CN111749354A - 一种用于墙体竖向连接缝的耗能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，包括两个耳板及两个作动板，耳板及作动板水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝处，两个耳板竖向平行设置在两个作动板之间；耳板的一端与其中一个墙体固定连接，另一端与作动板的中间部位通过支点螺栓连接；作动板的一端与耳板的中间部位通过耗能螺栓连接，作动板的另一端通过连接螺栓与另一个墙体固定连接；本发明通过将耳板与作动板通过耗能螺栓及支点螺栓固定连接在一起，通过支点螺栓实现对墙体竖向连接缝之间水平力的有效传递；同时，支点螺栓作为转动中心，通过转动使耗能螺栓发生弯曲和剪切变形，实现对墙体竖向连接缝之间竖向剪力的有效传递；传力途径明确，耗能原理清晰，抗震效果良好。

Description

一种用于墙体竖向连接缝的耗能器

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种用于墙体竖向连接缝的耗能器。

背景技术

地震是目前人类难以预测的重大自然灾害，造成的灾难无法估计，人类在其面前显得非常渺小；随着技术的不断进步，越来越多的手段应用到地震预测及建筑物抗震当中，对于建筑物抗震而言，耗能器由于耗能强及部分或全部构件可更换等优点，有效的保护了结构主要受力构件，其应用越来越广泛；相较于钢结构及钢-混组合结构，混凝土结构延性较差，因此在混凝土结构特定部位中引入适量耗能器，可有效增强结构的抗震性能。

目前，现有的墙体竖向连接缝耗能器大多数采用局部削弱的钢板产生变形耗能，其承载能力较差，传力途径不明确；且耗能器一旦破坏，整个建筑物的受力特征发生改变，对建筑物产生非常不利影响。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，以解决现有的墙体竖向连接缝耗能器，承载能力差，传力途径不明确的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，所述耗能器水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝之间；所述耗能器包括两个耳板、两个作动板、耗能螺栓、支点螺栓及连接螺栓，耳板及作动板水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝处，两个耳板竖向平行设置在两个作动板之间；

耳板的一端与其中一个墙体固定连接，另一端与作动板的中间部位通过支点螺栓连接；作动板的一端与耳板的中间部位通过耗能螺栓连接，作动板的另一端通过连接螺栓与另一个墙体固定连接；耗能螺栓、支点螺栓及连接螺栓平行设置，且位于同一水平面。

进一步的，耳板与作动板之间还设置有填板，填板的中心与支点螺栓的中心重合；填板的一侧与耳板的端部外表面紧贴设置，另一侧与作动板的中间部位内表面紧贴设置。

进一步的，相邻两个墙体竖向连接缝处还设置有相互平行的第一墙体内型钢及第二墙体内型钢；第一墙体内型钢竖向固定在其中一个墙体的端部，第二墙体内型钢竖向固定在另一个墙体的端部；耳板的端部与第一墙体内型钢固定连接，作动板的端部通过连接螺栓与第二墙体内型钢固定连接。

进一步的，耳板与第一墙体内型钢焊接固定，并采用坡口焊缝连接。

进一步的，作动板与第二墙体内型钢之间设置有加强板；加强板的外表面与作动板的端部内表面紧贴设置，加强板的内表面与第二墙体内型钢的侧壁固定连接。

进一步的，耗能螺栓采用软钢制作。

进一步的，支点螺栓及连接螺栓均采用高强螺栓。

进一步的，所述墙体为装配式混凝土墙体、装配式钢结构墙体、装配式组合结构墙体、装配式木结构墙体及现浇结构墙体中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，通过在相邻两个墙体竖向连接缝之间设置耳板及作动板，将耳板与作动板通过耗能螺栓及支点螺栓固定连接在一起，通过支点螺栓实现对墙体竖向连接缝之间水平力的有效传递；同时，支点螺栓作为作动板的转动中心，通过作动板的转动可以使耗能螺栓发生弯曲和剪切变形，并实现了对墙体竖向连接缝之间竖向剪力的有效传递；在弹性阶段耗能螺栓不产生塑性变形或仅有局部部位发生有限塑性变形，基本不吸收能量，用于抵抗墙体竖向连接缝间的剪力；在中震和大震作用下，耗能螺栓将产生较大塑性变形，吸收大量地震能量，并可确保墙体竖向连接缝之间的稳定性，提高了建筑结构的抗震性和安全性；本发明所述的耗能器传力途径明确，耗能原理清晰，能起到良好的抗震效果。

