CN207892075U - 粘弹性阻尼墙 - Google Patents

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本实用新型提供了一种粘弹性阻尼墙,涉及建筑结构减振耗能的技术领域,包括:铅芯、阻尼层;所述阻尼层在其厚度方向上由外到内依次交替间隔设置有橡胶层和钢板层,在所述阻尼层的四周设置有防老化橡胶层;所述铅芯设置在所述阻尼层内,且所述铅芯与所述橡胶层和所述钢板层垂直设置,解决了现有技术中存在的耗能机制单一,阻尼器滞回曲线不够饱满,耗能特性差的技术问题。

Description

粘弹性阻尼墙
技术领域
[0001]本实用新型涉及建筑结构减振耗能技术领域,尤其是涉及一种粘弹性阻尼墙。
背景技术
[0002]结构耗能减振技术是一种有效、实用的结构振动控制技术,它是通过在结构的适 当位置安装耗能元件或装置,以减小结构在地震、风或其他动力荷载作用下的动力响应。 [0003]根据耗能机理的不同,减振耗能元件可分为以下四种类型:金属阻尼器,摩擦型阻 尼器,粘滞阻尼器以及粘弹性阻尼器。金属阻尼器主要是利用低屈服点金属材料的塑性耗 能来耗散能量;摩擦型阻尼器主要是利用接触物体间发生相对位移时,其接触表面上产生 的与滑移方向相反的库伦摩擦力将振动能量转化为热能;粘滞阻尼器则是通过发挥填充流 体的“流动阻抗力”或者“剪切阻抗力”来消耗输入能量;粘弹性阻尼器通过粘弹性材料的滞 回耗能特性,将结构振动产生的机械能转化成内能,从而减小结构的动力响应。
[0004]相较于基底隔震技术,被动减振耗能元件即可以用于新建结构,也可以用于对已 有结构建筑的加固。与主动和半主动控制技术相比,减振耗能元件的作用机理较为简单,且 无需外部能量输入,同时控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息。
[0005]粘弹性阻尼器是一种常用于减小高层建筑地震和风振响应的被动减振耗能元件, 它通常用来分担和耗散本应由结构抗侧力构件通过塑性变形来消耗的大部分地震和风致 振动能量,避免由于结构的抗侧力构件产生塑性损伤而导致的结构严重损坏或倒塌。
[°006]粘弹性阻尼器具有如下优点:在较小的振动条件下也能够进行耗能;阻尼器的力 与位移滞回曲线近似于椭圆形,力学模型简单;在不同的加载频率和循环次数下,阻尼器动 力性能稳定;构造简单、制造方便、价格低廉、经济实用,易于维护。
[0007]现有技术的缺点:
[0008] ⑴传统的粘弹性阻尼器由于粘弹性材料层的面积较小,提供的阻尼力较小,其耗 能能力不足。对于刚度和阻尼要求较高的结构,往往无法达到预期的控制效果。
[0009] (2)传统的粘弹性阻尼器只依靠粘弹性材料的剪切变形耗能,耗能机制单一,阻尼 器滞回曲线不够饱满,耗能特性有待加强。
[0010]公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理 解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有 技术。 实用新型内容
[0011]本实用新型的目的在于提供粘弹性阻尼墙,以缓解了现有技术中存在的耗能机制 单一,阻尼器滞回曲线不够饱满,耗能特性差的技术问题。
[0012] 本实用新型提供的一种粘弹性阻尼墙,包括:弹性部件和中间钢板;
[0013] 弹性部件包括铅芯、阻尼层;
[0014] 所述阻尼层在其厚度方向上由外到内依次交替间隔设置有橡胶层和钢板层,在所 述阻尼层的四周设置有防老化橡胶层; 、
[0015] 所述铅芯设置在所述阻尼层内,且所述铅芯与所述橡胶层和所述钢板层垂直设 置; 、、、
[0016] 两个所述弹性部件对称设置在所述中间钢板的两侧,所述弹性部件与所述中间钢 板通过硫化工艺粘接设置。 、
[0017] 进一步地,所述铅芯对称设置在所述阻尼层内,且所述铅芯与所述钢板层接触。
[0018] 进一步地,所述橡胶层与所述钢板层通过硫化工艺粘接设置。
[0019] 进一步地,所述中间钢板的上端与所述弹性部件上端平齐,所述中间钢板的下端 伸出所述弹性部件。
