CN207812724U - 一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构，该阻尼器包括相对平行设置的两个L形连接钢板、两个斜撑加劲肋以及若干个软钢耗能钢片；软钢耗能钢片两端分别与两个L型连接钢板的长边垂直焊接，两个斜撑加劲肋两端分别与L型连接板两边焊接。在L型连接钢板短边部位开设6个螺栓孔，阻尼器通过高强螺栓连接在墙内预埋板件上。针对剪力墙在地震作用下，两端墙趾处易破坏的特点，预先在墙趾处留置阻尼器安置腔，并埋设预埋板件，本实用新型阻尼器通过高强螺栓连接在墙内预埋板件上。地震荷载下，软钢屈服耗能，以保证母墙整体不破坏，通过更换软钢阻尼器，实现震后功能可修复的特色。

Description

一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构

技术领域

本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，尤其涉及结构减震控制系统中的金属耗能阻尼器，具体的说是一种可以增加结构阻尼、减少地震中结构响应的用于剪力墙墙趾处的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构。

背景技术

目前实际工程中越来越多的高层、超高层结构采用剪力墙结构，剪力墙的施工工艺以及设计理念已经愈发纯熟，其抗侧能力亦大幅提升，更是远远高于框架结构。但是大量的剪力墙结构实验研究表明，其在地震荷载作用下，最容易发生破坏的部位多为剪力墙两端墙趾处，破坏形式即为墙趾处混凝土压溃，钢筋外露，墙体底部出现水平剪切贯通裂缝。虽然剪力墙结构不会发生整体倒塌，但其承载能力已经大幅下降，且大大降低了结构的舒适度；此外，其震后修复工作难以进行，一则维修费用高昂，再则施工难度大，严重影响了人们的正常生产生活。

因此，亟需开发一种得以有效保护剪力墙免受震害的阻尼器，以提高剪力墙的延性，变形能力，抗侧刚度等，从而实现剪力墙结构震后抗震功能快速恢复的目标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服普通剪力墙在水平地震荷载作用下，墙趾处容易发生破坏的缺陷，提供一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器及剪力墙结构，该阻尼器能够有效保护剪力墙免受震害，提高剪力墙的延性、变形能力和抗侧刚度。地震作用后，能够更换破坏后的阻尼器，剪力墙即可恢复正常使用，从而提高建筑物震后可恢复能力。

本实用新型的技术目的是通过以下技术方案解决的：

一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，包括第一L型连接钢板、第二L型连接钢板和若干片软钢耗能钢片，第一L型连接钢板与第二L型连接钢板均包括水平边和竖直边，第一L型连接钢板的水平边与竖直边分别与第二L型连接钢板的水平边和竖直边正对，软钢耗能钢片的两端分别与第一L型连接钢板的竖直边和第二L型连接钢板的竖直边焊接，所有软钢耗能钢片间隔设置且相互平行；

