CN214697165U - 一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块式承载‑多级消能连梁阻尼器，包括连接板和消能模块；所述连接板的数量为两个且左右对称分布，模块式高延性消能腹板在小震作用下能够屈服耗能，同时能满足在罕遇地震作用下不破坏，模块式承载腹板在小震和中震下均处于弹性状态，提供较大的初始弹性刚度，仅在罕遇地震发生较大变形时屈服耗能，两者配套组合后使用在联肢剪力墙的连梁位置，替换混凝土连梁后即能提供足够的耗能能力又不削弱原有连梁的刚度；将模块式高延性消能腹板和模块式承载腹板均设计为屈服位移、屈服承载力、极限承载力恒定的标准化模块式单元，可根据实际需求，对消能腹板的高度和数量进行调整组合，即可准确匹配出力学性能参数。

Description

一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器

技术领域

本实用新型涉及多高层剪力墙结构的消能减震技术领域，具体涉及一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器。

背景技术

我国的高层住宅大部分采用联肢剪力墙结构，剪力墙因建筑功能需要沿竖向开洞形成一系列连梁、墙肢与连梁联结形成整体，连梁一般跨度小、截面大，在整个结构中连梁对墙肢起到约束作用且其为剪力墙结构地震时重要的耗能构件，连梁起到耗能作用，对减少墙肢内力、延缓墙肢屈服有着重要的作用，而连梁的耗能多通过连梁阻尼器实现，但是现有的连梁阻尼器在使用的过程中存在着一定的缺陷，一方面，高烈度区的高层剪力墙结构在地震作用下，作为耗能构件的钢筋混凝土连梁受力较大时，其剪压比往往难以满足规范要求，无法保证耗能作用，在小震下出现损伤甚至剪切破坏，且震后混凝土连梁无法修复；另一方面，既有的连梁阻尼器在小震下小变形阶段提供耗能时，其屈服后刚度会大幅降低，会对连梁构件的整体刚度有较大削弱，削弱连梁构件对两侧剪力墙墙肢的约束作用，为此我们提出了一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，具有连梁剪力可限制、抗剪承载力强、耗能性能好、刚度大等优点，详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，包括连接板和消能模块；

所述连接板的数量为两个且左右对称分布，所述连接板包括锚固钢板，两个锚固钢板的内侧中部均固定连接有垂直于锚固钢板的剪力传递板，所述剪力传递板的前后两侧的上下两端均设有加劲板，所述连接板的外侧均设有两排从上至下均匀分布的连接套筒，所述连接套筒远离连接板的一端螺纹连接有锚固钢筋，所述锚固钢筋为螺纹钢筋；

所述消能模块的数量为两个且分别位于剪力传递板的前后两端；

所述消能模块通过连接件和剪力传递板相连接，便于实现消能模块的可拆卸连接，从而能够使阻尼器具有震后可更换的优点，在地震发生后需要对损坏的消能模块进行更换时，可将连接件从连接板上拆除，从而方便对损坏的消能模块进行更换。

作为优选，所述加劲板为直角三角形结构，所述加劲板的一条直角边和连接板固定连接，所述加劲板的另一条直角边和剪力传递板固定连接，加劲板保证连接板在垂直于阻尼器工作方向上具有足够的面外刚度。

作为优选，所述消能模块包括内侧的消能腹板和外侧的承载腹板，所述消能腹板采用软钢加工而成，所述承载腹板采用普通钢材加工而成，所述消能腹板的中部设有从上至下均匀分布的第一菱形削弱孔洞，所述承载腹板的中部设有从上至下均匀分布的第二菱形削弱孔洞，所述消能腹板和承载腹板的左右两端均设有用于隔开消能腹板和承载腹板的压板，压板使两块消能腹板之间留有弯剪变形空间，为消能腹板的变形奠定基础。

作为优选，所述第一菱形削弱孔洞的长度小于第二菱形削弱孔洞的长度，所述第一菱形削弱孔洞和第二菱形削弱孔洞的四角均设有用于过渡的圆弧状结构，避免消能腹板和承载腹板的应力集中问题。