[0020] 进一步地,在两个所述弹性部件外侧均设置有外部钢板,且所述外部钢板对称设 置;
[0021] 所述弹性部件与所述外部钢板通过高强度螺栓连接。
[0022] 进一步地,在所述弹性部件的上端设置有钢衬板;
[0023] 所述钢衬板与所述弹性部件通过高强度螺栓连接。
[0024] 进一步地,所述钢衬板的上端与所述外部钢板的上端平齐,且所述钢衬板的下端 与所述外部钢板的下端平齐。
[0025] 进一步地,在两个所述钢衬板之间设置有上部连接钢板;
[0026] 所述上部连接钢板的下端设置在所述中间钢板的上端,且所述上部连接钢板与所 述钢衬板高强度螺栓连接。
[0027] 进一步地,在所述弹性部件的下端设置有下部连接钢板;
[0028] 所述弹性部件与所述下部连接钢板高强度螺栓连接。
[0029] 采用本实用新型提供的弹性部件及粘弹性阻尼墙具有以下有益效果:
[0030] 本实用新型提供的弹性部件,包括:铅芯、阻尼层;阻尼层在其厚度方向上由外到 内依次交替间隔设置有橡胶层和钢板层,在阻尼层的四周设置有防老化橡胶层;铅芯设置 在阻尼层内,且铅芯与橡胶层和钢板层垂直设置。
[0031] 橡胶层中粘接了钢板和铅芯,这里的橡胶层和钢板层之间的层数根据实际的工况 进行选择,可以是依次多层叠加,也可以是单层的进行交替设计,钢板层的设置可以防止橡 胶长期处于应力状态对粘弹性阻尼墙的性能产生影响。当建筑结构遭遇地震或风振时,楼 层产生层间位移,上框架梁与下框架梁产生相对运动;将会带动中间的弹性部件产生往复 的剪切运动,从而消地震或风振的能量,达到振动控制的目的。
[0032] 本实用新型提供的粘弹性阻尼墙,包括:第一方面所述的弹性部件和中间钢板;两 个弹性部件对称设置在中间钢板的两侧,弹性部件与中间钢板通过硫化工艺粘接设置。 [0033]这样的设置方式的粘弹性阻尼墙与传统的粘弹性阻尼器相比,当振动发生时,包 含粘弹性叠层橡胶层以及铅芯的粘弹性阻尼墙系统为结构提供了一定的抗侧刚度和更高 的阻尼力。
[0034]并且能够提供较大的阻尼出力,墙体与框架协同工作,提供了较大的弹塑性变形 能力。小的剪切变形下阻尼墙呈现粘弹性阻尼特性,大的剪切变形呈现铅阻尼器特性,对减 小地震作用和风振都有明显的效果。
[0035]对于阻尼力有更高要求的结构,可以在同一框架内设置多面粘弹性阻尼墙,各粘 弹性阻尼墙之间设置一定间隙,并用粘弹性材料填充此间隙。
[0036]粘弹性阻尼墙体充分利用建筑结构墙体所提供的空间,可以通过增加粘弹性材料 面积来提供所需的阻尼比以提高耗能能力,并且在所有的振动条件下都能进行耗能,且不 占用其他结构的空间。
[0037]带铅芯的装配式粘弹性阻尼墙体构件是通过高强螺栓与建筑结构相连,其中所有 的元件和生产工序都可以在工厂里完成,高度契合目前我国建筑工业化的发展趋势,是一 种较为理想的减振耗能产品。
[0038]可以根据结构耗能能力的需求设计阻尼墙尺寸的大小、中间橡胶层厚度与薄钢板 的厚度,实现粘弹性阻尼墙的个性化定制。
附图说明
[0039] 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对
具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述 中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性 劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040] 图1为本实用新型实施例提供的弹性部件的结构示意图;
[0041] 图2为本实用新型实施例提供的粘弹性阻尼墙的侧面剖视图;
[0042]图3为本实用新型实施例提供的粘弹性阻尼墙的主视图;
[0043]图4为本实用新型实施例提供的钢板层的主视图。
[0044]图标:1 一弹性部件;100 —铅芯;200—阻尼层;210_橡胶层;220—钢板层;23〇 — 防老化橡胶层;300—中间钢板;400—外部钢板;500—钢衬板;600—上部连接钢板;700 — 下部连接钢板;800 —局强度螺检。
具体实施方式