第二L型连接钢板竖直边的自由端与第一L型连接钢板内侧拐角之间焊接有第一斜撑加劲肋；

第一L型连接钢板竖直边的自由端与第二L型连接钢板内侧拐角之间焊接有第二斜撑加劲肋。

软钢耗能钢片与第一L型连接钢板的水平边以及第二L型连接钢板的水平边平行。

第一L型连接钢板和第二L型连接钢板的厚度相同，第一L型连接钢板的厚度与软钢耗能钢片厚度的比值为2.5～4。

第一斜撑加劲肋、第二斜撑加劲肋、第一L型连接钢板和第二L型连接钢板的材质相同，厚度相同。

第一斜撑加劲肋、第二斜撑加劲肋、第一L型连接钢板和第二L型连接钢板的材质为屈服强度不低于235MPa的钢材。

软钢耗能钢片的材质为屈服强度在100～225MPa的软钢。

软钢耗能钢片为矩形软钢耗能钢片，软钢耗能钢片通过一组对边分别与第一L型连接钢板的竖直边和第二L型连接钢板的竖直边焊接。

第一L型连接钢板的水平边和第二L型连接钢板的水平边上开设有螺栓孔。

一种剪力墙结构，包括剪力墙和所述阻尼器，剪力墙的下端与下层楼面结构连接，阻尼器设置在剪力墙的墙趾处，剪力墙在安装阻尼器处预留有用于放置阻尼器的阻尼器安置腔，阻尼器安置腔的顶部预埋有预埋板件；阻尼器的第一L型连接钢板的水平边通过螺栓与预埋板件连接，阻尼器的第二L型连接钢板的水平边通过螺栓与下层楼面结构连接。

第二L型连接钢板的竖直边与阻尼器安置腔处对应的剪力墙的墙体相抵，第一L型连接钢板的竖直边与剪力墙宽度方向的侧面平齐。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的第一L型连接钢板的水平边与竖直边分别与第二L型连接钢板的水平边和竖直边正对，软钢耗能钢片的两端分别与第一L型连接钢板的竖直边和第二L型连接钢板的竖直边焊接，所有软钢耗能钢片间隔设置且相互平行；因此通过第一，第二L型连接钢板能够传递轴向力，使软钢耗能钢片承受剪力和弯矩，通过软钢耗能钢片的弹塑性变形来耗散地震作用；第二L型连接钢板竖直边的自由端与第一L型连接钢板内侧拐角之间焊接有第一斜撑加劲肋；第一L型连接钢板竖直边的自由端与第二L型连接钢板内侧拐角之间焊接有第二斜撑加劲肋；通过第一斜撑加劲肋和第二斜撑加劲肋能够提高第一，第二L型连接钢板的刚度，保证其不先于软钢耗能钢片屈曲变形；

本实用新型的用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器克服了单一材料情况下软钢阻尼器不能同时满足抗拉和抗压双重减震水准的缺点；并可在实际工程应用中，根据工程实况，通过调整软钢耗能钢片的数量和L形连接钢板竖直边的长度，来设计出不同初始刚度和耗能能力的阻尼器；本实用新型所述的用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器具有构造简单、制造方便、受力清晰、耐久性好、易于安装和更换、空间占有率小、对建筑功能和外观影响较小的特点。

进一步的，第一L型连接钢板和第二L型连接钢板的厚度相同，第一L型连接钢板的厚度与软钢耗能钢片厚度的比值为2.5～4，因此能够保证第一，第二L型连接钢板不先于软钢耗能钢片屈曲变形。

进一步的，第一斜撑加劲肋、第二斜撑加劲肋、第一L型连接钢板和第二L型连接钢板的材质相同，厚度相同，因此保证了第一斜撑加劲肋和第二斜撑加劲肋不先于第一L型连接钢板、第二L型连接钢板和软钢耗能钢片屈曲变形。

本实用新型的剪力墙结构中，阻尼器设置在剪力墙的墙趾处，因此阻尼器能够将地震荷载下，剪力墙墙趾处的竖向拉压荷载转化为软钢耗能钢片的剪切弯曲荷载；同时将剪力墙整体的小变形转化为水平放置的软钢耗能钢片更为明显的剪切弯曲变形；软钢耗能钢片分层次堆叠式放置，可以使其每一片首先单独发生变形，进而依次变形，从而起到分阶段屈服的妙用，得以充分发挥低屈服点软钢板的耗能优势。本实用新型的用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器在使用时，需根据剪力墙墙趾处根据塑性区域尺寸，并结合工程实际，预先留置阻尼器安置腔，同时在相应位置设置预埋板件；而后，将两个本实用新型所述阻尼器，通过高强螺栓安置于阻尼器安置腔内。灾害荷载作用后，拆卸更换本实用新型的箱型阻尼器，剪力墙即恢复工作，从而提高了建筑物震后可恢复能力。因此本实用新型在保证剪力墙整体承载性能的同时，能够提高其延性及变形能力。

