CN113089874A - 钢结构建筑用粘滞阻尼墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢结构建筑用粘滞阻尼墙，用于解决现有的粘滞阻尼墙中剪切钢板与钢箱内壁之间的间隙不能有效保持而导致的阻尼效果不稳定的问题。该粘滞阻尼墙，设置在上、下层楼面梁之间，包括钢箱和剪切钢板，剪切钢板具有正面和背面，其中，在正面上以网格状布置有若干滚球安装孔Ⅰ，以及在背面上以网格状布置滚球安装孔Ⅱ，且滚球安装孔Ⅰ内的滚球与正面处的钢箱内壁接触相切，滚球安装孔Ⅱ内的滚球与背面处的钢箱内壁接触相切。本发明通过在剪切钢板的两侧设置滚球或者圆柱滚子滚动体，分别从两侧对剪切钢板进行支撑，对剪切钢板进行导向，使得剪切钢板在钢箱内保持有效的姿态。
Description
技术领域
该发明涉及粘滞阻尼墙技术领域。
背景技术
粘滞阻尼墙是一种新型建筑结构减震消能部件，由日本学者在1986年最先提出，粘滞阻尼墙主要由悬挂在上层楼面的剪切钢板、固定在下层楼面的薄型钢箱、内外钢板之间的高粘度粘滞液体组成，薄型钢箱内灌装高粘性的粘滞材料。
当结构受到风或地震作用时，结构上、下楼层之间产生相对位移或相对速度，从而使得上层内钢板在下层薄型钢箱之中的粘滞材料中运动，导致箱体内的粘滞材料发生剪切变形，通过材料流动时产生的内摩擦力做功来消耗能量，从而减小结构的地震或风响应。
但是这种结构的粘滞阻尼墙在工程应用中会遇到以下问题：由于剪切钢板和钢箱之间存在间隙，该间隙内为高粘度粘滞液体。间隙要保持在适当的距离，以20毫米为佳，这种间隙的存在使得剪切钢板在钢箱中的居中保持存在难度，具体来说，在抗震的过程中，剪切钢板在钢箱中或多或少的偏向一侧，形成扭转力矩，这种扭转对于剪切钢板的状态保持是不利的，无法很好的适应现场要求，导致粘滞阻尼墙的减震耗能效果不能达到预期值。
理论上，剪切钢板的居中保持有利于粘滞阻尼墙性能最佳。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种钢结构建筑用粘滞阻尼墙，用于解决现有的粘滞阻尼墙中剪切钢板与钢箱内壁之间的间隙不能有效保持而导致的阻尼效果不稳定的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
钢结构建筑用粘滞阻尼墙，设置在上、下层楼面梁之间，包括钢箱和剪切钢板，其中，钢箱为上端敞口的容器状结构，具有窄的高粘度粘滞液体填充腔，剪切钢板插入到该填充腔内形成活动连接，其特征在于：
剪切钢板具有正面和背面，其中，在正面上以网格状布置有若干滚球安装孔Ⅰ，以及在背面上以网格状布置滚球安装孔Ⅱ，其中，滚球安装孔Ⅰ的圆心偏心的设置且偏向于正面一侧，滚球安装孔Ⅱ的圆心偏心的设置且偏向于背面一侧，且滚球安装孔Ⅰ内的滚球与正面处的钢箱内壁接触相切，滚球安装孔Ⅱ内的滚球与背面处的钢箱内壁接触相切。
所述剪切钢板为彼此平行的两层设置，以及在两个剪切钢板之间设置隔板，隔板居中的底部固定在钢箱内。
所述剪切钢板上设置有贯通正面和背面的扰流通道。
所述滚球安装孔Ⅰ和滚球安装孔Ⅱ在正投影上彼此交叉的设置。
所述滚球为钢球、陶瓷球或者合金钢球中的一种。
所述滚球为实心或者镂空的球体。
所述滚球的表面设计局部的凹陷，凹陷在钢球的表面均匀的布置，形成凹凸结构。
钢结构建筑用粘滞阻尼墙，设置在上、下层楼面梁之间，包括钢箱和剪切钢板，其中，钢箱为上端敞口的容器状结构，具有窄的高粘度粘滞液体填充腔，剪切钢板插入到该填充腔内形成活动连接，其特征在于：
