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阻尼中间柱和使用它的阻尼结构

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CN1185391C
CN1185391C CN 02125437 CN02125437A CN1185391C CN 1185391 C CN1185391 C CN 1185391C CN 02125437 CN02125437 CN 02125437 CN 02125437 A CN02125437 A CN 02125437A CN 1185391 C CN1185391 C CN 1185391C
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笠井和彦
中村博志
中田安洋
白井贵志
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笠井和彦
新日本制铁株式会社
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Abstract

一种阻尼中间柱,它通过加强阻尼中间柱与上面和下面的梁之间的接合,提供充足的抵抗强烈地震的水平力的阻力。阻尼中间柱14,供由若干柱1和梁3构成的建筑物或结构使用,它分成由宽缘工字形钢制的上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b,并包括多个内部钢板和外部钢板,内部钢板7b固定在阻尼中间柱部分14b上,而外部钢板7a固定在阻尼中间柱部分14a上。内部和外部钢板以单层或多层形式交替式安置,在它们之间装入一粘弹性构件15,以形成一粘弹性阻尼器17。垂直指向的中间柱部分14a、14b的联接端表面固定在上面的和下面的楼层的梁3a、3b上。另外,每个阻尼中间柱部分14a、14b(亦即,联接件13a、13b)的一边或两边与上面的和下面的楼层的梁3a、3b由角撑19相互联接。

Description

阻尼中间柱和使用它的阻尼结构

技术领域

本发明涉及一种阻尼(减振)中间柱和一种使用这种阻尼柱的阻尼结构,该阻尼结构用来吸收输入的振动能,或者特别是,用来吸收建筑物的框架结构和各种其它结构中的水平力。

背景技术

在这类技术中的常用技术包括下面的(1)-(7):(1)日本未经审查的专利公开No.2000-274108,涉及一种直接联接到上面和下面楼层梁上的粘弹性阻尼器结构,(2)日本未经审查的专利公开No.2000-54680,涉及一种将粘弹性阻尼器安装在上面和下面楼层梁上的详细结构,(3)日本未经审查的专利公开No.2000-73605,涉及用于粘弹性阻尼器的一种叠层钢板的表面形状,(4)日本未经审查的专利公开No.2000-73608,涉及一种用于联接粘弹性阻尼器的技术,(5)日本未经审查的专利公开No.2000-73609,涉及一种用于联接粘弹性阻尼器的技术,(6)日本未经审查的专利公开No.2000-73610,涉及一种用于联接粘弹性阻尼器的技术,和(7)日本未经审查的专利公开No.2000-73611,涉及围绕粘弹性阻尼器的加强。

在上述常规技术中,将参照图23A和23B给出一种情况的说明,在该情况中,作用在上面和下面楼层梁上的水平振动,通过一中间柱传送到粘弹性阻尼器上进行衰减。在图23A和23B中,上面和下面楼层的梁3a、3b及柱1通过柱-梁接合部2相互联接,并且上面和下面楼层的梁3a、3b通过一个阻尼中间柱4相互联接,该阻尼中间柱4在其中间部分处具有一个粘弹性阻尼器6,由此形成建筑物的结构框架。

具体地说,把一个阻尼中间柱4分成上面部分和下面部分,亦即,分成上面的阻尼中间柱部分4a和下面的阻尼中间柱部分4b,上述上面的阻尼中间柱部分4a用其上端固定到上面楼层的梁3a,而下面的阻尼中间柱部分4b用其下端固定到下面楼层的梁3b上。还有,上面的和下面的阻尼中间柱部分4a、4b分别用内部和外部钢板5a、5b固定,这些内部和外部钢板5a、5b以相互间隔开的平行关系把一个叠加在另一个上。把具有一预定厚度的管状粘弹性构件5安排在叠置的平行的内部和外部钢板5a、5b之间的空间中,用于固定上面的和下面的阻尼中间柱部分4a、4b。管状粘弹性构件5用粘合剂保持和固定,从而形成一个粘弹性阻尼器6。

