CN111980216B - 一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙 - Google Patents

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Abstract

一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙，属于钢结构技术领域，包括环形耗能阻尼器、钢连接板带和边界连接板带；边界连接板带围合形成墙板外框；环形耗能阻尼器分散设于墙板外框内部；相邻环形耗能阻尼器之间、耗能阻尼器与边界连接板带之间通过钢连接板带实现固定，整个墙板等厚设置，并在工厂预制加工完成。本发明结构简单，制备方便，采用多个环形耗能阻尼器组合而成，耗能佳、延性和抗侧性能好，在地震荷载作用下，可以更好的吸收地震能量，保护主体结构少破坏，甚至不破坏，可以作为第一道抗震防线，先于框架破坏，为震后重建起着不可忽视的作用，在全寿命周期内最大限度地节约资源，保护环境，实现绿色建筑理念，适用于高层和抗震设防地区。

Description

一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙
技术领域
本发明涉及工业化钢结构领域，具体涉及一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙。
背景技术
抗震建筑，是指在抗震设防烈度为六度及以上地区必须进行抗震设计建筑。从全球的重大地震灾害调查中可以发现，95%以上的人命伤亡都是因为建筑物受损或倒塌所引致的。探讨建筑物于地震中受损倒塌的原因，并加以防范，从工程上建造经得起强震的抗震建筑是减少地震灾害最直接、最有效的方法。提高建筑物抗震性能，是提高城市综合防御能力的主要措施之一，同时也是防震减灾工作中一项“抗”的主要任务。中国作为一个地震多发国家，为了提高建筑抗震减灾能力、构建可持续发展的城市和社区，当务之急是在结构塑性变形能力、能耗性能、可修复性能等方面尽快提升。
装配式钢板剪力墙结构具有强度高、自重轻、延性好的特性，因此成为抗震性能优良的建筑结构形式，在地震中的受损率远低于其它结构形式，呈现出明显的抗震优势。相比于钢筋混凝土剪力墙结构自重大、施工复杂、施工周期长，受到环境因素影响容易发生开裂，造成结构的刚度下降，装配式钢板剪力墙结构自重轻、运输和施工简捷高效、承载力和刚度稳定。然而装配式钢板剪力墙结构滞回曲线不够饱满，如何将装配式钢板剪力墙结构与减震技术实现良好的融合，是目前亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明目的在于一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙，解决现有钢结构在墙板减震施工应用中耗能效果差、不能有效发挥钢结构强度高、自重轻、延性好的技术优势的技术问题，适用于高层和抗震设防地区。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙，其特征在于：包括环形耗能阻尼器、钢连接板带和边界连接板带；所述边界连接板带围合形成墙板外框；所述环形耗能阻尼器分散设于墙板外框内部；相邻环形耗能阻尼器之间、环形耗能阻尼器与边界连接板带之间通过钢连接板带实现固定。
其中，作为本发明的优选技术方案，所述环形耗能阻尼器、钢连接板带和边界连接板带均为平面钢板结构，且三者共面设置。
进一步优选的，所述环形耗能阻尼器在墙板外框内呈梅花状布置，每个环形耗能阻尼器与上下层相邻的环形耗能阻尼器之间通过钢连接板带连接。
进一步优选的，在相邻三层环形耗能阻尼器中，上层两个环形耗能阻尼器与下层对应的两个环形耗能阻尼器分别设于正方形的四个角部，中间层一个环形耗能阻尼器位于正方形的中心；相应的，所述钢连接板带设于正方形的两个对角线上，分为四段，分别连接在两个环形耗能阻尼器之间。
进一步优选的，所述环形耗能阻尼器为偏平圆环结构，具体内径、外径以及相邻间距依据耗能需求进行确定。
进一步优选的，所述环形耗能阻尼器、钢连接板带和边界连接板带的厚度相等。
进一步优选的，所述钢板剪力墙为矩形；所述边界连接板带围合形成矩形的墙板外框，所述钢连接板带与边界连接板带呈四十五度角固连。
进一步优选的，所述环形耗能阻尼器、钢连接板带和边界连接板带三者一体成形。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
1、本发明结构简单，仅需要环形耗能阻尼器、钢连接板带和边界连接板带三种构造，材料也仅限于钢板，制备方便；
2、本发明采用多个环形耗能阻尼器组合而成，耗能佳、延性和抗侧性能好，在地震荷载作用下，可以更好的吸收地震能量，保护主体结构少破坏，甚至不破坏；
3、本发明钢板剪力墙可以作为第一道抗震防线，先于框架破坏，为震后重建起着不可忽视的作用，在全寿命周期内最大限度地节约资源，保护环境，实现绿色建筑理念。
本发明适宜在地震多发带建造，特别适用于高层和抗震设防地区。
附图说明
图1为本发明涉及的带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙的构造示意图；