作为优选，所述消能腹板被第一菱形削弱孔洞分割形成的若干独立耗能单元的高宽比控制在4-8，宽厚比控制在1-2区间，所述承载腹板被第二菱形削弱孔洞分割形成的若干独立耗能单元的高宽比控制在4-8，宽厚比控制在1-2区间，便于使阻尼器能够实现在1mm以下小变形屈服耗能的同时延性比可达到30以上，同时采用软钢加工而成的消能腹板不存在面外屈曲问题。

作为优选，所述压板中部采取开槽削弱方式形成哑铃状，便于减小压板与消能腹板之间的接触面积，既可降低压板的加工精度，同时又可保证压板与消能腹板侧壁之间的贴合度。

作为优选，所述连接件配套的螺栓、螺母组件，所述剪力传递板、消能腹板、压板和承载腹板上均设有和螺栓相对应的通孔，所述螺栓穿过通孔，便于将消能模块作为屈服变形和极限变形恒定的标准化耗能单元，可根据不同项目对阻尼器实际承载力的需求，对消能腹板的高度和数量进行调整，即可精准匹配阻尼器的性能参数。

本实用新型的有益效果在于：

模块式高延性消能腹板在小震作用下能够屈服耗能，同时能满足在罕遇地震作用下不破坏，模块式承载腹板在小震和中震下均处于弹性状态，提供较大的初始弹性刚度，仅在罕遇地震发生较大变形时屈服耗能，两者配套组合后使用在联肢剪力墙的连梁位置，替换混凝土连梁后即能提供足够的耗能能力又不削弱原有连梁的刚度；

将模块式高延性消能腹板和模块式承载腹板均设计为屈服位移、屈服承载力、极限承载力恒定的标准化模块式单元，可根据实际需求，对消能腹板的高度和数量进行调整组合，即可准确匹配出力学性能参数；

通过预埋锚筋和预埋型钢的组合式锚固构件，既能满足大吨位连梁阻尼器和主体结构连接部位的承载力要求，又能保证安装连梁阻尼器后混凝土浇筑施工的质量，改善了仅有预埋锚筋时钢筋太密不利于混凝土浇筑以及预埋锚筋抗剪承载力不足的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型图1的俯视图；

图3是本实用新型图1的连接板的立体结构示意图；

图4是本实用新型图1的消能腹板的立体结构示意图；

图5是本实用新型图1的承载腹板的立体结构示意图；

图6是本实用新型图1的压板的断面放大图。

附图标记说明如下：

1、锚固钢筋；2、连接套筒；3、锚固钢板；4、剪力传递板；5、加劲板；6、连接板；7、连接件；8、消能模块；801、消能腹板；801a、第一菱形削弱孔洞；802、压板；803、承载腹板；803a、第二棱形削弱孔洞。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1-图5所示，本实用新型提供了一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，包括连接板6和消能模块8；

连接板6的数量为两个且左右对称分布，连接板6包括锚固钢板3，两个锚固钢板3的内侧中部均固定连接有垂直于锚固钢板3的剪力传递板4，剪力传递板4能够确保在阻尼器工作变形时，剪力传递板4和锚固钢板3之间的焊接连接具有足够强度，剪力传递板4的前后两侧的上下两端均设有加劲板5，连接板6的外侧均设有两排从上至下均匀分布的连接套筒2，连接套筒2远离连接板6的一端螺纹连接有锚固钢筋1，通过连接套筒2将阻尼器连接在连梁的锚固钢筋1上，其中连接套筒2的数量、外径、壁厚以及锚固钢筋1的数量、直径和长度均可根据阻尼器的承载力大小进行调整，以满足预埋件抗弯、抗剪承载力的要求，锚固钢筋1为螺纹钢筋，螺纹钢具有一定的弹性，可使螺纹各圈上的负载分布比较均匀，同时能够吸收振动，从而提高锚固钢筋1的连接强度和耐疲劳强度；消能模块8的数量为两个且分别位于剪力传递板4的前后两端；消能模块8通过连接件7和剪力传递板4相连接，便于实现消能模块8的可拆卸连接，从而能够使阻尼器具有震后可更换的优点，在地震发生后需要对损坏的消能模块8进行更换时，可将连接件7从连接板6上拆除，从而方便对损坏的消能模块8进行更换。

