦芯板7之间产生相对位移，将结构振动能量通过摩擦力转化成热能耗散掉，从而起到减震效果；

连接螺栓6和固定螺栓2均为高强螺栓，高强螺栓是本装置的必要组成部分，是摩擦芯板7和中部剪切板401之间相互运动产生恒定摩擦力的关键部件。

作为可选的实施方式，左连接件1包括竖直设置的左套筒固定板102，左套筒固定板102的一侧表面设置有若干个左连接套筒101，另一侧设置有连接约束部的连接板103；右连接件4包括竖直设置的右套筒固定板404，右套筒固定板404的一侧表面设置有若干个右连接套筒403，中部剪切板401垂直设置于右套筒固定板404的另一侧中部，左连接套筒101和右连接套筒403均呈两列或者三列设置，且分别均布在左套筒固定板102和右套筒固定板404的侧面，并通过穿孔焊接固定，左连接套筒101和右连接套筒403的设置数量可根据实际产品的摩擦力需求大小而增加或减少；

长槽孔402设置有两个，且均与右套筒固定板404相互平行；连接螺栓6共有四组，且呈矩形分布，每个长槽孔402均对应贯穿两组连接螺栓6，当中部剪切板401和摩擦芯板7之间产生滑动变形时，其变形轨迹沿着长槽孔402走向，由于本装置在工作变形时可能会发生一定的转动，为了避免转动时长槽孔402和连接螺栓6之间发生碰撞，影响摩擦型连梁阻尼器的出力稳定，根据试验结果，长槽孔402的宽度取连接螺栓6直径的1.5倍；

摩擦芯板7共设置由两块，分别嵌固于所述约束部两侧钢板的内侧表面，同时贴合中部剪切板401的两侧表面；该摩擦芯板7上成型有配合连接螺栓6的孔位；

左连接件1与右连接件4之间设置有包裹约束部和中部剪切板401的外封包盒，外封包盒设置于本装置的四周，可确保本装置在运输、吊装、安装及后期混凝土浇筑的过程中，各类杂物及混凝土灰浆无法进入其内部。

如图9所示，一种摩擦型连梁阻尼器的使用方法，包括以下步骤：

a、阻尼器封包，安装前，对阻尼器约束部和中部剪切板401采用1mm收口板封闭包裹，内部填塞柔性发泡剂，封包盒外侧固定钢丝网片；

b、锚筋连接，将阻尼器锚固钢筋9分别对称设置于阻尼器的两侧，并将阻尼器锚筋9的一侧分别于所述左连接件1的左连接套筒101和所述右连接件4的右连接套筒403机械连接；阻尼器锚筋9远离阻尼器的一端设置端螺母11增加锚固效果，预设端螺母11的连接结构为现有技术，在此不做赘述。通过采用机械连接方式，较传统的焊接固定，可方便本装置的运输、现场组装和吊装安装；

c、阻尼器定位，严格按照施工图要求配置相应型号的阻尼器，当模板架设完成后，将阻尼器置于左、右联肢剪力墙8中间连梁跨中底模的中心位置，并对中、整平；

d、绑扎连梁钢筋，将阻尼器锚固钢筋9与连梁钢筋绑扎连接，同时在左连接套筒101和右连接套筒403处设置附加钢筋10，以增强阻尼器两侧的抗剪锚固；

e、连梁侧模封闭，当阻尼器定位完成、锚固钢筋9和连梁钢筋绑扎固定后，进行连梁侧模架设；

f、复核安装偏差，浇筑前，复核阻尼器的定位偏差，阻尼器沿中心定位轴线的偏差不超过2mm；

h、浇筑混凝土，安装偏差复查验收后，将阻尼器两侧的连梁及联肢剪力墙整体浇筑混凝土。即可完成阻尼器的安装。

采用摩擦型连梁阻尼器作为连接件，起滑位移小、初始刚度大、极限变形大，能有效限制连梁的剪力上限，并且在很小变形下可以产生相对变形进行耗能，同时其极限变形远大于金属类阻尼器，从而对连梁本身、两侧联肢剪力墙构件及底部剪力墙构件进行更好的保护；摩擦力恒定，当阻尼器受到剪力驱动而相对变形时，可通过自身恒定的摩擦力，限制与其相连的周围结构构件的内力上限，从而降低周边连接构件的设计和施工难度；通过螺栓连接的装配式结构设计，可方便拆卸和更换损坏件，从而实现震后快速维修和快速恢复功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于，包括：