假定具有上述阻尼中间柱4的建筑物结构框架在地震时振动,并且一个水平力沿图23B中的箭头方向施加到梁3a、3b上。该特定的水平力从梁3通过上面的和下面的阻尼中间柱部分4a、4b传送到粘弹性构件5上。水平力通过粘弹性构件5衰减,而同时柱1、上面和下面的梁3a、3b和阻尼中间柱4变形,正如图23B中的虚线所表明的。照这样,振动被逐渐地衰减。

在建筑物的结构框架设计成有一个粘弹性阻尼器装入中间柱中的情况下,由设想的预定震级的地震所产生的水平力和建筑物的阻尼能力通过计算确定。以一种满足这个条件的方式,制造并在中间柱中设置一个粘弹性阻尼器,该粘弹性阻尼器具有一预定值的衰减能力,此衰减能力由粘弹性构件的材料、尺寸和厚度(截面积)决定。然而,常规的阻尼中间柱上面和下面末端部分与上面和下面楼层梁之间的接合结构,由于阻尼中间柱4与上面和下面楼层梁3a、3b之间的接合缺乏对可由地震施加的水平力的承受强度,而产生下面的问题。

具体地说,在图23B中,粘弹性阻尼器6的阻尼作用从阻尼中间柱4经由梁3a、3b传送到柱-梁接合部2上,以便阻尼建筑物的振动。然而,由于阻力中间柱4的上面和下面的末端部分是通过螺栓或焊接简单地固定连接到上面和下面楼层的梁3a、3b上,所以接合强度不足以抵抗较大震级的地震。结果,在阻尼中间柱4和梁3之间的接合部9a在发挥阻尼功能之前不合适地易于断裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型阻尼中间柱和一种应用这种阻尼中间柱的阻尼结构,该阻尼中间柱解决了上述已有技术的问题。

本发明已研究出来以解决上述问题,其要点如下:(1)一种用于具有柱和梁的结构的阻尼中间柱,包括:宽缘工字形钢(即H型钢,下同)制的分别向上和向下的上面和下面的阻尼中间柱部分;多个内部钢板,它们固定在阻尼中间柱部分的其中之一上;多个外部钢板,它们固定在另一个阻尼中间柱部分上,各内部钢板和外部钢板成单层或多层相互交替式排列;一个粘弹性构件,该粘弹性构件安装在内部钢板和外部钢板之间,从而形成一个振动能吸收单元;多个宽缘工字形钢制的联接件,这些联接件联接到分别向上和向下的上面和下面的阻尼中间柱部分的每一个上,各联接件分别固定在上面和下面楼层的梁上;和多个角撑,其中宽缘工字形钢制的上面和下面的阻尼中间柱部分或联接件的一边或两边,分别用角撑联接到上面和下面楼层的梁上。

(2)一种用于具有柱和梁的结构的阻尼中间柱,包括:宽缘工字形钢制的分别向上和向下的上面和下面的阻尼中间柱部分,下面的阻尼中间柱部分形成一个装有粘性材料并有一上部开口的阻尼箱,上面的阻尼中间柱部分由一个钢构件形成,该钢构件插入阻尼箱的粘性材料中,从而形成一个振动功能吸收单元;多个宽缘工字形钢制的联接件,这些联接件分别联接到向上和向下的上面和下面的阻尼中间柱部分上,各联接件分别固定在上面和下面楼层的梁上;和多个角撑,其中宽缘工字形钢制的上面和下面的阻尼中间柱部分或联接件的其中一边或两边分别用角撑联接到上面和下面楼层的梁上。

(3)一种阻尼中间柱,其中在(1)或(2)中所述的角撑用多个加强肋代替,中间柱的一边或两边与每个加强肋的一边相互固定,而每个加强肋的另一边与上面和下面楼层的梁相互固定。

(4)一种如(1)或(2)中所述的阻尼中间柱,其中角撑用多个加强肋代替,每个加强肋的其中一边与相应一个宽缘工字形钢制的联接件的凸缘相互固定,而每个加强肋的另一边与上面和下面楼层相应的梁凸缘相互固定。

(5)一种阻尼结构,包括多个按照(1)-(4)中任何一项所述的位于相邻柱之间的阻尼中间柱。

按照本发明,除了用于通过焊接或用螺栓将阻尼中间柱固定到上面和下面楼层的梁上的接合之外,还利用角撑或加强肋来把阻尼中间柱或联接件的其中一边或两边联接到上面和下面楼层的梁上,因而整体地改善了阻尼中间柱与梁之间接合的强度。因此,可以比较容易地提供充足的阻力,以抵抗在大震级地震时作用在建筑物上的水平力。另外,用角撑或加强肋来进行联接,增加了粘弹性材料的剪切变形,因而使它能吸收较大量的振功能。

