CN113136978A - 一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙 - Google Patents

一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙 Download PDF

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付宇豪
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Abstract

本发明公开了一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙，摇摆墙包括摇摆实体、底座、上圆环、下圆环和多个耗能杆，摇摆实体设置在底座上，底座用于设置在基座上，耗能杆用于连接基座和底座，上圆环设置在底座的底部，上圆环包括多个同心设置的圆环侧壁，上圆环构成多个同心环槽，下圆环用于设置在基座上，下圆环包括多个同心设置的圆环侧壁，下圆环构成多个同心环槽，上圆环的同心环槽与下圆环的同心环槽相互套设连接。摇摆实体通过具有上圆环的底座安装在设置有下圆环的基座上，通过同心环槽和圆环侧壁的相互套设连接实现圆环摇摆机制，实现多个方向摇摆。本发明可广泛应用于建筑技术领域。

Description

一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，特别涉及一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙。
背景技术
框架-摇摆墙结构体系具有一定的转动能力，这是通过放松剪力墙墙脚的转动约束，使墙脚的约束由刚性连接变为铰接连接而形成的。但是目前的技术主要是针对一个方向实现摇摆机制，框架-摇摆墙结构体系的抗震减震性能不佳。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙，所采用的技术方案如下：
本发明所提供的基于圆环摇摆机制的摇摆墙包括摇摆实体、底座、上圆环、下圆环和多个耗能杆，所述摇摆实体设置在所述底座上，所述底座用于设置在基座上，所述耗能杆用于连接基座和所述底座，所述上圆环设置在所述底座的底部，所述上圆环包括多个同心设置的圆环侧壁，所述上圆环构成多个同心环槽，所述下圆环用于设置在基座上，所述下圆环包括多个同心设置的圆环侧壁，所述下圆环构成多个同心环槽，所述上圆环的同心环槽与所述下圆环的同心环槽相互套设连接。
本发明的某些实施例中，所述底座设置为倒置的凸台。
本发明的某些实施例中，摇摆墙包括三维框架，所述摇摆实体设置在所述三维框架中，所述摇摆实体的侧壁与所述三维框架连接。
本发明的某些实施例中，所述摇摆实体通过多个阻尼器与所述三维框架连接。
本发明的某些实施例中，摇摆墙包括基座，所述下圆环设置在所述基座上。
本发明的某些实施例中，所述耗能杆设置为自复位耗能杆。
本发明的实施例至少具有以下有益效果：摇摆实体通过具有上圆环的底座安装在设置有下圆环的基座上，通过同心环槽和圆环侧壁的相互套设连接实现圆环摇摆机制，实现多个方向摇摆。本发明可广泛应用于建筑技术领域。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为底座、耗能杆和基座装配的结构图；
图2为底座的结构图；
图3为耗能杆的结构图；
图4为上圆环的结构图；
图5为下圆环的结构图；
图6为摇摆实体安装在底座上的结构图；
图7为三维框架的结构图；
图8为阻尼器的结构图，第一梁和第二梁设置为工字梁；
图9为图8中第一梁的结构图；
图10为图8中第二梁的结构图；
图11为图8中黏弹性复合体的结构图；
图12为铅棒的结构图；
图13为第一铰接座的结构图；
图14为第二铰接座的结构图；
图15为阻尼器的结构图，第一梁和第二梁设置为方管；
图16为图15中第一梁的结构图；
图17为图15中第二梁的结构图；
图18为图15中黏弹性复合体的结构图。
具体实施方式
