CN111851782A - 一种装配式粘滞阻尼墙及其设计方法 - Google Patents

一种装配式粘滞阻尼墙及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式粘滞阻尼墙及其设计方法，其属于装配式建筑这一技术领域，设计要点在于，左侧装配式墙、右侧装配式墙，左侧装配式墙、右侧装配式墙为相同的结构且对称设置；在左侧装配式墙的竖向板、左侧装配式墙的竖向板之间设置有粘滞阻尼装置；粘滞阻尼装置包括：两侧的外板、中间的升降板、在两侧的外板填充的粘滞阻尼液。采用本申请的装配式钢结构及其设计方法，能够满足设计人员不同的设计性能目标。

Description

一种装配式粘滞阻尼墙及其设计方法
技术领域
本发明涉及装配式建筑等领域，具体涉及一种装配式粘滞阻尼墙及其设计方法。
背景技术
对于建筑结构而言，粘滞阻尼墙的应用研究一直是一个热点。
例如：同济大学的CN106567457A，公开了一种用于建筑钢结构的耗能梁柱节点，由框架梁柱、T形连接件、粘滞摩擦阻尼器、小型工字钢连接件、金属耗能棒等构件组成。梁端的连接自上而下分别为上部T形连接件、框架梁、小型工字钢连接件、粘滞摩擦阻尼器、下部T形连接件，除了粘滞摩擦阻尼器与小型工字钢连接件、下部T形连接件之间是通过强力胶水粘接，其他均为高强螺栓连接；上、下部T形连接件通过高强螺栓与框架柱相连，金属耗能棒从框架梁的下翼缘整个贯穿至下部T形连接件，使用螺母固定。当水平地震力较小时，粘滞摩擦阻尼器能提供一定的抗侧移刚度；当水平地震力较大时，粘滞摩擦阻尼器各层发生相对滑动，带动金属耗能棒发生弯曲变形共同耗能，形成混合耗能体系。该耗能节点构造简单，耗能减震效果明显，且不占用额外空间，适用于各种连接位置。
又如：CN110230402A公开了一种钢结构建筑用粘滞阻尼墙及其安装方法，在安装体积不变的情况下，通过结构的改进，增加阻尼效果。该钢结构建筑用粘滞阻尼墙包括内部钢板、外部钢箱、内衬板和粘滞液体，外部钢箱的插接腔内有内衬板，左右各一，通过旋紧高强度顶丝使得所述内衬板局部向内形成局部形变，内部钢板中下部插接在两内衬板之间的空间内，且在内部钢板的主表面对称设置有若干条复合结构，形成接触式摩擦配合；所述外部钢箱内灌装粘滞材料。本发明技术通过内衬板和内部插板之间的间隙调节，可以形成机械式的摩擦配合，提高抗震效果
然而，上述耗能其无法满足复杂的性能设计目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种装配式粘滞阻尼墙及其设计方法，其克服现有技术的不足。
一种装配式粘滞阻尼墙，其包括：左侧装配式墙、右侧装配式墙(即实施例一至四中的摩擦阻尼墙)，左侧装配式墙、右侧装配式墙为相同的结构且对称设置；在左侧装配式墙的竖向板、左侧装配式墙的竖向板之间设置有粘滞阻尼装置。
进一步，还包括：上梁和下梁，在上梁和下梁之间设置右侧装配式墙，所述右侧装配式墙包括：顶部移动平台、移动单元、摩擦单元；
其中，所述顶部移动平台与上梁固定连接；所述顶部移动平台包括：平台本体，以及横向移动导向空间；所述横向移动导向空间呈“T”字型，包括：左侧导向槽、右侧导向槽、中部移动空间；所述左侧导向槽、右侧导向槽分别设置在中部移动空间的左侧、右侧；所述中间部位设置在左侧导向槽、右侧导向槽之间；
其中，移动单元包括：左横向导杆、右横向导杆、竖向板、第一横向导向构件；竖向板的顶部固定设置有左横向导杆、右横向导杆，左横向导杆、右横向导杆分布设置在左侧导向槽、右侧导向槽内；
第一横向导向构件，包括采用L型杆或者“一”字形杆的第一横向导向构件导向杆、在横向导向构件的右端设置竖向限位轴承以及水平限位轴承、转动柱体；转动柱体包括：水平盘、竖向连接杆、转动柱本体；水平盘设置在竖向限位轴承中，竖向限位轴承包括上、下两个限位构件，所述水平盘设置在上、下两个限位构件之间的空间内；所述水平盘与转动柱本体之间通过竖向连接杆连接成一体；第一横向导向构件导向杆的左端部固定在竖向板的右表面；
其中，所述摩擦单元包括：水平结构体、第一固定块体，在水平结构体的上侧固定设置有第一固定块体；水平结构体与下梁固定连接；
所述转动柱本体与第一固定块体的右侧面接触。
进一步，粘滞阻尼装置包括：两侧的外板、中间的升降板、在两侧的外板填充的粘滞阻尼液；即，两个竖向板的内侧设置有两个外板，升降板设置在两个外板之间；所述外板、竖向板、升降板平行布置；外板与第二结构物固定连接；升降板与2个竖向板均采用铰接杆组件连接，即在升降板的两面以及该面对应的竖向板之间采用铰接杆组件连接；所述铰接杆组件与竖向板、升降板均采用铰接连接；所述铰接杆组件包括若干平行、等长设置的铰接杆；初始状态下，从竖向板到升降板的方向，铰接杆的高度上升；初始状态下，升降板的顶端所处的高度大于粘滞阻尼液的高度。
进一步，还包括：第二固定块体，第一固定块体与第二固定块体对称设置，且第一固定块体与第二固定块体均沿着水平结构体的轴向延伸方向即沿着纵向方向延伸。