进一步的，通过在耳板与作动板之间设置填板，通过调节填板的厚度改变耗能螺栓的长度，进而改变了耗能螺栓的受力状态，即：当填板厚度为零时，耗能螺栓处于纯剪受力状态；随着填板厚度逐渐增大，耗能螺栓所受弯矩的比例逐渐提高，弯曲变形越来越大，耗能螺栓慢慢由纯剪受力状态变为弯剪受力状态，进而，耗能螺栓的耗能性能也就随之改变，所以，通过改变填板的厚度，就可以实现对耗能器耗能能力的灵活调节，提高了耗能器的适用范围。

进一步的，通过在墙板竖向连接缝设置墙体内型钢，有效提高了墙体接缝端的强度，避免了墙体结构发生破坏。

进一步的，通过在作动板与墙体内型钢之间设置加强板，提高了墙体局部强度，确保了作动板与墙体之间的稳定连接，避免了墙体连接处发生破坏。

进一步的，耗能螺栓采用软钢制作，软钢材料具有良好的耗能能力，且不易产生疲劳破坏，提高了耗能器的使用寿命，耗能能力较高。

进一步的，支点螺栓及连接螺栓均采用高强螺栓，确保了耳板与作动板、作动板与墙体之间的有效连接，连接强度较高；同时，减少了螺栓数量，提高了连接的可靠性。

附图说明

图1为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器的轴测示意图；

图2为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器的俯视图；

图3为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器的正视图；

图4为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器的侧视图；

图5为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器的装配结构示意图；

图6为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器中的耳板与墙体装配结构示意图；

图7为本发明所述的用于墙体竖向连接缝的耗能器中的加强板与墙体装配结构示意图。

其中，1耳板，2作动板，3耗能螺栓，4支点螺栓，5连接螺栓，6填板，7垫圈，8第一墙体内型钢，9第二墙体内型钢，10加强板。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1-7所示，本发明提供了一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，所述耗能器水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝之间；所述耗能器包括两个耳板1、两个作动板2、耗能螺栓3、支点螺栓4、连接螺栓5、两个填板6及两个加强板10。

耳板1及作动板2水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝处，两个作动板2竖向平行设置，两个耳板1竖向平行设置在两个作动板2之间；耳板1的一端与其中一个墙体固定连接，另一端与作动板2的中间部位通过支点螺栓4连接；作动板2的一端与耳板1的中间部位通过耗能螺栓3连接，作动板2的另一端通过连接螺栓5与另一个墙体固定连接；其中，耗能螺栓3、支点螺栓4及连接螺栓5平行设置，且位于同一水平面上。

两个填板6分别设置在两个耳板1与两个作动板2之间，作动板2在其中间部位通过纸垫螺栓4将耳板1及填板6连接在一起，填板6的中心与支点螺栓4的中心重合；填板6的一侧与耳板1的端部外表面紧贴设置，另一侧作动板2的中间部位内表面紧贴设置；支点螺栓4依次贯穿作动板2、填板6及耳板1，将两个作动板2、两个填板6及两个耳板1固定连接在一起。

第一墙体内型钢8及第二墙体内型钢9竖向平行设置在相邻两个墙体竖向连接缝处，第一墙体内型钢8竖向固定在其中一个墙体的端部，第二墙体内型钢9竖向固定在另一个墙体的端部；耳板1的端部与第一墙体内型钢8固定连接，优选的，耳板1与第一墙体内型钢8的端部外表面采用坡口焊缝焊接固定；作动板2的端部通过连接螺栓5与第二墙体内型钢9连接；优选的，作动板2与第二墙体内型钢9之间设置有加强板10；加强板10的外表面与作动板2的端部内表面紧贴设置，加强板10的内表面与第二墙体内型钢9的侧壁通过焊缝固定。

本发明中，耗能螺栓3采用软钢制作，软钢具有良好的塑形变形能力，其含碳量不超过0.20％；优选的，软钢的含碳量不超过0.15％；随着新材料的不断发展，当出现更好的塑性变形能力材料时，可以取代软钢。

本发明中，支点螺栓4及连接螺栓5均采用高强螺栓；所述墙体为装配式混凝土墙体、装配式钢结构墙体、装配式组合结构墙体、装配式木结构墙体及现浇(组合)结构墙体中的一种本发明中，耗能螺栓3、支点螺栓4及连接螺栓5与作动板2之间均设置有垫圈7。

工作原理

本发明所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，通过在相邻两个墙板的竖向连接缝之间设置耳板及作动板，将耳板与作动板通过耗能螺栓及支点螺栓连接在一起，通过连接螺栓将作动板与墙板连接，耳板与墙板之间焊接固定；通过支点螺栓实现对墙体竖向连接缝之间水平力的有效传递；同时，支点螺栓作为耗能器的转动中心，通过转动使耗能螺栓发生弯曲和剪切变形，实现对墙体竖向连接缝之间竖向剪力的有效传递；在弹性阶段耗能螺栓基本不产生塑性变形，基本不吸收能量，用于抵抗墙体竖向连接缝间的剪力；在中震和大震作用下，耗能螺栓将产生较大塑性变形，吸收大量地震能量，并可确保墙体在竖向连接缝处的可靠性，提高了建筑结构的抗震性，安全性高；本发明所述的耗能器传力途径明确，耗能原理清晰，能起到良好的抗震效果；耗能器的耗能能力可以根据建筑物抗震设计要求通过改变填板的厚度和耗能螺栓的直径来灵活调节。