下面结合图1至图18详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明涉及一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙，摇摆墙包括摇摆实体700，摇摆实体700可设置为房屋结构的楼梯、墙体、电梯或管道。结合附图，摇摆墙包括底座400，摇摆实体700设置在底座400上，进一步地，摇摆墙包括基座500，底座400用于设置在基座500上，底座400与基座500之间能够摇摆。可以理解的是，摇摆墙包括多个耗能杆600，耗能杆600用于连接基座500和底座400，耗能杆600的两端分别用于连接基座500和底座400。一些示例中，耗能杆600设置为自复位耗能杆。
摇摆墙包括上圆环401和下圆环501，上圆环401设置在底座400的底部，下圆环501用于设置在基座500上。具体地，上圆环401包括多个同心设置的圆环侧壁，上圆环401构成多个同心环槽，下圆环501包括多个同心设置的圆环侧壁，下圆环501构成多个同心环槽，上圆环401的同心环槽与下圆环501的同心环槽相互套设连接。进一步地，以上圆环401或下圆环501上相邻两个圆环侧壁的间距作为同心环槽的宽度，圆环侧壁的厚度小于所在同心环槽的宽度。
可以理解的是，通过圆环侧壁在同心环槽中的移动来实现摇摆墙的圆环摇摆机制，底座400和基座500之间铰接连接，放松了墙脚处的转动约束，释放了摇摆实体700底部的弯矩，解决了摇摆实体700容易损坏的问题，且无需对底座400和基座500之间进行特殊的加固处理。通过设置圆环摇摆机制实现摇摆实体700两个方向摇摆，摇摆实体700可以转动和水平移动，摇摆实体700不再是单独的结构，而是成为一具有较大刚度的结构，无需额外设置和建造摇摆墙，具有自复位能力。
结合附图，底座400设置为倒置的凸台，上圆环401设置在凸台上，耗能杆600的一端与底座400的倾斜侧面连接，具体地，耗能杆600通过螺栓与底座400的侧面连接，可以理解的是，耗能杆600的另一端通过螺栓与基座500连接。
进一步地，摇摆墙包括三维框架800，摇摆实体700设置在三维框架800中，摇摆实体700的侧壁与三维框架800连接。摇摆实体700是贯穿于结构全高的整体型关键构件，三维框架800中的塑性铰在柱和梁之间均匀分布，可使框架结构的各楼层的层间变形和损伤分布保持均匀一致，有效的避免了框架结构易出现层屈服破坏的情况，由此改善了结构的屈服机制和抗震性能。一些示例中，将楼梯、电梯、管道和墙体综合在三维框架800内构成摇摆实体700，从而构成结构体系，而不是单独的摇摆墙。
摇摆实体700通过多个阻尼器与三维框架800连接，阻尼器刚度可调，阻尼器实现摇摆实体700与三维框架800之间的减震调谐，减少结构地震响应。结合附图，阻尼器包括第一梁101和第二梁102，第一梁101的侧面与第二梁102的侧面连接，第二梁102的侧壁设置有若干个腰型孔，各腰型孔的长度方向沿第二梁102的长度方向设置，第一梁101的侧面通过贯穿腰型孔的连接件与第二梁102安装，连接件设置为螺栓。以第一梁101和第二梁102的长度方向为轴向，可以理解的是，第一梁101和第二梁102之间通过连接件贯穿腰型孔连接，以使阻尼器在轴向上能够具有伸缩的自由度，实现摩擦耗能。另外，第一梁101和第二梁102通过连接件安装后，阻尼器具有良好的弯曲强度，实现具有弯曲刚度的自由伸缩，将弯曲承载力和轴向承载力解耦，阻尼器的弯曲承载力是为了保证就结构在正常竖向合作用下建筑结构的使用功能。
进一步地，阻尼器包括球端铰接组件200，阻尼器的两端分别设置有球端铰接组件200，其中一个球端铰接组件200设置在第一梁101的端部，另一个球端铰接组件200设置在第二梁102的端部。可以理解的是，阻尼器的两端分别通过球端铰接组件200与摇摆实体700、三维框架800连接。具体地，球端铰接组件200包括球形端部201、第一铰接座202和第二铰接座203，第一铰接座202和第二铰接座203安装，第一铰接座202和第二铰接座203之间构成用于安装球形端部201的内腔，第二铰接座203设置有可供球形端部201露出的中空部，球形端部201用于与第一梁101或第二梁102的端部连接，从而实现球铰连接，阻尼器的端部能够360度铰接。具体地，球形端部201从第二铰接座203中露出的部分用于与第一梁101或第二梁102的端部焊接。