附图说明

图1A是表示按照本发明一个实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图1B是用于说明在地震时具有按照第一实施例的阻尼中间柱的结构框架衰减作用示意图。

图2是图1中所示的阻尼中间柱放大前视图。

图3是沿着图2中A-A线所作的剖视图。

图4是图3中所示的粘弹性阻尼器放大剖视图。

图5A是示出角撑断面形状一个例子的剖视图。

图5B是示出角撑断面形状另一个例子的剖视图。

图5C是示出角撑断面形状再一个例子的剖视图。

图5D是示出角撑断面形状又一个例子的剖视图。

图5E是示出角撑断面形状另一个例子的剖视图。

图6是详细示出按照本发明第二实施例的结构配置的示意图。

图7是沿着图6中B-B线所作的剖视图。

图8是详细示出按照本发明第三实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图9是详细示出按照本发明第四实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图10是详细示出按照本发明第五实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图11是详细示出按照本发明第六实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图12是详细示出按照本发明第七实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图13是详细示出按照本发明第八实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图14是沿着图13中C-C线所作的剖视图。

图15是详细示出按照本发明第九实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图16是沿着图15中D-D线所作的剖视图。

图17是详细示出按照本发明第十实施例的阻尼中间柱结构配置的示意图。

图18是沿着图17中E-E线所作的剖视图。

图19A是示出按照本发明第11实施例的阻尼中间柱结构配置的前视图。

图19B是示出按照本发明第11实施例的阻尼中间柱结构配置的侧视图。

图19C是图19B的局部放大图。

图19D是图19B的局部放大图。

图20是用于说明按照本发明的阻尼中间柱剪切力与温度之间的关系曲线图。

图21是用于说明按照本发明的粘弹性阻尼器刚度(Kc)与刚度(Kd)的比值和温度之间的关系曲线图。

图22是用于说明按照本发明的阻尼中间柱衰减系数与温度之间的关系曲线图。

图23A是示出按照已有技术的其中装有粘弹性阻尼器的阻尼中间柱结构配置的示意图,和图23B用于说明一种具有常规阻尼中间柱的建筑物结构框架在地震时衰减作用的示意图,上述常规阻尼中间柱中装有一粘弹性阻尼器。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的一些实施例。

图1-4示出本发明的第一实施例,其中图1A和1B对应于用于说明先有技术的图23A和23B,是示出阻尼中间柱结构配置的示意图,该阻尼中间柱中装有粘弹性阻尼器,这些图用于说明建筑物构架的衰减作用。

在图1中,建筑的构架包括一个装满混凝土的矩形钢管支柱1和宽缘工字形钢梁3,二者通过柱-梁接合部2相互联接。该结构还包括一个阻尼中间柱14,该中间柱14具有一个粘弹性阻尼器17,该粘弹性阻尼器17安置在上面和下面楼层的梁3a和3b之间。用于固定阻尼中间柱14与梁3的结构与已有技术的结构不同。

图2-4示出第一实施例的详细结构,其中图2是示出粘弹性阻尼器安装方式的放大前视图,图3是沿着图2中A-A线所作的剖视图,和图4是粘弹性阻尼器安装部分的放大图。

在上述每个附图中,宽缘工字形钢制的阻尼中间柱14分割成上面的阻尼中间柱部分14a和下面的阻尼中间柱部分14b。联接板27分别固定到上面的阻尼中间柱部分14a和下面的阻尼中间柱部分14b的外端(与联接件13成对置关系的末端部分)上。固定到上部联接件13a和下部联接件13b的内端(与阻尼中间柱成对置关系的末端部分)上的联接板27,分别通过固定螺栓28相互固定。联接件13a、13b由宽缘工字形钢形成,并在焊接点9处直接焊接到上面楼层和下面楼层的梁3a、3b(联接部分叫做接合部9a)上。作为一种可供选择的方案,将一端部联接板11焊接到其中每个联接件13a、13b的外端(与梁成对置关系的末端部分)上,并通过固定螺栓固定到上面和下面楼层(未示出)的梁3a、3b的内凸缘21上。在阻尼中间柱14的纵向延伸部分上,将一块加强板8分别焊接在上面和下面楼层的梁3a、3b的内和外凸缘21,21a之间。