进一步，第一固定块体与第二固定块体连接成一体，初始状态下，第一横向导向构件设置在第一固定块体与第二固定块体的中心位置处。
进一步，第二横向导向构件，第一横向导向构件、第二横向导向构件设置在同一高度；竖向板、第一摩擦板沿着纵向延伸，即竖向板、第一摩擦板与左横向导杆处于垂直关系；第一横向导向构件、第二横向导向构件分别设置在竖向板的前部和后部；所述第一横向导向构件与第二横向导向构件对称设置；
所述第一固定块体、第二固定块体对称设置；
初始状态下，第一横向导向构件的转动柱体与第一固定块体的右表面接触；第二横向导向构件的转动柱体与第二固定块体的右表面接触；
第一横向导向构件与第二横向导向构件的对称的中心线称为第一中心线，第一固定块体与第二固定块体对称的中心线称为第二中心线；初始状态下，第一中心线与第二中心线重合。
进一步，所述第一固定块体与第一横向导向构件的转动柱体接触面在水平面的投影为多段折线或者曲线。
进一步，所述第一固定块体与第一横向导向构件的转动柱体接触面在水平面的投影设计为：随着上钢梁与下钢梁的纵向方向相对位移越大，竖向板与第一摩擦板越靠近。
进一步，水平结构体通过竖向杆与下钢梁固定连接。
进一步，移动单元还包括：第一摩擦板、弹簧组件；第一摩擦板与顶部移动平台固定连接，且第一摩擦板分布在竖向板的右侧；
所述第一摩擦板与所述竖向板平行布置，所述第一摩擦板与所述竖向板之间设置有所述弹簧组件；
进一步，摩擦单元还包括：第二摩擦板，在水平结构体的左侧固定设置有第二摩擦板；
初始条件下，转动柱体与第一固定块体的右表面接触，弹簧组件处于受压状态，第一摩擦板与第二摩擦板保持压紧。
进一步，所述第一摩擦板通过竖向杆与顶部移动平台固定连接。
一种装配式粘滞阻尼墙的设计方法，其已知条件是进入阻尼液的面积S-位移x曲线，x表示上梁与下梁的纵向方向的相对位移；其未知条件为：升降板的形状，即不同高度上升降板沿着纵向方向的长度如何变化；
其中纵向方向表示上梁的轴向方向的延伸方向；
升降板初始状态下浸入阻尼液中的面积S0；
w表示初始状态下浸入阻尼液中的升降板以上的高度，初始状态下，升降板与阻尼液齐平的高度为0；
b表示w高度对应的升降板纵向方向的长度；
具体步骤是：
第一，设计转动柱体与固定块体的接触面在水平面的投影曲线形状(本申请的方案仅仅是粘滞阻尼墙时，接触面不需要根据摩擦阻尼的设计来先设计，可直接指定接触面为直线或者其他形式)；
第三，设计升降板的形状，根据下式设计升降板的形状：
Figure BDA0002611409890000041
铰接杆组件的铰接杆的长度设为g；初始状态下，铰接杆组件的倾斜角为β0；
以纵向方向为X方向，以横向方向为Y方向，以初始状态下转动柱体与固定块体接触点为原点建立x-y坐标系，其中，纵向方向为梁的轴向延伸方向；横向方向为与纵向方向相垂直的方向，横向方向与纵向方向构成一水平面；
y＝y(x)表示接触面在水平面投影的曲线。
一种装配式粘滞阻尼墙的设计方法，其已知条件是进入阻尼液的面积S-位移x曲线，x表示上梁与下梁的纵向方向的相对位移；其未知条件为：升降板的形状，即不同高度上升降板沿着纵向方向的长度如何变化；
其中纵向方向表示上梁的轴向方向的延伸方向；
升降板初始状态下浸入阻尼液中的面积S0；
w表示初始状态下浸入阻尼液中的升降板以上的高度，初始状态下，升降板与阻尼液齐平的高度为0；
b表示w高度对应的升降板纵向方向的长度；
具体步骤是：
第二，设计转动柱体与固定块体的接触面在水平面的投影曲线形状；
其已知条件是摩擦力F-第一结构物与第二结构物的纵向相对位移x曲线，其未知条件为：
固定块体与横向导向构件的转动柱体的接触面是何形状；
接触面在水平面的投影：以纵向方向为X方向，以横向方向为Y方向，以初始状态下转动柱体与固定块体接触点为原点建立x-y坐标系，其中，纵向方向为梁的轴向延伸方向；横向方向为与纵向方向相垂直的方向，横向方向与纵向方向构成一水平面；
F-x曲线描述为：
F＝F(x)
接触面在水平面的投影为：
Figure BDA0002611409890000051
其中，μ表示第一摩擦板与第二摩擦板之间的摩擦系数；
k表示弹簧组件的系数；M1表示初始状态下弹簧组件的压力
第三，设计升降板的形状，根据下式设计升降板的形状。
Figure BDA0002611409890000052
铰接杆组件的铰接杆的长度设为g；初始状态下，铰接杆组件的倾斜角为β0。
本发明的优点在于：
第一，本申请的装配式墙，其设计构思与“CN 103335052 A”不同，本申请是：随着位移的增大，阻尼增大；随着位移的减小，阻尼减小。也即，越接近平衡位置，恢复起来越容易(这个思想与CN 103335052A有些接近；但是，通过发明人的研究，摩擦阻尼设计，无法做到CN 103335052A的效果)。
第二，本申请的第一个发明构思是：本申请通过顶部移动平台、移动单元、摩擦单元的设计(三者缺一不可)，实现了随着第一结构物与第二结构物相对位移，而阻尼力不同的设计；特别的，相对位移越大，阻尼越大；而位移越小，阻尼越小。