图2为本发明涉及的带环形阻尼器的装配式耗能钢板剪力墙正立面Mises应力图；
图3为本发明涉及的带环形阻尼器的装配式耗能钢板剪力墙侧立面Mises应力图；
图4为本发明涉及的带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙的滞回曲线图。
附图标记：1-环形耗能阻尼器，2-钢连接板带，3-边界连接板带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙，其特征在于：包括环形耗能阻尼器1、钢连接板带2和边界连接板带3；边界连接板带3围合形成墙板外框；环形耗能阻尼器1分散设于墙板外框内部；相邻环形耗能阻尼器1之间、环形耗能阻尼器1与边界连接板带3之间通过钢连接板带2实现固定。
环形耗能阻尼器1、钢连接板带2和边界连接板带3均为平面钢板结构，且三者共面设置，环形耗能阻尼器1、钢连接板带2和边界连接板带3在工厂预制焊接形成，或者由一整块钢板切割形成。
环形耗能阻尼器1呈梅花状布置，每个环形耗能阻尼器1与上下层相邻的环形耗能阻尼器1之间通过钢连接板带2连接。钢连接板带2与环形耗能阻尼器1呈45度斜向交替布置连接；的钢连接板带2与边界连接板带3呈45度斜向布置连接，即在上中下三层环形耗能阻尼器1中，上层中的两个环形耗能阻尼器1与下层对应的两个环形耗能阻尼器1分别设于正方形的四个角部，中间层一个环形耗能阻尼器1位于正方形的中心；相应的，钢连接板带2设于正方形的两个对角线上，分为四段，连接在两个环形耗能阻尼器1之间。边界连接板带3围合形成矩形墙板外框，钢连接板带2与边界连接板带3呈四十五度角固连。
环形耗能阻尼器1为偏平圆环结构，内径、外径以及相邻间距依据其设计方法确定。环形耗能阻尼器1、钢连接板带2和边界连接板带3的厚度优选是等同的，但采用的钢材标号可以不一样。边界连接板带3尺寸依据其设计方法确定；钢连接板带2的长度、宽度尺寸依据其设计方法确定；边界连接板带3的长度、宽度尺寸依据其设计方法确定。
此外，本发明板剪力墙的制备包括以下步骤：
步骤一、依据实际需求确定耗能钢板剪力墙的整体尺寸；
步骤二、依据抗侧刚度和耗能需求确定环形耗能阻尼器1的尺寸、布置间距；
步骤三、依据有效约束和支撑确定边界连接板带3的尺寸；
步骤四、整版切割或各构件焊接形成带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙。
本发明采用多个环形耗能阻尼器组合而成，在地震荷载作用下，可以更好的吸收地震能量，保护主体结构少破坏，甚至不破坏；该耗能钢板剪力墙可以作为第一道抗震防线，先于框架破坏，为震后重建起着不可忽视的作用。
如图2-4，设置环形耗能阻尼器1、钢连接板带2和边界连接板带3的厚度均为12mm，剪力墙整体宽度为1950mm，整体高度为2450mm。环形耗能阻尼器1的内径为80mm，外径为150mm，钢连接板带2的宽度为80mm，边界连接板带3的宽度为225mm，建立一个带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙ABAQUS有限元模型。
如图2和图3分别为带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙的正立面和侧立面Mises应力图，从图中看出，环形耗能阻尼器全部进入屈服阶段破坏耗能，钢连接板带大部分进入屈服阶段，边界连接板带大部分进入屈服阶段，同时该剪力墙平面外变形较大。
图4为该剪力墙滞回曲线，其整体较为饱满，耗能性能良好，但仍然存在捏缩现象，这是由于剪力墙的平面外变形较大造成的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙，其特征在于：包括环形耗能阻尼器（1）、钢连接板带（2）和边界连接板带（3）；所述边界连接板带（3）围合形成墙板外框；所述环形耗能阻尼器（1）分散设于墙板外框内部；相邻环形耗能阻尼器（1）之间、环形耗能阻尼器（1）与边界连接板带（3）之间通过钢连接板带（2）实现固定，所述环形耗能阻尼器（1）、钢连接板带（2）和边界连接板带（3）为厚度相同的平面钢板结构；
所述环形耗能阻尼器（1）、钢连接板带（2）和边界连接板带（3）三者共面设置；
所述环形耗能阻尼器（1）为偏平圆环结构；所述环形耗能阻尼器（1）在墙板外框内呈梅花状布置，每个环形耗能阻尼器（1）与上下层相邻的环形耗能阻尼器（1）之间通过钢连接板带（2）连接；在相邻三层环形耗能阻尼器（1）中，上层两个环形耗能阻尼器（1）与下层对应的两个环形耗能阻尼器（1）分别设于正方形的四个角部，中间层一个环形耗能阻尼器（1）位于该正方形的中心；相应的，所述钢连接板带（2）设于正方形的两个对角线上，分为四段，分别连接在两个环形耗能阻尼器（1）之间；所述环形耗能阻尼器（1）、钢连接板带（2）和边界连接板带（3）三者一体成形。
2.根据权利要求1所述的一种带有环形阻尼器的耗能钢板剪力墙，其特征在于：所述钢板剪力墙为矩形；所述边界连接板带（3）围合形成矩形的墙板外框，所述钢连接板带（2）与边界连接板带（3）呈四十五度角固连。
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