剪切钢板具有正面和背面，其中，在正面上以网格状布置有若干圆柱滚子安装孔Ⅰ，以及在背面上以网格状布置圆柱滚子安装孔Ⅱ，其中，圆柱滚子安装孔Ⅰ的轴心偏心的设置且偏向于正面一侧，圆柱滚子安装孔Ⅱ的轴心偏心的设置且偏向于背面一侧，且圆柱滚子安装孔Ⅰ内的圆柱滚子滚动体与正面处的钢箱内壁接触相切，圆柱滚子安装孔Ⅱ内的圆柱滚子滚动体与背面处的钢箱内壁接触相切。
所述圆柱滚子滚动体与钢箱内壁之间设置有啮合凹凸结构。
所述剪切钢板上设置有贯通正面和背面的扰流通道。
本发明的有益效果是：
本发明通过在剪切钢板的两侧设置滚球或者圆柱滚子滚动体，分别从两侧对剪切钢板进行支撑，对剪切钢板进行导向，使得剪切钢板在钢箱内保持有效的姿态，解决了现有的粘滞阻尼墙中剪切钢板与钢箱内壁之间的间隙不能有效保持而导致的阻尼效果不稳定的问题。
附图说明
图1为粘滞阻尼墙的立体图。
图2为粘滞阻尼墙的布局图。
图3为图2中A--A剖视图。
图4为图2中B--B剖视图。
图5为钢箱的立体图。
图6为剪切钢板的主视图。
图7为图6中C--C剖视图。
图8为滚球的立体图。
图9为滚球的剖视图。
图10为滚子的立体图。
图11为实施例二的剖视图。
图12为实施例三的剖视图。
图13为实施例四的结构图。
图中：
10钢箱，11粘滞液体填充腔，12补液腔，13隔板，
20剪切钢板，21连接部，22滚球安装孔Ⅰ，23滚球安装孔Ⅱ，24冲孔或者铣削孔，
30盖板，31复合橡胶软体，
40滚球，41凹陷，42啮合凹凸结构，40’圆柱滚子滚动体，
A正面，B背面。
具体实施方式
实施例一
如图1至图9所示，一种粘滞阻尼墙，设置在上、下层楼面梁之间，用以建筑结构的减震消能，通过内部的粘滞材料的粘连作用达到消耗能量的目的。
粘滞阻尼墙，从结构上包括下方的钢箱10和上方的剪切钢板20，其中，钢箱10为上端敞口的容器状结构，具有窄的高粘度粘滞液体填充腔11，剪切钢板插入到该填充腔内形成阻尼关系。当上下层楼面之间发生相对运动时，剪切钢板在高粘度粘滞液体的阻尼作用下，产生耗能的动作，消耗部分震动能量。
钢箱10采用厚度为10mm钢板焊接成型的，在该钢箱的最下端钢板板和竖向钢板之间采用加强肋进行加固，用于提高两者之间的强度。
钢箱10顶部，也就是高端设置有补液腔12，该补液腔的水平截面面积明显的大于填充腔的面积，这种设计使得高粘度粘滞液体在此处形成充足的补液储存。在补液腔的两侧侧壁上设置有螺纹孔，用于和盖板配合。具体来说，在该补液腔的顶部扣合两个组合而成的盖板30，对内部的高粘度粘滞液体进行防尘。
上述的盖板30整体为矩形钢板，通过线切割的方式在中间切割形成长条孔的方式形成的，并一分为二，形成两个子盖板结构，并在中间的长条孔内复合橡胶软体31，对剪切钢板与钢箱之间进行防尘处理。防止阻尼墙工作时发生粘滞液体鼓起、粘结面的消能下降等问题，有效防止阻尼墙的老化。
盖板30通过紧固螺钉进行紧固。
剪切钢板20采用厚钢板制作，具体来说采用厚度为20mm的厚钢板制作，即，该剪切钢板厚度20为钢箱壁厚的两倍。在剪切钢板的顶部，为连接部21，在该连接部通过焊接肋板的方式形成局部的加强，形成由横向和竖向肋板组成的网格状结构，为连接端。
在剪切钢板20上设置滚球安装孔，上述的滚球安装孔以阵列的方式存在，下面进行详细的介绍。