附图说明

图1为本实用新型箱型软钢阻尼器的第一立体结构示意图；

图2为本实用新型箱型软钢阻尼器的结构分解示意图；

图3为本实用新型箱型软钢阻尼器的主视图；

图4为本实用新型箱型软钢阻尼器的俯视图；

图5为本实用新型箱型软钢阻尼器的第二立体结构视图；

图6为本实用新型剪力墙结构的示意图。

其中：1-第一L型连接钢板；2-第二L型连接钢板；3-软钢耗能钢片；4-第一斜撑加劲肋；5-第二斜撑加劲肋；6-螺栓孔，7-剪力墙，8-下层楼面结构，9-预埋板件，10-阻尼器安置腔，11-阻尼器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

参考图1～图5，本实用新型所述的用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，包括第一L型连接钢板1、第二L型连接钢板2和若干片软钢耗能钢片3，第一L型连接钢板1与第二L型连接钢板2均包括水平边和竖直边，第一L型连接钢板1的水平边与竖直边分别与第二L型连接钢板2的水平边和竖直边正对；软钢耗能钢片3为矩形软钢耗能钢片，软钢耗能钢片3的一组对边分别与第一L型连接钢板1的竖直边和第二L型连接钢板2的竖直边焊接，所有软钢耗能钢片3间隔设置且相互平行，软钢耗能钢片3与第一L型连接钢板1的水平边以及第二L型连接钢板2的水平边平行；

第二L型连接钢板2竖直边的自由端与第一L型连接钢板1内侧拐角之间焊接有第一斜撑加劲肋4；

第一L型连接钢板1竖直边的自由端与第二L型连接钢板2内侧拐角之间焊接有第二斜撑加劲肋5；

通过第一斜撑加劲肋4和第二斜撑加劲肋5能够提高第一L型连接钢板1和第二L型连接钢板2的刚度，保证整个阻尼器能够承受较大的荷载，吸收更多剪力墙的变形能。

本实用新型的矩形软钢耗能钢片3在使用中以弯曲变形为主，通过其自身的平面外屈曲，从而实现耗能，因此软钢耗能钢片3采用屈服强度在100MPa-225MPa的低屈服点钢材制成，其尺寸和厚度应根据实际工况中的剪力墙尺寸和结构耗能要求确定。同时考虑到刚度匹配效应，为保证第一L型连接钢板1和第二L型连接钢板2不先于软钢耗能钢片3屈曲变形，第一L型连接钢板1的厚度与软钢耗能钢片3厚度的比值为2.5～4，第一斜撑加劲肋4、第二斜撑加劲肋5、第一L型连接钢板1和第二L型连接钢板2的厚度相同。此外，为保证第一L型连接钢板1和第二L型连接钢板2在地震作用下保持稳定，其采用的钢材屈服强度不得低于235MPa。

如图1、图2、图4和图5所示，第一L型连接钢板1的水平边和第二L型连接钢板2的水平边上开设有6个螺栓孔6。

如图6所示，本实用新型的剪力墙结构，包括剪力墙7和所述阻尼器11，剪力墙7的下端与下层楼面结构8连接，阻尼器11设置在剪力墙7的墙趾处，剪力墙7在安装阻尼器11处预留有用于放置阻尼器11的阻尼器安置腔10，阻尼器安置腔10的顶部预埋有预埋板件9；阻尼器11的第一L型连接钢板1的水平边通过螺栓与预埋板件9连接，阻尼器11的第二L型连接钢板2的水平边通过螺栓与下层楼面结构8连接。

第二L型连接钢板2的竖直边与阻尼器安置腔10处对应的剪力墙7的墙体相抵，第一L型连接钢板1的竖直边与剪力墙7宽度方向的侧面平齐。

本实用新型的阻尼器在使用时，需根据剪力墙7墙趾处塑性区域尺寸，并结合工程实际，预先留置阻尼器安置腔10，同时在阻尼器安置腔10的上部和下部设置预埋板件；而后，将两个本实用新型的阻尼器11通过高强螺栓安置于阻尼器安置腔10内。