[0045]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的 实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用 新型保护的范围。
[0046]在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“内”、“外”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 为了便于描述本实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,术语“第 一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0047]在本实用新型的描述中,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 语在本实用新型中的具体含义。
[0048]请参照图1、图2、图3和图4,下面将结合附图对本实用新型实施例提供的弹性部件 1及粘弹性阻尼墙做详细说明。
[0049]由于现有技术中,钢板和粘弹性材料大面积粘结的工艺是有缺陷的,因此本实用 新型实施例提供的弹性部件1及粘弹性阻尼墙可以保证粘弹性材料层与钢板之间的可靠连 接。
[0050]第一方面,本实用新型实施例提供的一种弹性部件1,包括:铅芯1〇〇、阻尼层200; [0051]阻尼层200在其厚度方向上由外到内依次交替间隔设置有橡胶层21〇和钢板层 220,在阻尼层200的四周设置有防老化橡胶层230;
[0052]铅芯100设置在阻尼层200内,且铅芯1〇〇与橡胶层210和钢板层220垂直设置。
[0053]需要说明的是,橡胶层210中粘接了钢板层220和铅芯100,这里的橡胶层210和钢 板层220之间的层数根据实际的工况进行选择,通过实际结构的耗能需求设计橡胶层21〇的 层数与厚度以及钢板层220的层数与厚度,确保粘弹性阻尼墙的阻尼出力以及阻尼墙耗能 特性。可以是依次多层叠加,也可以是单层的进行交替设计,钢板层2 20的设置可以防止橡 胶长期处于应力状态对粘弹性阻尼墙的性能产生影响。当建筑结构遭遇地震或风振时,楼 层产生层间位移,上框架梁与下框架梁产生相对运动;将会带动中间的弹性部件1产生往复 的剪切运动,从而消地震或风振的能量,达到振动控制的目的。
[0054]另外,铅芯100对称设置在阻尼层200内,且铅芯1〇〇与钢板层220接触。
[0055]需要说明的是,这里的铅芯100设置的个数可以是两个,并且两个铅芯丨00对称设 置,铅芯100相当于是内嵌在阻尼层200内的,橡胶层210和钢板层220均与铅芯100接触,并 且这里的铅芯100的左右两端是与外部钢板400直接接触的,并没有被橡胶层210或是钢板 层220包裹。
[0056]从整体上来看弹性部件1,防老化橡胶层23〇是设置在弹性件的外部的,相当于是 弹性件的外部与其他部件或空气接触处均为防老化橡胶层230,建筑结构受到震动作用时, 粘弹性阻尼墙上部结构和下部结构将会产生相对运动,从而带动中间的弹性部件1产生往 复的剪切运动,从而抵消地震或风振的能量,达到振动控制的目的。
[0057]并且,通过设计计算弹性部件1的剪切面积以及在弹性部件丨中设置的橡胶层210 和铅芯100,解决了传统的粘弹性阻尼器阻尼出力小,耗能能力不足的问题,为建筑结构提 供了一种较为实用的减振方案。
[0058]另外,橡胶层210与钢板层220通过硫化工艺粘接设置。
[0059] 橡胶层210和钢板层220之间需要固定,同样铅芯100与橡胶层210和钢板层220也 需要固定,其固定方式选择硫化工艺进行粘接。橡胶和金属是两种不同性质的材料,将两者 很好地粘接可以制得具有不同构型和特性的复合件,这种复合体系在工业中有着广泛的用 途,如汽车工业、机械制造工业、固体火箭发动机的柔性接头、桥梁的支撑缓冲垫等。橡胶与 金属之间化学结构和力学性能巨大的差异,使获得具有高强度的粘接有着很大的困难。研 制出高性能粘接和适用范围更广的新型胶粘剂始终是研宄的热点。借助于胶粘剂在硫化过 程中将橡胶与金属粘接起来是目前采用的基本方法之一。因此本实用新型使用硫化粘接的 方法将橡胶层210和钢板层22〇之间进行粘接,将大大增加了这种构型和复合的双重特性, 使得弹性部件1不但具有金属的高强度同时还具有橡胶的高韧性的优点。