第三，本申请的第二个发明构思是实施例二的设计(块体设计已另案申请)，第一横向导向构件、第三横向导向构件分别与水平结构体的第一固定块体、第三固定块体配合，使得第一摩擦板与竖向板之间更稳定；第二横向导向构件、第四横向导向构件分别与水平结构体的第二固定块体、第四固定块体配合，使得第一摩擦板与竖向板之间更稳定；具体而言，是为了避免如图9所示的实施例一的问题。
第四，本申请的第三个发明构思是：实施例三的设计。实施例三的设计与实施例一、二均不相同，其将平动改为滚动，第一固定块体与第一横向导向构件导向块的接触面在水平面的投影从实施例一的单一直线，可以换成折线、曲线等；实施例三的设计破除了“接触面在水平面的投影只能是实施例一的单一直线”的问题，其可以满足设计人员更多更复杂的性能设计目标。
对于本申请的权1而言，其包括了图11b的设计：采用实施例一的设计，必须是对称的2个第一横向导向构件以及第二横向导向构件，而采用转动柱体后，只有1个第一横向导向构件也是可行的。
第五，本申请的第四个发明构思是：本申请给出了粘滞-摩擦阻尼墙的设计，
第六，本申请的第五个发明构思是(此构思与实施例一、二的核心构思由于缺乏单一性，因此另案申请)：本申请给出了摩擦阻尼的设计方法，具体而言，一种装配式墙的设计方法，其已知条件是摩擦力F-位移x(第一结构物与第二结构物的纵向相对位移)曲线，其未知条件为：
固定块体与横向导向构件的转动柱体的接触面是何形状；
接触面在水平面的投影：以纵向方向为X方向，以横向方向为Y方向，以初始状态下转动柱体与固定块体接触点为原点建立x-y坐标系；
F-x曲线描述为：
F＝F(x)
接触面在水平面的投影为：
Figure BDA0002611409890000061
其中，μ表示第一摩擦板与第二摩擦板之间的摩擦系数；
k表示弹簧组件的系数；
M1表示初始状态下弹簧组件的压力。
第七，本申请的第六个发明构思是(此构思与实施例一、二的核心构思由于缺乏单一性，因此另案申请)：
本申请给出了粘滞阻尼装置的设计方法，其已知条件是进入阻尼液的面积S-位移x(第一结构物与第二结构物的纵向相对位移)曲线(也即阻尼设计性能目标，工程技术人员根据需要已经设计好不同位移x下浸入阻尼液的升降板的面积为S)，其未知条件为：
升降板的形状，即不同高度上升降板沿着纵向方向的长度如何变化(实质是设计初始状态下，升降板在阻尼液面以上的形状)；
升降板初始状态下浸入阻尼液中的面积S0；
w表示初始状态下浸入阻尼液中的升降板以上的高度，初始状态下，升降板与阻尼液齐平的高度为0；
b表示w高度对应的升降板纵向方向的长度；
首先，设计固定块体与横向导向构件的转动柱体的接触面；
该方法与前述第五个发明构思的方法相同；
其次，b-w有如下关系，基于下式设计升降板的形状：
Figure BDA0002611409890000071
由此可知，对于任意的w都可以求出相对应的b，根据上式能够设计出升降板的形状。
具体而言，先给定任意的w，然后可以求出x，进而能够求出b。
当然，也可以给定任意的x，然后求出对应的w、b。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是实施例一的一种装配式墙的竖向设计示意图。
图2是实施例一的顶部移动平台的设计示意图。
图3是实施例一的移动单元的设计示意图。
图4是实施例一的摩擦单元的设计示意图。
图5是实施例一的竖向板2-2的三维设计示意图。
图6是实施例一的第一摩擦板的三维设计示意图。
图7a是实施例一的一种装配式墙的平面设计示意图。
图7b是实施例一的一种装配式墙的在一个振动循环下的设计示意图。
图8是实施例二的一种装配式墙的竖向设计示意图。
图9是实施例二的竖向板2-2的三维设计示意图。
图10是实施例一的竖向板2-2在受力较大时的示意图。
图11a是实施例三的一种装配式墙的平面设计示意图。
图11b是实施例三的另外一种装配式墙的平面设计示意图。
图12是实施例三的第一、第二横向导向构件的设计示意图。
图13是实施例三的第三、第四横向导向构件的设计示意图。
图14是图11所示的设计的力-位移设计示意图。
图15是实施例三的另外一种形式的装配式墙的平面设计示意图以及其对应的F-x设计图。
图16是是实施例三的另外一种形式的装配式墙的平面设计示意图以及其对应的F-x设计图(F-x呈三段折线形式)。
图17是是实施例三的另外一种形式的装配式墙的平面设计示意图以及其对应的F-x设计图(F-x呈曲线形式)。
图18是实施例四的粘滞阻尼装置叠加摩擦阻尼装置的断面设计示意图。
图19是设置有多组横向导向构件的设计示意图。
附图标记说明如下：
顶部移动平台1、平台本体1-1、左侧导向槽1-2、右侧导向槽1-3、中部移动空间1-4；
移动单元2、左横向导杆2-1-1、右横向导杆2-1-2、竖向板2-2、第一摩擦板2-3、弹簧组件2-4、第一横向导向构件2-5、第一横向导向构件导向杆2-5-1、第一横向导向构件导向块2-5-2、第二横向导向构件2-6、第二横向导向构件导向杆2-6-1、第二横向导向构件导向块2-6-2、第一摩擦板横向导杆2-7；