制作过程

步骤1、根据耗能器放样图加工和定制各个零部件，即加工制作两个耳板、两个作动板、两个填板、耗能螺栓、支点螺栓及连接螺栓；

步骤2、利用工厂坡口焊缝将两块耳板连接于竖向缝一侧的第一墙体内型钢端部；

步骤3、在另一墙板的相应位置处开设螺栓连接孔，并按照设计要求设置加强板进行加强处理；通过连接螺栓将作动板安装在第二墙体内型钢的侧壁上；

步骤4、利用支点螺栓和耗能螺栓将各个零部件连接为整体；

步骤5、利用不影响耗能器性能发挥的可以隔音、保温及抗火的材料填充墙体竖向缝。

本发明所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，所述耗能器具有耗能及连接功能，采用坡口焊缝在工厂中将耳板焊接固定在第一墙体内型钢上，耳板的强度等级不低于Q345，且其尺寸应满足设计要求；支点螺栓及连接螺栓均采用高强螺栓，高强螺栓的等级不低于10.9级；耗能螺栓采用软钢加工而成；填板所采用钢材牌号与耳板或作动板相同；加工耗能器各个零件时应符合精度要求，以保证现场安装顺利进行。

本发明所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，不仅能够保证墙体之间在水平方向可靠连接，能有效传递竖向缝处水平作用力，更能够在弹性阶段抵抗竖向缝处剪力，在中震或大震作用阶段，耗能螺栓产生变形，能够消耗大量地震能量，提高了结构的抗震能力，确保了结构的安全性；本发明所述的耗能器可以通过控制填板厚度、耗能螺栓型号和直径调节其耗能性能；与传统耗能器的将耗能性能和承载能力混合在一起不同，本发明所述的耗能器可将其水平方向承载能力与耗能能力有效分开，受力和耗能机理更加明确；本发明所述的耗能器主要应用于装配式混凝土结构体系中，也可以应用于钢结构、木结构、组合结构、现浇结构中，适用范围广，性能稳定，耗能能力良好。

上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，所述耗能器水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝之间；所述耗能器包括两个耳板(1)、两个作动板(2)、耗能螺栓(3)、支点螺栓(4)及连接螺栓(5)，耳板(1)及作动板(2)水平设置在相邻两个墙体竖向连接缝处，两个耳板(1)竖向平行设置在两个作动板(2)之间；

耳板(1)的一端与其中一个墙体固定连接，另一端与作动板(2)的中间部位通过支点螺栓(4)连接；作动板(2)的一端与耳板(1)的中间部位通过耗能螺栓(3)连接，作动板(2)的另一端通过连接螺栓(5)与另一个墙体固定连接；耗能螺栓(3)、支点螺栓(4)及连接螺栓(5)平行设置，且位于同一水平面。

2.根据权利要求1所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，耳板(1)与作动板(2)之间还设置有填板(6)，填板(6)的中心与支点螺栓(4)的中心重合；填板(6)的一侧与耳板(1)的端部外表面紧贴设置，另一侧与作动板(2)的中间部位内表面紧贴设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，相邻两个墙体竖向连接缝处还设置有相互平行的第一墙体内型钢(8)及第二墙体内型钢(9)；第一墙体内型钢(8)竖向固定在其中一个墙体的端部，第二墙体内型钢(9)竖向固定在另一个墙体的端部；耳板(1)的端部与第一墙体内型钢(8)固定连接，作动板(2)的端部通过连接螺栓(5)与第二墙体内型钢(9)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，耳板(1)与第一墙体内型钢(8)焊接固定，并采用坡口焊缝连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，作动板(2)与第二墙体内型钢(9)之间设置有加强板(10)；加强板(10)的外表面与作动板(2)的端部内表面紧贴设置，加强板(10)的内表面与第二墙体内型钢(9)的侧壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，耗能螺栓(3)采用软钢制作。

7.根据权利要求1所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，支点螺栓(4)及连接螺栓(5)均采用高强螺栓。

8.根据权利要求1所述的一种用于墙体竖向连接缝的耗能器，其特征在于，所述墙体为装配式混凝土墙体、装配式钢结构墙体、装配式组合结构墙体、装配式木结构墙体及现浇结构墙体中的一种。

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