为便于描述，将剪切钢板的两个表面标记为正面A和背面B，其中，在正面A以40mm×40mm的网格状布置滚球安装孔Ⅰ22，以及在背面B以40mm×40mm的网格状布置滚球安装孔Ⅱ23，其中滚球安装孔Ⅰ中的球体自正面一侧装入滚球40，滚球安装孔Ⅱ中的滚球自背面一侧装入，上述的滚球安装在对应的滚球安装孔内，且滚球40在剪切钢板的两侧形成支撑，具体来说滚球的存在使得剪切钢板与钢箱之间保持在稳定的设计范围之内。
上述的滚球安装孔Ⅰ22和滚球安装孔Ⅱ23彼此交叉的设置，即相邻的两个滚球安装孔Ⅰ和滚球安装孔Ⅱ分别朝向正面和背面存在，形成稳定的支撑。
上述的滚球40采用钢球、陶瓷球或者合金钢球中的一种，例如采用钢球，进一步地，在该钢球的表面设计局部的凹陷41，凹陷在钢球的表面均匀的布置，形成凹凸结构，这种凹凸结构在钢球滚动的过程中，增加滚球与粘滞液体之间的阻尼，进一步的提高两者之间的耗能效果。
同时，滚球40的设置增大了与粘滞液体接触的有效面积，在滚球40滚动的过程中，粘滞液体附着在滚球上，并进行有效的流动，增强了阻尼墙的耗能力，且滚球的存在对于剪切钢板的间隔保持具有积极的意义，使阻尼墙性能更稳定。
滚球40的存在，使得阻尼墙的厚度得到有效的控制，并为阻尼墙的薄型化、小型化提供了技术支撑。
实施例二
参考图11，本实施例中，采用双层剪切钢板设置，具体来说，两个剪切钢板20等间距设置，形成有效布置。两个剪切钢板对称设置，以及在两个剪切钢板之间设置隔板13，隔板居中的设置在钢箱10内部的，将钢箱内部的空腔一分为二，形成两个子空腔。
本实施例的设置，在粘滞液体特定的情况下，该阻尼墙的阻尼效果成倍增加。
实施例三
参考图10，本实施例，在实施例一的基础上，将滚球40替换为圆柱滚子滚动体40’，在圆柱滚子滚动体40’上设置凹凸结构，对应的将滚球安装孔替换为圆柱滚子安装凹槽，该凹槽用于安装圆柱滚子滚动体，进一步地，上述的圆柱滚子滚动体以八字的方式倾斜设置在上述的剪切钢板上，形成特殊的布置方式，这种方式有利于在竖直方向和水平方向的耗能效果提升。
进一步地，圆柱滚子滚动体的轴向与水平夹角的大小为15度至30度之间。
当建筑楼层发生相对位移时，剪切钢板在钢箱内的粘滞液体中沿墙体纵向或者横向或者不规则的滑动，产生阻尼力，阻尼力不仅来自剪切钢板与钢箱之间，亦来自圆柱滚子滚动体，提供综合耗能，耗散地震或风荷载输入结构的能量，减少结构的动力反应。
实施例四
上述的钢球或者圆柱滚子滚动体的设置，使得剪切钢板的得到均匀的支撑，因此，在剪切钢板20的主体上，参考图13，具体来说是在剪切钢板上通过冲压或者铣削的方式形成冲孔或者铣削孔24，形成扰流通道，粘滞液体在扰流通道内往复穿梭，延长了粘滞液体的流动路径，提高了粘滞耗能效果。
实施例五
参考图12，本实施例是在实施例三的基础上的改进，具体来说，将圆柱滚子滚动体40’设计为带有啮合齿的结构，具体来说，是在圆柱滚子滚动体的表面设置有沿着周向均匀布置的啮合齿，并在对应的隔板或者钢箱内壁上设置有水平设置的啮合凹凸结构42，用于和上述的圆柱滚子滚动体进行啮合，即，当剪切钢板和钢箱之间相对发生滑动时，实现圆柱滚子滚动体的转动，在转动的过程中，滚动体与粘滞液体之间形成阻尼消耗动作，提高耗能的效果。
实施例六