摩擦单元3、水平结构体3-1、第二摩擦板3-2、第一固定块体3-3、第二固定块体3-4；
竖向限位轴承4-1、水平限位轴承4-2；
转动柱体5、水平盘5-1、竖向连接杆5-2、转动柱本体5-3；
粘滞阻尼装置6、外板6-1、中间的升降板6-2、铰接杆组件6-3。
具体实施方式
实施例一，一种装配式墙，其为摩擦阻尼墙；其设置在第一结构物与第二结构物之间；
第一结构物为上梁，第二结构物为下梁；
包括：顶部移动平台1、移动单元2、摩擦单元3；
其中，顶部移动平台1与第一结构物连接；所述顶部移动平台1包括：平台本体1-1，以及横向移动导向空间；
所述横向移动导向空间呈“T”字型，包括：左侧导向槽1-2、右侧导向槽1-3、中部移动空间1-4；所述左侧导向槽1-2、右侧导向槽1-3分别设置在中部移动空间1-4的左侧、右侧；所述中间部位1-4设置在左侧导向槽1-2、右侧导向槽1-3之间。
其中，移动单元2包括：左横向导杆2-1-1、右横向导杆2-1-2、竖向板2-2、第一摩擦板2-3、弹簧组件2-4、第一横向导向构件2-5、第二横向导向构件2-6；
第一横向导向构件、第二横向导向构件设置在同一高度；
竖向板2-2、第一摩擦板2-3沿着纵向延伸，即竖向板2-2、第一摩擦板2-3与左横向导杆2-1-1处于垂直关系；
第一横向导向构件2-5、第二横向导向构件2-6分别设置在竖向板的前部和后部；
左横向导杆2-1-1、右横向导杆2-1-2均固定设置在竖向板2-2的上方；左横向导杆2-1-1、右横向导杆2-1-2分布在竖向板2-2的左侧、右侧；左横向导杆2-1-1设置在左侧导向槽1-2中，右横向导杆2-1-2设置在右侧导向槽1-3；特别的，如图2所示，左横向导杆2-1-1、右横向导杆2-1-2连接成一体(即处于同一直线)。
所述第一摩擦板2-3与所述竖向板2-2平行布置，且所述第一摩擦板2-3布置在所述竖向板2-2的右侧，所述第一摩擦板2-3与所述竖向板2-2之间设置有所述弹簧组件2-4；
所述第一摩擦板2-3通过竖向杆与顶部移动平台固定连接；
第一横向导向构件2-5，包括第一横向导向构件导向杆2-5-1、第一横向导向构件导向块2-5-2；第一横向导向构件导向杆2-5-1采用L型杆或者“一”字形杆；第一横向导向构件导向杆2-5-1的左端部固定在竖向板2-2的右表面，第一横向导向构件导向杆2-5-1的右端部下侧固定设置有横向导向构件导向块2-5-2；所述第一横向导向构件导向块2-5-2与摩擦单元3的第一固定块体3-3适配；
所述第一固定块体3-3与第一横向导向构件2-5的第一横向导向构件导向块2-5-2接触面沿着纵向方向为倾斜(竖向方向为一竖直面)，即沿着纵向长度前进的方向(即第二横向导向构件2-6指向第一横向导向构件2-5的方向)，第一固定块体3-3与第一横向导向构件导向块2-5-2的接触面与第一摩擦板2-3的距离逐渐增加；
第二横向导向构件2-6，包括第二横向导向构件导向杆2-6-1、第二横向导向构件导向块2-6-2；第二横向导向构件导向杆2-6-1采用L型杆或者“一”字形杆；第二横向导向构件导向杆2-6-1的左端部固定在竖向板2-2的右表面，第二横向导向构件导向杆2-6-1的右端部下侧固定设置有第二横向导向构件导向块2-6-2；所述第二横向导向构件导向块2-6-2与摩擦单元3的第二固定块体3-4适配；
所述第二固定块体3-3与第二横向导向构件2-6的第二横向导向构件导向块2-6-2的接触面沿着纵向方向为倾斜(竖向方向为一竖直面)，即沿着纵向长度后退的方向(即第一横向导向构件2-5指向第二横向导向构件2-6的方向)，第二固定块体3-3与第二横向导向构件导向块2-6-2的接触面与第一摩擦板2-3的距离逐渐增加。
其中，所述摩擦单元3包括：水平结构体3-1、第二摩擦板3-2、第一固定块体3-3、第二固定块体3-4，在水平结构体3-1的左侧固定设置有第二摩擦板3-2，在水平结构体3-1的上侧固定设置有第一固定块体3-3、第二固定块体3-4；
水平结构体3-1通过竖向杆与第二结构物固定连接；
所述第一横向导向构件2-5、第二横向导向构件2-6对称设置；所述第一固定块体3-3、第二固定块体3-4对称设置。
第一横向导向构件2-5与第二横向导向构件2-6的对称的中心线称为第一中心线，第一固定块体3-3与第二固定块体3-4对称的中心线称为第二中心线；初始条件下，第一中心线与第二中心线重合。
初始条件下，弹簧组件2-4处于受压状态，左横向导杆2-1-1的左端部与在左侧导向槽1-2的左端部接触；右横向导杆2-1-2的右端与右侧导向槽1-3的右端的距离为S2，竖向板2-2的右侧距离右侧导向槽1-3的左端部的距离为S1，要满足：S1≥S2
第一固定块体3-3与摩擦单元3的接触面的斜率为a，也即竖向板2-2沿着纵向长度位移量为1时，竖向板2-2沿着横向长度位移量为a。
在初始状态下，弹簧组件2-4给予第一摩擦板2-3与第二摩擦板3-2之间的压力为M1；弹簧组件2-4的弹性系数为k；
则第一结构物与第二结构物的纵向相对位移在x时，第一摩擦板2-3与第二摩擦板3-2之间的摩擦力为：