[0060]第二方面,本实用新型实施例提供了一种粘弹性阻尼墙,包括:第一方面任一项所 述的弹性部件1和中间钢板300;
[0061] 两个弹性部件1对称设置在中间钢板300的两侧,弹性部件1与中间钢板300通过 硫化工艺粘接设置。
[0062]需要说明的是,这样的设置方式的粘弹性阻尼墙与传统的粘弹性阻尼器相比,当 振动发生时,包含粘弹性叠层橡胶层210以及铅芯100的粘弹性阻尼墙系统为结构提供了 一定的抗侧刚度和更高的阻尼力。
[0063]并且能够提供较大的阻尼出力,墙体与框架协同工作,提供了较大的弹塑性变形 能力。小的剪切变形下阻尼墙呈现粘弹性阻尼特性,大的剪切变形呈现铅阻尼器特性,对减 小地震作用和风振都有明显的效果。
[0064]对于阻尼力有更高要求的结构,可以在同一框架内设置多面粘弹性阻尼墙,各粘 弹性阻尼墙之间设置一定间隙,并用粘弹性材料填充此间隙。
[0065]粘弹性阻尼墙体充分利用建筑结构墙体所提供的空间,可以通过增加粘弹性材料 面积来提供所需的阻尼比以提高耗能能力,并且在所有的振动条件下都能进行耗能,且不 占用其他结构的空间。
[0066]带铅芯100的装配式粘弹性阻尼墙体构件是通过高强螺栓与建筑结构相连,其中 所有的元件和生产工序都可以在工厂里完成,高度契合目前我国建筑工业化的发展趋势, 是一种较为理想的减振耗能产品。
[0067]可以根据结构耗能能力的需求设计阻尼墙尺寸的大小、中间橡胶层210厚度与薄 钢板的厚度,实现粘弹性阻尼墙的个性化定制。
[0068]另外,中间钢板300的上端与弹性部件1上端平齐,中间钢板300的下端伸出弹性 部件1。
[0069]需要说明的是,中间钢板300设置在粘弹性阻尼墙的最中间的位置,从而保证了粘 弹性阻尼墙的整体强度。
[0070] 另外,在两个弹性部件1外侧均设置有外部钢板400,且外部钢板400对称设置; [0071]弹性部件1与外部钢板400通过高强度螺栓800连接。
[0072]需要说明的是,这里的弹性部件1的底端与外部钢板400的下端平齐,并且为了保 证弹性部件1和外部钢板400的连接,则将他们之间通过高强度螺栓800连接。这里所用的高 强度螺栓800是用高强度钢制造的,或者需要施以较大预紧力的螺栓,皆可称为高强度螺栓 800。高强度螺栓800多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接。这种螺栓的断裂多为脆 性断裂。应用于超高压设备上的高强度螺栓800,为了保证容器的密封,需要施以较大的预 应力。
[0073]另外,在弹性部件1的上端设置有钢衬板500;
[0074] 钢衬板500与弹性部件1通过高强度螺栓800连接。
[0075]需要说明的是,这里的钢衬板500的上端与外部钢板400的上端平齐,且钢衬板500 的下端与外部钢板400的下端平齐。
[0076]另外,两个钢衬板500之间设置有上部连接钢板600;
[0077] 上部连接钢板600的下端设置在中间钢板300的上端,且上部连接钢板600与钢衬 板500高强度螺栓800连接。
[0078] 具体的,弹性部件1的下端设置有下部连接钢板700;
[0079] 弹性部件1与下部连接钢板700高强度螺栓800连接。
[0080]综上所述,带铅芯100的粘弹性阻尼墙提供了更大的阻尼出力和更好的耗能特性, 对地震和风振都有明显的减振效果;带铅芯100的粘弹性阻尼墙的力学模型简单,分析:设 计方法明确易行,生产加工方便实施,高度契合装配式建筑结构减振的需求;带铅芯100的 粘弹性阻尼墙构造简单,制造、安装和维护方便,可以根据楼层间墙体内所需设置的阻尼墙 大小、位置等方便进行个性化定制,满足建筑结构设计及功能的要求。
[0081]以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处 所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。