可以理解的是，装配时，先将球形端部201置于第一铰接座202和第二铰接座203中，第一铰接座202和第二铰接座203通过螺栓紧固后，再将球形端部201与第一梁101或第二梁102焊接。当然，作为替换方案，可将第二铰接座203设置为两个可拆分的对称结构，装配时，球形端部201先焊接在第一梁101或第二梁102的端部，再将第二铰接座203的两部分结构与球形端部201拼装，将第二铰接座203与第一铰接座202安装锁紧。
进一步地，阻尼器包括黏弹性复合体300，黏弹性复合体300设置在第一梁101和第二梁102的侧面之间，第一梁101和第二梁102之间通过黏弹性复合体300连接。可以理解的是，阻尼器包括若干个铅棒301，铅棒301设置在黏弹性复合体300中，黏弹性复合体300上设置有多个贯穿的安装孔，铅棒301设置在安装孔中。
一些示例中，第一梁101设置为工字梁，第二梁102设置为工字梁，可以理解的是，工字梁具有两个翼缘。结合附图，第二梁102的翼缘外侧设置有侧安装部103，侧安装部103中沿第二梁102的长度方向设置有内腔，黏弹性复合体300设置在侧安装部103的内腔中，第一梁101的其中一个翼缘设置在侧安装部103的内腔中，侧安装部103上设置有腰型孔。可以理解的是，黏弹性复合体300的一侧用于与第一梁101的翼缘外侧接触，黏弹性复合体300的另一侧用于与第二梁102的翼缘外侧接触。
具体地，侧安装部103沿第二梁102的长度方向设置有连通内腔与外部的槽，第一梁101的翼缘置于侧安装部103内腔时，第一梁101的腹板穿过侧安装部103的槽。
一些示例中，第一梁101设置为方管，第二梁102设置为方管，第一梁101与第二梁102套接，第一梁101套设在第二梁102中。具体地，第二梁102的两个相对侧面上设置有腰型孔，第二梁102的另外两个相对侧面与第一梁101的侧面之间设置有黏弹性复合体300。第二梁102的两个相对侧面与第一梁101的两个侧面之间实现摩擦耗能，第二梁102的另外两个相对侧面与第一梁101的另外两个侧面之间实现黏弹性耗能。
在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于圆环摇摆机制的摇摆墙，摇摆墙包括摇摆实体(700)，其特征在于：摇摆墙包括
底座(400)，所述摇摆实体(700)设置在所述底座(400)上，所述底座(400)用于设置在基座(500)上；
多个耗能杆(600)，所述耗能杆(600)用于连接基座(500)和所述底座(400)；
上圆环(401)，所述上圆环(401)设置在所述底座(400)的底部，所述上圆环(401)包括多个同心设置的圆环侧壁，所述上圆环(401)构成多个同心环槽；
下圆环(501)，所述下圆环(501)用于设置在基座(500)上，所述下圆环(501)包括多个同心设置的圆环侧壁，所述下圆环(501)构成多个同心环槽；
其中，所述上圆环(401)的同心环槽与所述下圆环(501)的同心环槽相互套设连接。
2.根据权利要求1所述的基于圆环摇摆机制的摇摆墙，其特征在于：所述底座(400)设置为倒置的凸台。
3.根据权利要求1所述的基于圆环摇摆机制的摇摆墙，其特征在于：摇摆墙包括三维框架(800)，所述摇摆实体(700)设置在所述三维框架(800)中，所述摇摆实体(700)的侧壁与所述三维框架(800)连接。
4.根据权利要求3所述的基于圆环摇摆机制的摇摆墙，其特征在于：所述摇摆实体(700)通过多个阻尼器与所述三维框架(800)连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于圆环摇摆机制的摇摆墙，其特征在于：摇摆墙包括基座(500)，所述下圆环(501)设置在所述基座(500)上。
6.根据权利要求1所述的基于圆环摇摆机制的摇摆墙，其特征在于：所述耗能杆(600)设置为自复位耗能杆。
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