F＝μ(M1+kax)
从0-x区间内的耗能为：
Figure BDA0002611409890000101
这与常规的摩擦耗能器的形式
Figure BDA0002611409890000102
确实不同，本申请是二次曲线。
从背景技术出发，本申请最大的区别还在于，本申请实现了第二个功能：即随着位移的增大，阻尼效果在增大；随着位移的减小，阻尼效果减小。
实施例二：如图8-9所示，还包括：第三横向导向构件、第四横向导向构件，所述第三横向导向构件与第一横向导向构件的构造相同且相反设置，第四横向导向构件与第二横向导向构件的构造相同且相反设置，第三横向导向构件、第四横向导向构件对称设计，第三横向导向构件、第四横向导向构件设置在同一高度，且均在第一横向导向构件的下方；
第三横向导向构件、第四横向导向构件的横向导向构件导向块向上；
摩擦单元3还包括：第三固定块体、第四固定块体，第三固定块体、第四固定块体均设置在水平结构体3-1的下侧；
第三固定块体与第一固定体的构造相同，第四固定块体与第二固定体的构造相同，
第三横向导向构件与第三固定块体相适配，第四横向导向构件与第四固定块体相适配；
第三固定块体3-3与第三横向导向构件的横向导向构件导向块的接触面沿着纵向方向为倾斜(竖向方向为一竖直面)，即沿着纵向长度前进的方向(即第二横向导向构件2-6指向第一横向导向构件2-5的方向)，第三固定块体与第三横向导向构件的横向导向构件导向块的接触面与第一摩擦板的距离逐渐增加；
第四固定块体与第四横向导向构件的横向导向构件导向块的接触面沿着纵向方向为倾斜(竖向方向为一竖直面)，即沿着纵向长度后退的方向(即第一横向导向构件2-5指向第二横向导向构件2-6的方向)，第四固定块体与第四横向导向构件的横向导向构件导向块的接触面与第一摩擦板的距离逐渐增加。
移动单元2还包括：第一摩擦板横向导杆2-7，所述第一摩擦板2-3的左侧固接有若干第一摩擦板横向导杆2-7；在竖向板上设置有与若干第一摩擦板横向导杆2-7对应的若干通孔，所述第一摩擦板横向导杆2-7与所述通孔适配，所述第一摩擦板横向导杆2-7与所述通孔的表面均为光滑状。
初始状态下，第一摩擦板横向导杆2-7穿过竖向板2-2且在竖向板2-2的左侧留有一定长度。
实施例二的优点在于，第一横向导向构件、第三横向导向构件分别与水平结构体的第一固定块体、第三固定块体配合，使得第一摩擦板与竖向板之间更稳定；具体而言，是为了避免如图9所示的实施例一的问题。
实施例一由于下端是悬臂端，当向右移动时，不可避免的，弹簧组件的上、下部分的伸长量不等，其事实上无法达到设计目标。
也即，实施例一仅仅适用于K较小、a较小的情形。
实施例三，实施例一、二的设计，存在一个问题：横向导向构件与固定块体之间均是块体的结构，即其接触面只能是一平面(平面与纵向方向呈一角度)，横向导向构件与固定块体之间也会存在摩擦。上述问题，虽然能够通过材料(采用光滑的材料)来解决，但是时间一长仍然不利。
移动单元2的第一、第二、第三、第四横向导向构件进行如下设计，即横向导向构件导向块替换为以下设计：
在横向导向构件的右端设置竖向限位轴承4-1以及水平限位轴承4-2；
还包括：转动柱体5，转动柱体5包括：水平盘5-1、竖向连接杆5-2、转动柱本体5-3；
水平盘5-1设置在竖向限位轴承4-1中，竖向限位轴承4-1包括上、下两个限位构件，所述水平盘5-1设置在上、下两个限位构件之间的空间内(水平盘5-1的上、下表面接触有球体，所述球体设置在上、下两个限位构件中)；
所述水平盘5-1与转动柱本体5-3之间通过竖向连接杆5-2连接成一体。
第一、第二横向导向构件而言，水平盘5-1在转动柱本体5-3的上方；
第三、第四横向导向构件而言，水平盘5-1在转动柱本体5-3的下方。
对于实施例三的设计，实施例三相对应的第一、第二、第三、第四固定块体的设计可以是任意形状。
例如，还可以采用实施例一、二的设计。
需要说明的是：实施例一、二的第一、第二、第三、第四横向导向构件的导向构件导向块的端面与水平结构体不接触。
实施例三的第一、第二、第三、第四横向导向构件的转动柱本体的端面与水平结构体也不接触。
实施例三的设计较实施例一有了较大的进步：实施例三的设计可以满足不同的耗能性能目标，如图14所示，可以在小震时(位移较小)采用较小的摩擦力，中震时(位移超过一定值)采用较大的摩擦力，大震时(位移更大时，超过一定值)采用更大的摩擦力，即分级的设计目标。
并且，实施例一的设计是无法完成上述目标的：这里面有两个难题无法克服，一是无法转向，即实施例一的横向导向构件导向块-固定块之间的接触面只能有1个斜率；二是，上述斜率不能太大，即图14中的小震与中震之间的过渡太长。
这些都是实施例三的贡献。
另外，如图15-17所示，也是可行的方案，即摩擦力F-位移x曲线可以根据实际需要来进行设计。
实施例四，实施例一、二、三是单纯的变阻尼力摩擦阻尼墙。其变阻尼的效果依赖于弹簧的弹性系数、横向导向构件导向块-固定块之间的接触面的斜率，这两个重要参数。