在图4的剖视图中,示出了粘弹性阻尼器17的构造。将阻尼中间柱14分割而成的上面的阻尼中间柱部分14a和下面的阻尼中间柱部分14b的前端16安排成在所示位置处相互具有小间距的关系。内部和外部钢板7a、7b安排成平行于阻尼中间柱14的腹板(立股)22,并用固定螺栓18以这种方式固定,以便分别从上面的阻尼中间柱部分14a和下面的阻尼中间柱部分14b的腹板两边上的前端处伸出。内钢板和外钢板7a、7b相对垂直安装,它们都具有梳状齿,这些梳状齿通过多个间隙相互啮合。例如,将多个面积为2.0m2和厚为5mm的固体材料制的矩形粘弹性构件15固定在多个在内钢板和外钢板7a、7b之间所形成的间隙中,并且这些矩形粘弹性构件15具有固定到内钢板和外钢板7a、7b侧表面上的侧表面。分别设置在上面位置和下面位置处的内钢板和外钢板7a、7b穿过各间隙成交替层形式布置。这样,在下侧边上的内钢板7b穿过间隔物26a固定到下面的阻尼中间柱部分14b的腹板两边上,而上侧边上的外钢板7a穿过间隔物26固定到上面的阻尼中间柱部分14a的腹板两边上。

矩形粘弹性构件15及内钢板和外钢板7a、7b的宽度小于宽缘工字钢制的上面的阻尼中间柱部分14a两侧边上的凸缘10之间的距离,因此,它们能装在凸缘10之间。设置在内侧的矩形粘弹性构件15被设置在外侧的外钢板7a覆盖和保护。外钢板7a可以装有加劲板20。

按照本发明的第一实施例,联接件13a、13b及上面和下面楼层梁3a、3b在如上所述的焊接部9处直接相互联接(在接合部9a),或者利用固定螺栓穿过未示出的凸缘相互固定。此外,联接件13a、13b及上面和下面楼层梁3a、3b的两边通过角撑19相互联接。结果,加强了在上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b与上面和下面楼层梁3a、3b之间的接合部9a的强度。

对于角撑19,可以应用任何材料,如具有图5所示剖面结构及抗弯强度的一种预定厚度的钢板或宽缘工字形钢构件。具体地说,图5A示出一种宽缘工字形钢制角撑19c,图5B示出一种背靠背联接的槽形钢构件制的角撑19d,图5C示出一种矩形钢构件制的角撑19e,图5D示出一种钢管形式的角撑19f,和图5E示出4个角形钢构件背靠背联接构成的角撑19g。在图2中示出的角撑19具有与图5B中所示角撑9d相同的截面,并具有端部,该端部用固定螺栓31固定到节点板19a、19b上,而节点板则固定在宽缘工字形钢联接件13a、13b的凸缘30和梁3a、3b的内部凸缘21上。

下面将说明第一实施例的操作。按照第一实施例,在地震时,在结构体上面和下面部分处,作用在梁3a、3b上的水平力作为一种剪切力,通过上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b,传送到粘弹性构件15上并使该粘弹性构件15变形。随着衰减作用从粘弹性构件15经由上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b和梁3a、3b的末端部分传送到柱-梁接合部2上,建筑物的振动也衰减。

在强烈地震的过大水平力施加在常规结构的建筑物上的情况下,衰减作用不会由粘弹性构件15发挥出来,因为过大的局部剪切力作用在带有固定螺栓12(可供选择地,可以是焊接区)的接合部9a上,上述固定螺栓12在上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b(亦即,联接件13a、13b)和梁3a、3b之间,因而常常切断接合部9a的固定螺栓12(或者焊接区断裂,视情况而定)。反之,按照第一实施例,作用在联接件13a、13b和梁3a、3b之间接合部上的应力,被具有大的抗弯性的角撑19承受,因此,应力不会集中在使用固定螺栓12(或焊接区)的接合9a上,以至即使当大震级的地震发生时,衰减作用也能由上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b可靠地发挥出来。此外,粘弹性构件15的较大剪切变形可以吸收更多的振动能。