本实施例中，滚球为镂空的结构，具体来说该滚球为内部镂空，该滚球为铸铁材质，既具有一定的刚度，又具有镂空的特性，该镂空的滚球设置在粘滞液体中，由于滚球位于滚球安装孔内的部分与位于粘滞液体中的部分受到的粘滞拉力不同，所以在剪切钢板相对于钢箱移动的过程中，滚球会形成一个旋转动作，使得阻尼效果得到加强。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.钢结构建筑用粘滞阻尼墙，设置在上、下层楼面梁之间，包括钢箱(10)和剪切钢板(20)，其中，所述钢箱(10)为上端敞口的容器状结构，具有窄的粘滞液体填充腔(11)，所述剪切钢板插入到该填充腔内形成活动连接，其特征在于：
剪切钢板具有正面(A)和背面(B)，其中，在正面(A)上以网格状布置有若干滚球安装孔Ⅰ(22)，以及在背面(B)上以网格状布置滚球安装孔Ⅱ(23)，其中，滚球安装孔Ⅰ(22)的圆心偏心的设置且偏向于正面一侧，滚球安装孔Ⅱ(23)的圆心偏心的设置且偏向于背面一侧，且滚球安装孔Ⅰ(22)内的滚球与正面处的钢箱内壁接触相切，滚球安装孔Ⅱ(23)内的滚球与背面处的钢箱内壁接触相切。
2.根据权利要求1所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述剪切钢板为彼此平行的两层设置，以及在两个剪切钢板之间设置隔板(13)，隔板居中的底部固定在钢箱(10)内。
3.根据权利要求1所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述剪切钢板上设置有贯通正面和背面的扰流通道。
4.根据权利要求1所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述滚球安装孔Ⅰ(22)和滚球安装孔Ⅱ(23)在正投影上彼此交叉的设置。
5.根据权利要求1所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述滚球(40)为钢球、陶瓷球或者合金钢球中的一种。
6.根据权利要求1所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述滚球为实心或者镂空的球体。
7.根据权利要求1所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述滚球的表面设计局部的凹陷(41)，凹陷在钢球的表面均匀的布置，形成凹凸结构。
8.钢结构建筑用粘滞阻尼墙，设置在上、下层楼面梁之间，包括钢箱(10)和剪切钢板(20)，其中，钢箱(10)为上端敞口的容器状结构，具有窄的高粘度粘滞液体填充腔(11)，剪切钢板插入到该填充腔内形成活动连接，其特征在于：
所述剪切钢板具有正面(A)和背面(B)，其中，在正面(A)上以网格状布置有若干圆柱滚子安装孔Ⅰ，以及在背面(B)上以网格状布置圆柱滚子安装孔Ⅱ，其中，圆柱滚子安装孔Ⅰ的轴心偏心的设置且偏向于正面一侧，圆柱滚子安装孔Ⅱ的轴心偏心的设置且偏向于背面一侧，且圆柱滚子安装孔Ⅰ内的圆柱滚子滚动体与正面处的钢箱内壁接触相切，圆柱滚子安装孔Ⅱ内的圆柱滚子滚动体与背面处的钢箱内壁接触相切。
9.根据权利要求8所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述圆柱滚子滚动体与钢箱内壁之间设置有啮合凹凸结构。
10.根据权利要求8所述的钢结构建筑用粘滞阻尼墙，其特征在于，所述剪切钢板上设置有贯通正面和背面的扰流通道。
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