特别的，对于实施例一而言，横向导向构件导向块-固定块之间的接触面的斜率必须是一个常数。
上述在研发过程中遇到的问题，激励继续研发。
实施例一或实施例二或实施例三的方案左右对称设计，在两个竖向板之间设置有粘滞阻尼装置6；
粘滞阻尼装置6包括：2侧的外板6-1、中间的升降板6-2、在两侧的外板6-1填充的粘滞阻尼液；
即，两个竖向板的内侧设置有2个外板6-1，升降板设置在2个外板6-1之间；
所述外板、竖向板、升降板平行布置；
外板6-1与第二结构物固定连接；
升降板6-2与2个竖向板均采用铰接杆组件连接，即在升降板6-2的两面以及该面对应的竖向板之间采用铰接杆组件6-3连接；
所述铰接杆组件6-3与竖向板、升降板均采用铰接连接；
所述铰接杆组件6-3包括若干平行、等长设置的铰接杆；
初始状态下，从竖向板到升降板的方向，铰接杆的高度上升；初始状态下，升降板的顶端所处的高度大于粘滞阻尼液的高度。
实施例四的机理是：
当第一结构物从平衡点向第一远离点前进时，第一摩擦板与第二摩擦板之间的摩擦力F-第一结构物与第二结构物的位移x的关系按照图14-17所示的任意一种进行；
即左侧的竖向板向左侧的水平结构体靠近，右侧的竖向板向右侧的水平结构体靠近，升降板下降(铰接杆组件的倾斜程度下降)；
由于升降板与粘滞阻尼液的接触面积增大，从而提高了耗能效果；
当第一结构物从第一远离点回到平衡点时，第一摩擦板与第二摩擦板之间的摩擦力F-第一结构物与第二结构物的位移x的关系按照图14-17所示的任意一种进行；
左侧的竖向板与左侧的水平结构体远离，右侧的竖向板与右侧的水平结构体远离，升降板升高(铰接杆组件的倾斜程度上升)；由于升降板与粘滞阻尼液的接触面积逐渐减小，从而降低了耗能效果；
当第一结构物从平衡点向第二远离点前进时，左侧的竖向板向左侧的水平结构体靠近，右侧的竖向板向右侧的水平结构体靠近，升降板下降(铰接杆组件的倾斜程度下降)；
由于升降板与粘滞阻尼液的接触面积增大，从而提高了耗能效果；
当第一结构物从第二远离点回到平衡点时，左侧的竖向板与左侧的水平结构体远离，右侧的竖向板与右侧的水平结构体远离，升降板升高(铰接杆组件的倾斜程度上升)，由于升降板与粘滞阻尼液的接触面积逐渐减小，从而降低了耗能效果；
也即，实施例四的粘滞阻尼装置的设计也是一样的：结构物的相对位移越大，升降板-粘滞阻尼液的接触面积越大；反之，结构物的相对位移越小，升降板-粘滞阻尼液的接触面积越小；这与实施例一、二、三的构思异曲同工。
铰接杆组件的铰接杆的长度设为g；初始状态下，铰接杆组件6-3的倾斜角为β0；在第一结构物与第二结构物在任意相对位移x下，竖向板的横向移动位移为jX，则可知：铰接杆组件6-3的倾斜角βx如下：
Figure BDA0002611409890000141
由上述可知，g cos β0+j＜g是本申请的必要条件。
升降板在初始状态下，浸入粘滞阻尼液的高度为h0；在第一结构物与第二结构物在任意相对位移x下，升降板浸入粘滞阻尼液的高度为hx：
Figure BDA0002611409890000142
实施例五，一种装配式墙的设计方法，其已知条件是摩擦力F-位移x曲线(也即设计性能目标)，其未知条件为：
固定块体与横向导向构件的转动柱体5的接触面是何形状；
对于上述问题，基于附图15-17的设计，固定块体与横向导向构件的转动柱体5的接触面与设计性能目标F-x曲线之间存在某种关系，即通过设计接触面的具体形状，来实现F-x的设计目标。
接触面在水平面的投影：以纵向方向为X方向，以横向方向为Y方向，以初始状态下，转动柱体与固定块体接触点为原点；
当F-x曲线的形式为：
F＝μ(M1+kax)
接触面在水平面的投影为：
y＝ax
当F-x曲线的形式为：
F＝μ(M1+kbx2)
接触面在水平面的投影为：
y＝bx2
更一般的，F-x曲线描述为：
F＝F(x)
接触面在水平面的投影为：
Figure BDA0002611409890000151
从上式可知，F-x性能曲线，与实际的接触面在水平面的投影曲线形状是相似的。
实施例六，一种装配式墙的设计方法，其已知条件是进入阻尼液的面积S-位移x曲线(也即阻尼设计性能目标，工程技术人员根据需要已经设计好不同位移x下浸入阻尼液的升降板的面积为S)，其未知条件为：
升降板的形状，即不同高度上升降板沿着纵向方向的长度如何变化(实质是设计初始状态下，升降板在阻尼液面以上的形状)(粘滞阻尼装置，其是速度相关型设备，其不仅仅与速度相关、也与设备与阻尼液的接触面积相关；因此，考虑接触面积是关键)。
升降板初始状态下浸入阻尼液中的面积S0；
Figure BDA0002611409890000152
w表示初始状态下浸入阻尼液中的升降板以上的高度(初始状态下，升降板与阻尼液齐平的高度为0)；
b表示w高度对应的升降板纵向方向的长度；
由上式可知，实施例六在设计时，首先要按照实施例五的方案设计，即先设计接触面在水平面的投影曲线形状，然后再设计升降板的形状；
以一个案例说明：
S-X曲线要求为：S＝S0+ex