在第一实施例中,角撑19安装在联接件13a、13b的两侧边上,如图所示。然而,在第二实施例中,如图6和7所示,角撑19可以只安装在联接件13a、13b的一边上。作为另一个可供选择的方案,如第三实施例的图8所示,角撑19可以只安装在联接件13a、13b的右边。另外,如第四实施例的图9所示,可以只对上面的联接件13a安装左面的和右面的角撑19。作为还有另一个可供选择的方案,如第五实施例的图10所示,可以只对下面的联接件13b安装左面的和右面的角撑19。还有,如第六实施例的图11所示,左面的和右面的角撑19可以在比图2所示的第一实施例更陡的角度下安装。另外,如象第七实施例的图12中所示,角撑19的两端可以通过焊接部9固定到联接件13a、13b两边上的凸缘30上,及上面和下面楼层的梁3a、3b的内部凸缘21上。

角撑19可以可供选择地固定到(尽管未示出)上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b的凸缘10上,代替固定到联接件13a、13b的凸缘30上。在这种情况下,每个角撑19的长度随着角撑19的倾斜角度变化而增加。在该情况下,可以不用联接件13a、13b,而将上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b加长,使其末端部分直接固定到上面和下面楼层的梁3a、3b的内部凸缘21上。还有在这种情况下,角撑19固定地栓接到上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b的凸缘10上。

如上所述,角撑联接到上面的和/或下面的联接件的其中一边或两边上。

角撑可以联接到上面的和/或下面的阻尼中间柱部分的其中一边或两边上。

角撑被固定到上面和下面楼层的相应梁上。

图13和14示出一个第八实施例。图13是前视图,示出阻尼中间柱14安装的方式,而图14是沿着图13中C-C线所作的剖视图。第八实施例与第一至第七实施例的不同之处在于:在上述每个实施例中的角撑19都由加强肋23代替。各加强肋23都用预定厚度的钢板制成直角三角形形状,并包括在形成直角的两边上的安装板23a、23b。如图13、14所示,在加强肋23一边上的安装板23a施加到联接件13a、13b的凸缘30上,并用固定螺栓24联接。同时,在每个加强肋23另一边上的安装板23b施加到上面和下面的梁3a、3b的内部凸缘21上,并用固定螺栓24固定。按照第八实施例,上面的和下面的联接件13a、13b与上面的和下面的梁3a、3b的内部凸缘21之间的接合部9a由用标号9表示的焊接部形成。其余的构造与第一实施例中的相同,因而将不再加以说明。

图15和16示出一个第九实施例,其中图15是前视图,示出阻尼中间柱14安装的方式,而图16是沿着图15的D-D线所作的剖视图。第九实施例与第八实施例的不同之处在于:端部联接板11焊接到每个联接件13a、13b的外端上。这个端部联接板11施加到宽缘工字形钢制的上面和下面的楼层梁3a、3b的相应内部凸缘21上,它们通过插入螺母的螺栓12相互联接,因而把上面的和下面的阻尼中间柱部分14a、14b分别固定到上面和下面的梁3a、3b上。其它构造与第八实施例的相同,因而将不再说明。

还有在第八和第九实施例中,作用在联接件13a、13b和梁3a、3b之间的接合部9a上的应力,被具有大抗弯性的加强肋23接收。因此,应力不是仅仅集中在联接件13a、13b和梁3a、3b之间的具有焊接部或是固定螺栓的接合部9a上。照这样,即使在强烈地震时,衰减作用也能由上面的和下面的阻尼中间柱部分积极地发挥出来。此外,可以吸收较大量的振动能。