作为优选，加劲板5为直角三角形结构，加劲板5的一条直角边和连接板6固定连接，加劲板5的另一条直角边和剪力传递板4固定连接，加劲板5保证连接板6在垂直于阻尼器工作方向上具有足够的面外刚度。

作为优选，消能模块8包括内侧的消能腹板801和外侧的承载腹板803，消能腹板801采用软钢加工而成，承载腹板803采用普通钢材加工而成，消能腹板801的中部设有从上至下均匀分布的第一菱形削弱孔洞801a，承载腹板803的中部设有从上至下均匀分布的第二菱形削弱孔洞803a，消能腹板801和承载腹板803的左右两端均设有用于隔开消能腹板801和承载腹板803的压板802，压板802使两块消能腹板801之间留有弯剪变形空间，为消能腹板801的变形奠定基础。

作为优选，第一菱形削弱孔洞801a的长度小于第二菱形削弱孔洞803a的长度，第一菱形削弱孔洞801a和第二菱形削弱孔洞803a的四角均设有用于过渡的圆弧状结构，改善消能腹板801和承载腹板803的应力集中问题。

作为优选，消能腹板801被第一菱形削弱孔洞801a分割形成的若干独立耗能单元的高宽比控制在4-8，宽厚比控制在1-2区间，承载腹板803被第二菱形削弱孔洞803a分割形成的若干独立耗能单元的高宽比控制在4-8，宽厚比控制在1-2区间，便于使阻尼器能够实现在1mm以下小变形屈服耗能的同时延性比可达到30以上，同时采用软钢加工而成的消能腹板801不存在面外屈曲问题。

作为优选，压板802中部采取开槽削弱方式形成哑铃状，便于减小压板802与消能腹板801之间的接触面积，既可降低压板802的加工精度，同时又可保证压板802与消能腹板801侧壁之间的贴合度。

作为优选，连接件7配套的螺栓、螺母组件，剪力传递板4、消能腹板801、压板802和承载腹板803上均设有和螺栓相对应的通孔，螺栓穿过通孔，便于将消能模块8作为屈服变形和极限变形恒定的标准化耗能单元，可根据不同项目对阻尼器实际承载力的需求，对消能腹板801的高度和数量进行调整，即可精准匹配阻尼器的性能参数。

在本实用新型的一个实施例中，采用上述结构的模块式承载-多级消能连梁阻尼器，通过连接件7将消能模块8固定在连接板6上，通过过螺纹连接实现套筒2和锚固钢筋1之间的连接，通过锚固钢筋1实现该阻尼器的现场安装；

另外将原有消能腹板分成消能腹板801和承载腹板803两种类型，改进构造、尺寸和材质；

1、模块式高延性消能腹板采用LY100极低屈服点软钢，材料延性比是普通钢材的2倍以上，材料伸长率能达到60％；所述的模块式承载腹板采用Q235常规钢材。

2、模块式高延性消能腹板和模块式承载腹板均采用中空菱形构造，高延性消能腹板中消能单元的高度、厚度分别为模块式承载腹板消能单元高度、厚度的一半，两者消能单元的宽度相同；根据以下公式：

屈服荷载：

屈服位移：

式中：b为消能单元的宽度、h为消能单元的高度、t为消能单元的厚度。

可确保承载腹板的屈服位移为高延性消能腹板屈服位移的4倍以上，承载腹板的极限荷载和高延性消能腹板的2倍；当高延性消能腹板小震、中震显著耗能的情况下，承载腹板仅提供弹性刚度；

3、预埋件形式为预埋锚筋和预埋型钢的组合方式，当所需阻尼器的屈服荷载较大时，预埋锚筋的数量较大，且预埋锚筋和主体结构的钢筋存在位置冲突，钢筋太密将导致混凝土浇筑存在巨大困难；在连接板中部位置增加预埋型钢后可显著提高预埋件的连接承载力，且方便施工。