首先，接触面在水平面的投影曲线形状按照要求设计为：
jx＝y＝ax
其次，求解b-w的关系；
Figure BDA0002611409890000153
此外，
Figure BDA0002611409890000161
对
Figure BDA0002611409890000162
进行微分，由此可得：
Figure BDA0002611409890000163
可知：
Figure BDA0002611409890000164
b、w均是与x相关；
化掉x，可得：
Figure BDA0002611409890000165
根据上式，来设计升降板的性状。
更一般的情形，可推导得出：
Figure BDA0002611409890000166
最后可知：
Figure BDA0002611409890000171
或者：
Figure BDA0002611409890000172
从上式可知，b与w是一一对应的，两者的关系通过中间量x联系在一起。
也即，通过上式可以设计出符合设计目标性能的升降板。
需要说明的是：上述实施例一至六中的上梁、下梁可以是混凝土，也可以是钢。
需要说明的是：上述实施例一至六中左侧导向槽、右侧导向槽的表面设置滚珠，以方便左横向导杆、右横向导杆的移动。
需要说明的是：上述实施例一至六：纵向方向为：梁的轴向延伸方向，水平结构体与梁平行；横向方向为与纵向方向相垂直的方向，横向方向与纵向方向构成一水平面。
需要说明的是：如图19所示：第一横向导向构件、第二横向导向构件构成上部横向导向构件组件，第三横向导向构件、第四横向导向构件构成下部横向导向构件组件；竖向板上可以设置有多组上部横向导向构件组件、多组下部横向导向构件组件；
对应的，水平结构体上设置有与多组上部横向导向构件组件、多组下部横向导向构件组件的固定块体。
需要说明的是，上述的设计对于实施例一至六均适用，并不限于图19的方案。
上述的优势在于，仅仅只有1组上部横向导向构件组件和/或1组下部横向导向构件组件时(上部横向导向构件组件和/或1组下部横向导向构件组件上下对称设置)，弹簧组件受压时在前部和后部刚度不一致。而设置多组上部横向导向构件组件和/或1组下部横向导向构件组件，能够使得竖向板在压缩弹簧时，前部和后部的刚度趋向一致，组件的数量越多，效果越好。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，其包括：左侧装配式墙、右侧装配式墙，左侧装配式墙、右侧装配式墙为相同的结构且对称设置；在左侧装配式墙的竖向板、左侧装配式墙的竖向板之间设置有粘滞阻尼装置。
2.根据权利要求1所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，还包括：上梁和下梁，在上梁和下梁之间设置右侧装配式墙，所述右侧装配式墙包括：顶部移动平台、移动单元、摩擦单元；
其中，所述顶部移动平台与上梁固定连接；所述顶部移动平台包括：平台本体，以及横向移动导向空间；所述横向移动导向空间呈“T”字型，包括：左侧导向槽、右侧导向槽、中部移动空间；所述左侧导向槽、右侧导向槽分别设置在中部移动空间的左侧、右侧；所述中间部位设置在左侧导向槽、右侧导向槽之间；
其中，移动单元包括：左横向导杆、右横向导杆、竖向板、第一横向导向构件；竖向板的顶部固定设置有左横向导杆、右横向导杆，左横向导杆、右横向导杆分布设置在左侧导向槽、右侧导向槽内；
第一横向导向构件，包括采用L型杆或者“一”字形杆的第一横向导向构件导向杆、在横向导向构件的右端设置竖向限位轴承以及水平限位轴承、转动柱体；转动柱体包括：水平盘、竖向连接杆、转动柱本体；水平盘设置在竖向限位轴承中，竖向限位轴承包括上、下两个限位构件，所述水平盘设置在上、下两个限位构件之间的空间内；所述水平盘与转动柱本体之间通过竖向连接杆连接成一体；第一横向导向构件导向杆的左端部固定在竖向板的右表面；
其中，所述摩擦单元包括：水平结构体、第一固定块体，在水平结构体的上侧固定设置有第一固定块体；水平结构体与下梁固定连接；
所述转动柱本体与第一固定块体的右侧面接触。
3.根据权利要求1所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，粘滞阻尼装置包括：两侧的外板、中间的升降板、在两侧的外板填充的粘滞阻尼液；即，两个竖向板的内侧设置有两个外板，升降板设置在两个外板之间；所述外板、竖向板、升降板平行布置；外板与第二结构物固定连接；升降板与2个竖向板均采用铰接杆组件连接，即在升降板的两面以及该面对应的竖向板之间采用铰接杆组件连接；所述铰接杆组件与竖向板、升降板均采用铰接连接；所述铰接杆组件包括若干平行、等长设置的铰接杆；初始状态下，从竖向板到升降板的方向，铰接杆的高度上升；初始状态下，升降板的顶端所处的高度大于粘滞阻尼液的高度。
4.根据权利要求2所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，还包括：第二固定块体，第一固定块体与第二固定块体对称设置，且第一固定块体与第二固定块体均沿着水平结构体的轴向延伸方向即沿着纵向方向延伸。