图17图18示出第十实施例,其中图17是前视图,示出阻尼中间柱14安装的方式,而图18是沿着图17的E-E线所作的剖视图。第十实施例与第一至第九实施例的不同之处在于:两个阻尼中间柱14在由上面的和下面的梁3a、3b与相邻柱1所形成的空间中,以小的间隔安置。矩形钢板制的加强肋25设置在相邻的阻尼中间柱14,14之间。在每个加强肋25的一边上的安装板25a用固定螺栓29联接到上面的和下面的阻尼中间柱部分14a,14b中对应的一个联接件13a、13b的凸缘30上,而在加强肋25另一边上的安装板25b用固定螺栓29固定到上面的和下面的梁3a、3b的内部凸缘21上。如在第八和第九实施例中那样,联接件13a、13b的外部凸缘30(更靠近相邻支柱的凸缘)和梁3a、3b的内部凸缘21分别用直角形状的加强肋23相互用螺栓固定。

如上所述,按照第十实施例,同时应用两个(或多个)阻尼中间柱14,并能发挥出综合的阻尼性能。结果,每个阻尼中间柱14的结构尺寸可以减小。从制造、运输和建设的观点来看,这比大阻尼中间柱更有利。在应用到抗大震级地震的装有阻尼单元的建筑物中时,可得到特别大的优点。还有在第十实施例中,作用在联接件13a、13b和梁3a、3b之间的接合部9a上的应力,被具有大抗弯性的加强肋23、25接收。因此,应力不仅仅是集中在联接件13a、13b和梁3a。3b之间使用焊接或固定螺栓的接合部上。这样,上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b能在以与第一至第四实施例相同的方式抗强烈地震方面,发挥出积极的衰减作用。

图19示出本发明的第11实施例,其中图19A是前视图,示出阻尼中间柱安装的方式,图19B是其侧视图,而图19C和19D是图19B的局部放大视图。按照第11实施例,用半液体的粘性材料33形成的粘弹性阻尼器17代替第一至第十实施例中的粘弹性构件15。具体地说,在第11实施例中,将半液体的粘性材料33充装入阻尼箱32中,复合成下面的阻尼中间柱部分14b。在半液体的粘性材料33中,将一个复合成上面的阻尼中间柱部分14a的阻尼钢构件34,以一种可在水平方向上活动的方式从上面插入,从而形成阻尼中间柱14。

阻尼箱32是扁平和矩形形状,并且在一开口的上端处,具有一个固定于其上的加强凸缘36。阻尼箱32的底板35用固定螺栓37固定到下面梁3b的内部凸缘21上。另一方面,把固定在阻尼钢构件34上端处的安装板38,用固定螺栓37固定到上面的梁3a的内部凸缘21上。另外,按照第11实施例,上面的和下面的阻尼中间柱部分14a、14b及上面的和下面的梁3a、3b的各侧边,都以与第四和第八实施例中相同的方式,用直角三角形的加强肋23相互联接。在第11实施例中,加强肋23可以用如第一和第二实施例中那样的角撑19(未示出)代替。其它的构造与第八和第九实施例中的构造相似。

另外在第11实施例的构造中,当在地震时一个水平的力作用在梁3上时,通过阻尼钢构件34抵抗在梁3端部处的阻尼箱32中的半液体粘性材料33的阻力的水平运动,发挥出阻尼作用。

按照本发明的上述实施例,如果施加的地震或类似情况的外力具有频率f为0.5Hz,Kd是粘弹性阻尼器(振动能吸收器)17的刚度,和Kc是组合构件的刚度,该组合构件包括成串联接的上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b,联接件13a、13b,梁3a、3b和角撑19(或加强肋23),则在图20显示了在20℃温度下,阻尼中间柱14与Kc/Kd值为0.5-4有关的最大剪切力,如图21所示。图22示出考虑到上面和下面的阻尼中间柱部分14a、14b,联接件13a、13b,梁3a、3b和角撑19(或加强肋23)的刚度时粘弹性阻尼器17的衰减系数。

图20示出阻尼中间柱14随串联式联接的构件的串联弹簧刚度(系列弹簧刚度)Kc变化的剪切力。示出了5个不同的串联弹簧刚度Kc的比值Kc/Kd。它们包括Kc=刚性的(Kc/Kd=∞),Kc=145KN/mm(Kc/Kd=3.73),Kc=108KN/mm(Kc/Kd=2.72),Kc=73KN/mm(Kc/Kd=1.76)和Kc=36KN/mm(Kc/Kd=0.8)。Kc=刚性的(Kc/Kd=∞)表示其中串联弹簧刚度Kc非常高的情况,并代表其中粘弹性阻尼器17直接联接到结构的柱-梁接合部2上的情况。在图20中经受层间位移的部分如图1中所示。另外,比值Kc/Kd与粘弹性材料的20℃温度有关。图20表明,串联弹簧刚度Kc的增大的值使剪切力,亦即,阻尼中间柱14的衰减作用增加。如上所述,阻尼中间柱14的衰减性能显著地受到串联弹簧刚度Kc的影响。通过安装角撑19或加强肋23,可以很容易提高串联弹簧刚度Kc,从而有效地产生更高的衰减性能。另外,因为角撑19或加强肋23可以很方便地安装,所以加工过程很简单并导致较低的成本。