[0082]以上对本实用新型的弹性部件丨及粘弹性阻尼墙进行了说明,但是,本实用新型不 限定于上述具体的实施方式,只要不脱离权利要求的范围,可以进行各种各样的变形或变 更。本实用新型包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。
[0083]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限 制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当 理解:其依然可以对•前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部 技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新 型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1. 一种粘弹性阻尼墙,其特征在于,包括:弹性部件⑴和中间钢板(300); 所述弹性部件(1)包括铅芯(100)和阻尼层(200); 所述阻尼层(200)在其厚度方向上由外到内依次交替间隔设置有橡胶层(21〇)和钢板 层(220),在所述阻尼层(200)的四周设置有防老化橡胶层(230); 所述铅芯(100)设置在所述阻尼层(2〇〇)内,且所述铅芯(1〇〇)与所述橡胶层(21〇)和所 述钢板层(220)垂直设置; 两个所述弹性部件(1)对称设置在所述中间钢板(300)的两侧,所述弹性部件(1)与所 述中间钢板(300)通过硫化工艺粘接设置。
2. 根据权利要求1所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,所述铅芯(1〇〇)对称设置在所述 阻尼层(200)内,且所述铅芯(1〇〇)与所述钢板层(220)接触。
3. 根据权利要求1所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,所述橡胶层(210)与所述钢板层 (220)通过硫化工艺粘接设置。
4. 根据权利要求1所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,所述中间钢板(300)的上端与所 述弹性部件(1)上端平齐,所述中间钢板(300)的下端伸出所述弹性部件。
5. 根据权利要求1所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,在两个所述弹性部件(1)外侧均 设置有外部钢板(4〇〇),且所述外部钢板(400)对称设置; 所述弹性部件(1)与所述外部钢板(400)通过高强度螺栓连接。
6. 根据权利要求5所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,在所述弹性部件(1)的上端设置 有钢衬板(500); 、 所述钢衬板(500)与所述弹性部件⑴通过高强度螺栓连接。
7. 根据权利要求6所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,所述钢村板(500)的上端与所述 外部钢板(400)的上端平齐,且所述钢衬板(500)的下端与所述外部钢板(4〇〇)的下端平齐。
8. 根据权利要求6所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,在两个所述钢衬板(500)之间设 置有上部连接钢板(6〇〇); 所述上部连接钢板(6〇〇)的下端设置在所述中间钢板(300)的上端,且所述上部连接钢 板(600)与所述钢衬板(5〇〇)高强度螺栓连接。 、 、
9. 根据权利要求1所述的粘弹性阻尼墙,其特征在于,在所述弹性部件(1)的下端设置 有下部连接钢板(7〇〇); & 所述弹性部件(1)与所述下部连接钢板(700)高强度螺栓连接。
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