连接件，该连接件包括左连接件（1）和右连接件（4），分别用于安装在左、右联肢剪力墙（8）之间连梁的中部，且连接连梁的相对两端；

约束部，该约束部设置于所述左连接件（1）与所述右连接件（4）之间，用于连接所述左连接件（1）和所述右连接件（4），所述约束部为平板结构，所述约束部的其中一侧通过焊接固定于左连接件（1），另一侧通过固定螺栓（2）与左连接件（1）固定连接；

中部剪切板（401），该中部剪切板（401）设置于所述右连接件（4）上且贴合在所述约束部的内侧，所述中部剪切板（401）通过连接螺栓（6）与约束部连接，且所述中部剪切板（401）上成型有长槽孔（402），所述连接螺栓（6）贯穿该长槽孔（402）后与所述约束部固定连接，从而使所述中部剪切板（401）可沿该长槽孔（402）方向做贴合约束部平面的滑动；所述连接螺栓（6）未贯穿中部剪切板（401）一端与所述约束部之间设置有弹性件；所述中部剪切板（401）与所述约束部之间设置有摩擦芯板（7），摩擦芯板（7）嵌固于所述约束部两侧钢板的内侧。

2.根据权利要求1所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述左连接件（1）包括竖直设置的左套筒固定板（102），所述左套筒固定板（102）的一侧表面设置有若干个左连接套筒（101），另一侧设置有连接所述约束部的连接板（103）；

所述右连接件（4）包括竖直设置的右套筒固定板（404），所述右套筒固定板（404）的一侧表面设置有若干个右连接套筒（403），所述中部剪切板（401）垂直设置于所述右套筒固定板（404）的另一侧中部。

3.根据权利要求2所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述长槽孔（402）设置有两个，且均与所述右套筒固定板（404）相互平行；所述连接螺栓（6）共有四组，且呈矩形分布，每个所述长槽孔（402）均对应贯穿两组连接螺栓（6）。

4.根据权利要求1所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述约束部共设置有两块约束钢板，且分别设置于所述中部剪切板（401）的两侧。

5.根据权利要求4所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述约束部为约束钢板（3），所述约束钢板（3）上成型有配合所述固定螺栓（2）和所述连接螺栓（6）的孔位。

6.根据权利要求4所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述摩擦芯板（7）共设置由两块，其分别嵌固于所述约束部两侧钢板的内侧，且分别贴合在所述中部剪切板（401）的两侧表面；该摩擦芯板（7）上成型有配合所述连接螺栓（6）的孔位。

7.根据权利要求1所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述弹性件为蝶形弹簧（5）。

8.根据权利要求1所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述摩擦芯板（7）采用采用复合摩擦材料、金属类摩擦材料和聚合物类摩擦材料中的一种或两种制成。

9.根据权利要求1所述一种摩擦型连梁阻尼器，其特征在于：所述左连接件（1）与所述右连接件（4）之间设置有包裹约束部和中部剪切板（401）的外封包盒。

10.根据权利要求1所述一种摩擦型连梁阻尼器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、阻尼器封包，安装前，对阻尼器约束部和中部剪切板（401）采用1mm收口板封闭包裹，内部填塞柔性发泡剂，封包盒外侧固定钢丝网片；

b、锚筋连接，将阻尼器锚固钢筋（9）分别对称设置于阻尼器的两侧，并将阻尼器锚筋（9）的一侧分别于所述左连接件（1）的左连接套筒（101）和所述右连接件（4）的右连接套筒（403）机械连接；阻尼器锚筋（9）远离阻尼器的一端设置端螺母（11）；

c、阻尼器定位，严格按照施工图要求配置相应型号的阻尼器，当模板架设完成后，将阻尼器置于左、右联肢剪力墙（8）中间连梁跨中底模的中心位置，并对中、整平；

d、绑扎连梁钢筋，将阻尼器锚固钢筋（9）与连梁钢筋绑扎连接，同时在左连接套筒（101）和右连接套筒（403）处设置附加钢筋（10）；

e、连梁侧模封闭，当阻尼器定位完成、锚固钢筋（9）和连梁钢筋绑扎固定后，进行连梁侧模架设；

f、复核安装偏差，浇筑前，复核阻尼器的定位偏差，阻尼器沿中心定位轴线的偏差不超过2mm；

h、浇筑混凝土，安装偏差复查验收后，将阻尼器两侧的连梁及联肢剪力墙整体浇筑混凝土，即可完成阻尼器的安装。