图22示出阻尼中间柱4的衰减系数随串联弹簧刚度Kc变化的情况。可以看出,正如在剪切力中的情况那样,通过增加串联弹簧刚度Kc,可以达到甚至更有效的衰减性能。这可以通过提供角撑19或加强肋23而比较容易地实现。

按照本发明各实施例所述的阻尼中间柱14,与角撑19或加强肋23结合,可以很容易产生更高的衰减性能。同时,加强了阻尼中间柱14和梁13之间的接合,从而实现一种低成本经济的阻尼中间柱14。

因此从上面的说明应该理解,按照本发明,一方面把阻尼中间柱的联接端部分固定到上面的和下面的楼层的梁上,而另一方面是用角撑或加强肋将阻尼中间柱的其中一边或两边与上面的和下面的楼层的梁连接。结果,提高了在阻尼中间柱和梁之间接合部的联接强度。这样,提供了充足的抵抗强烈地震的水平力的强度,从而避免了在常规结构中阻尼中间柱和梁之间的接合在阻尼功能完全发挥之前断裂的问题。另外,改进的串联弹簧刚度可能产生较大的振动衰减能力。

Claims (5)

1.一种用于具有柱和梁的结构的阻尼中间柱,包括:宽缘工字形钢制的分别向上和向下的上面的和下面的阻尼中间柱部分;多个固定在其中一个阻尼中间柱部分上的内部钢板;多个固定在另一个阻尼中间柱部分上的外部钢板,上述内部钢板和上述外部钢板以单层或多层相互交替地安置;一个粘弹性构件,保持在内部和外部钢板之间,从而形成一个振动能吸收单元;多个宽缘工字形钢制的联接件,它们分别联接到向上和向下的上述上面的和下面的阻尼中间柱部分的每一个上,上述联接件分别固定在上面的和下面的楼层的梁上;和多个角撑,其中,上述宽缘工字形钢制的上面的和下面的阻尼中间柱部分和联接件中选定的一个的一边或两边,由上述角撑分别联接到上面的和下面的楼层的梁上。
2.一种用于具有柱和梁的结构的阻尼中间柱,包括:宽缘工字形钢制的分别向上和向下的上面的和下面的阻尼中间柱部分,上述下面的阻尼中间支柱部分形成一个阻尼箱,该阻尼箱装有一种粘性材料并具有一个上面的开口,上述上面的阻尼中间柱部分由插入上述阻尼箱的粘性材料中的钢构件形成,从而形成一个振动能吸收单元;多个宽缘工字形钢制的联接件,它们分别联接到向上和向下的上述上面的和下面的阻尼中间柱部分上,上述联接件分别固定到上面的和下面的楼层的梁上;和多个角撑,其中,宽缘工字形钢制的上述上面的和下面的阻尼中间柱部分和上述联接件中选定的一个的一边或两边,由上述角撑分别联接到上面的和下面的楼层的梁上。
3.按照权利要求1或2所述的阻尼中间柱,其中,上述角撑被多个加强肋代替,上述中间柱的一边或两边与每个上述加强肋的一边相互固定,而每个上述加强肋的另一边与上面的和下面的楼层的梁相互固定。
4.按照权利要求1或2所述的阻尼中间柱,其中,上述角撑被多个加强肋代替,每个上述加强肋的一边固定到上述宽缘工字形钢制的联接件的相应一个的凸缘上,而每个加强肋的另一边固定到上面的和下面的楼层的相应梁的凸缘上。
5.一种阻尼结构,包括多个位于相邻柱之间的按照权利要求1-4中任一项的阻尼中间柱。
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