在地震荷载作用下，矩形软钢耗能钢片在竖向荷载作用下，逐一发生平面外屈曲，耗散大部分的地震能量，从而提高剪力墙的滞回性能。地震荷载作用后，软钢耗能钢片发生塑性破坏，对阻尼器进行拆卸，更换后，剪力墙即可恢复正常使用。

综上所述，本实用新型是一种单一材料下的拉压型软钢消能阻尼器，加工工艺简单，拆卸更换方便，施工工艺要求较为宽泛；其对主体结构的性能影响可控，该种箱型阻尼器结合了可更换抗震设计理念，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，包括第一L型连接钢板(1)、第二L型连接钢板(2)和若干片软钢耗能钢片(3)，第一L型连接钢板(1)与第二L型连接钢板(2)均包括水平边和竖直边，第一L型连接钢板(1)的水平边与竖直边分别与第二L型连接钢板(2)的水平边和竖直边正对，软钢耗能钢片(3)的两端分别与第一L型连接钢板(1)的竖直边和第二L型连接钢板(2)的竖直边焊接，所有软钢耗能钢片(3)间隔设置且相互平行；

第二L型连接钢板(2)竖直边的自由端与第一L型连接钢板(1)内侧拐角之间焊接有第一斜撑加劲肋(4)；

第一L型连接钢板(1)竖直边的自由端与第二L型连接钢板(2)内侧拐角之间焊接有第二斜撑加劲肋(5)。

2.根据权利要求1所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，软钢耗能钢片(3)与第一L型连接钢板(1)的水平边以及第二L型连接钢板(2)的水平边平行。

3.根据权利要求1所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，第一L型连接钢板(1)和第二L型连接钢板(2)的厚度相同，第一L型连接钢板(1)的厚度与软钢耗能钢片(3)厚度的比值为2.5～4。

4.根据权利要求1所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，第一斜撑加劲肋(4)、第二斜撑加劲肋(5)、第一L型连接钢板(1)和第二L型连接钢板(2)的材质相同，厚度相同。

5.根据权利要求4所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，第一斜撑加劲肋(4)、第二斜撑加劲肋(5)、第一L型连接钢板(1)和第二L型连接钢板(2)的材质为屈服强度不低于235MPa的钢材。

6.根据权利要求1所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，软钢耗能钢片(3)的材质为屈服强度在100～225MPa的软钢。

7.根据权利要求1所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，软钢耗能钢片(3)为矩形软钢耗能钢片，软钢耗能钢片(3)通过一组对边分别与第一L型连接钢板(1)的竖直边和第二L型连接钢板(2)的竖直边焊接。

8.根据权利要求1所述的一种用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器，其特征在于，第一L型连接钢板(1)的水平边和第二L型连接钢板(2)的水平边上开设有螺栓孔(6)。

9.一种剪力墙结构，其特征在于，包括剪力墙(7)和如权利要求1-8任意一项所述的用于剪力墙的箱型软钢消能阻尼器(11)，剪力墙(7)的下端与下层楼面结构(8)连接，阻尼器(11)设置在剪力墙(7)的墙趾处，剪力墙(7)在安装阻尼器(11)处预留有用于放置阻尼器(11)的阻尼器安置腔(10)，阻尼器安置腔(10)的顶部预埋有预埋板件(9)；阻尼器(11)的第一L型连接钢板(1)的水平边通过螺栓与预埋板件(9)连接，阻尼器(11)的第二L型连接钢板(2)的水平边通过螺栓与下层楼面结构(8)连接。

10.根据权利要求9所述的一种剪力墙结构，其特征在于，第二L型连接钢板(2)的竖直边与阻尼器安置腔(10)处对应的剪力墙(7)的墙体相抵，第一L型连接钢板(1)的竖直边与剪力墙(7)宽度方向的侧面平齐。