值得注意的是，本实用新型中的锚固钢筋1可选用HRB400螺纹钢筋；

本实用新型中的连接套筒2可选用机械强度高的Q345无缝管加工而成，Q345无缝管加工方便；

本实用新型中的消能腹板801可选用LY100或LY160型软钢，软钢方便消能腹板801变形实现能耗，承载腹板803可选用Q235型普通钢材；

本实用新型中的固定连接优选焊接的连接方式，如塞焊；

本实用新型中阻尼器的外部可增加外封包盒，内部空隙填充柔性发泡剂，将连梁阻尼器整体封闭，可方便现场安装施工，防止灰浆及杂物进入阻尼器内部影响耗能效果；

本实用新型中的耗能模块8的数量可根据现场使用需求进行调整；

本实用新型中预埋锚筋1可和外在的预埋型钢的组合成锚固构件进行使用。

本实施例的模块式承载-多级消能连梁阻尼器，具有如下优点：

模块式高延性消能腹板801在小震作用下能够屈服耗能，同时能满足在罕遇地震作用下不破坏，模块式承载腹板803在小震和中震下均处于弹性状态，提供较大的初始弹性刚度，仅在罕遇地震发生较大变形时屈服耗能，两者配套组合后使用在联肢剪力墙的连梁位置，替换混凝土连梁后即能提供足够的耗能能力又不削弱原有连梁的刚度；

将模块式高延性消能腹板801和模块式承载腹板803均设计为屈服位移、屈服承载力、极限承载力恒定的标准化模块式单元，可根据实际需求，对消能腹板的高度和数量进行调整组合，即可准确匹配出力学性能参数；

通过预埋锚筋1和外在预埋型钢的组合式锚固构件，既能满足大吨位连梁阻尼器和主体结构连接部位的承载力要求，又能保证安装连梁阻尼器后混凝土浇筑施工的质量，改善了仅有预埋锚筋时钢筋太密不利于混凝土浇筑以及预埋锚筋抗剪承载力不足的问题。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器,其特征在于：包括连接板（6）和消能模块（8）；

所述连接板（6）的数量为两个且左右对称分布，所述连接板（6）包括锚固钢板（3），两个锚固钢板（3）的内侧中部均固定连接有垂直于锚固钢板（3）的剪力传递板（4），所述剪力传递板（4）的前后两侧的上下两端均设有加劲板（5），所述连接板（6）的外侧均设有两排从上至下均匀分布的连接套筒（2），所述连接套筒（2）远离连接板（6）的一端螺纹连接有锚固钢筋（1），所述锚固钢筋（1）为螺纹钢筋；

所述消能模块（8）的数量为两个且分别位于剪力传递板（4）的前后两端；

所述消能模块（8）通过连接件（7）和剪力传递板（4）相连接;

所述加劲板（5）为直角三角形结构，所述加劲板（5）的一条直角边和连接板（6）固定连接，所述加劲板（5）的另一条直角边和剪力传递板（4）固定连接;

所述消能模块（8）包括内侧的消能腹板（801）和外侧的承载腹板（803），所述消能腹板（801）采用软钢加工而成，所述承载腹板（803）采用普通钢材加工而成，所述消能腹板（801）的中部设有从上至下均匀分布的第一菱形削弱孔洞（801a），所述承载腹板（803）的中部设有从上至下均匀分布的第二菱形削弱孔洞（803a），所述消能腹板（801）和承载腹板（803）的左右两端均设有用于隔开消能腹板（801）和承载腹板（803）的压板（802）。

2.根据权利要求1所述一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，其特征在于：所述第一菱形削弱孔洞（801a）的长度小于第二菱形削弱孔洞（803a）的长度，所述第一菱形削弱孔洞（801a）和第二菱形削弱孔洞（803a）的四角均设有用于过渡的圆弧状结构。

3.根据权利要求1所述一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，其特征在于：所述消能腹板（801）被第一菱形削弱孔洞（801a）分割形成的若干独立耗能单元的高宽比控制在4-8，宽厚比控制在1-2区间，所述承载腹板（803）被第二菱形削弱孔洞（803a）分割形成的若干独立耗能单元的高宽比控制在4-8，宽厚比控制在1-2区间。

4.根据权利要求1所述一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，其特征在于：所述压板（802）中部采取开槽削弱方式形成哑铃状。

5.根据权利要求1所述一种模块式承载-多级消能连梁阻尼器，其特征在于：所述连接件（7）配套的螺栓、螺母组件，所述剪力传递板（4）、消能腹板（801）、压板（802）和承载腹板（803）上均设有和螺栓相对应的通孔，所述螺栓穿过通孔。

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