5.根据权利要求4所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，第一固定块体与第二固定块体连接成一体，初始状态下，第一横向导向构件设置在第一固定块体与第二固定块体的中心位置处。
6.根据权利要求5所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，第二横向导向构件，第一横向导向构件、第二横向导向构件设置在同一高度；竖向板、第一摩擦板沿着纵向延伸，即竖向板、第一摩擦板与左横向导杆处于垂直关系；第一横向导向构件、第二横向导向构件分别设置在竖向板的前部和后部；所述第一横向导向构件与第二横向导向构件对称设置；
所述第一固定块体、第二固定块体对称设置；
初始状态下，第一横向导向构件的转动柱体与第一固定块体的右表面接触；第二横向导向构件的转动柱体与第二固定块体的右表面接触；
第一横向导向构件与第二横向导向构件的对称的中心线称为第一中心线，第一固定块体与第二固定块体对称的中心线称为第二中心线；初始状态下，第一中心线与第二中心线重合。
7.根据权利要求6所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，移动单元还包括：第一摩擦板、弹簧组件；第一摩擦板与顶部移动平台固定连接，且第一摩擦板分布在竖向板的右侧；
所述第一摩擦板与所述竖向板平行布置，所述第一摩擦板与所述竖向板之间设置有所述弹簧组件。
8.根据权利要求7所述的一种装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，摩擦单元还包括：第二摩擦板，在水平结构体的左侧固定设置有第二摩擦板；
初始条件下，转动柱体与第一固定块体的右表面接触，弹簧组件处于受压状态，第一摩擦板与第二摩擦板保持压紧。
9.一种装配式粘滞阻尼墙的设计方法，所述的装配式粘滞阻尼墙为权利要求1所述的装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，其已知条件是进入阻尼液的面积S-位移x曲线，x表示上梁与下梁的纵向方向的相对位移；其未知条件为：升降板的形状，即不同高度上升降板沿着纵向方向的长度如何变化；
其中纵向方向表示上梁的轴向方向的延伸方向；
升降板初始状态下浸入阻尼液中的面积S0；
w表示初始状态下浸入阻尼液中的升降板以上的高度，初始状态下，升降板与阻尼液齐平的高度为0；
b表示w高度对应的升降板纵向方向的长度；
具体步骤是：
第一，设计转动柱体与固定块体的接触面在水平面的投影曲线形状(本申请的方案仅仅是粘滞阻尼墙时，接触面不需要根据摩擦阻尼的设计来先设计，可直接指定接触面为直线或者其他形式)；
第二，设计升降板的形状，根据下式设计升降板的形状：
Figure FDA0002611409880000031
铰接杆组件的铰接杆的长度设为g；初始状态下，铰接杆组件的倾斜角为β0；
以纵向方向为X方向，以横向方向为Y方向，以初始状态下转动柱体与固定块体接触点为原点建立x-y坐标系，其中，纵向方向为梁的轴向延伸方向；横向方向为与纵向方向相垂直的方向，横向方向与纵向方向构成一水平面；
y＝y(x)表示接触面在水平面投影的曲线。
10.一种装配式粘滞阻尼墙的设计方法，所述的装配式粘滞阻尼墙为权利要求8所述的装配式粘滞阻尼墙，其特征在于，其已知条件是进入阻尼液的面积S-位移x曲线，x表示上梁与下梁的纵向方向的相对位移；其未知条件为：升降板的形状，即不同高度上升降板沿着纵向方向的长度如何变化；
其中纵向方向表示上梁的轴向方向的延伸方向；
升降板初始状态下浸入阻尼液中的面积S0；
w表示初始状态下浸入阻尼液中的升降板以上的高度，初始状态下，升降板与阻尼液齐平的高度为0；
b表示w高度对应的升降板纵向方向的长度；
具体步骤是：
第一，设计转动柱体与固定块体的接触面在水平面的投影曲线形状；其已知条件是摩擦力F-第一结构物与第二结构物的纵向相对位移x曲线，其未知条件为：
固定块体与横向导向构件的转动柱体的接触面是何形状；
接触面在水平面的投影：以纵向方向为X方向，以横向方向为Y方向，以初始状态下转动柱体与固定块体接触点为原点建立x-y坐标系，其中，纵向方向为梁的轴向延伸方向；横向方向为与纵向方向相垂直的方向，横向方向与纵向方向构成一水平面；
F-x曲线描述为：
F＝F(x)
接触面在水平面的投影为：
Figure FDA0002611409880000041
其中，μ表示第一摩擦板与第二摩擦板之间的摩擦系数；k表示弹簧组件的系数；M1表示初始状态下弹簧组件的压力；
第二，设计升降板的形状，根据下式设计升降板的形状。
Figure FDA0002611409880000042
铰接杆组件的铰接杆的长度设为g；初始状态下，铰接杆组件的倾斜角为β0。
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