CN106639457B - 一种组合型抗风抗震连梁消能器 - Google Patents

一种组合型抗风抗震连梁消能器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组合型抗风抗震连梁消能器，包括：两个O型金属阻尼器、一个黏弹性阻尼器和四个垫梁，所述的两个O型金属阻尼器与所述的黏弹性阻尼器并联设置且所述黏弹性阻尼器设置于两个所述O型金属阻尼器之间，所述组合型抗风抗震连梁消能器用于设置在联肢剪力墙之间，所述的O型金属阻尼器的两端分别通过所述垫梁与墙体相连接，所述的黏弹性阻尼器的两端分别与墙体预埋件相连接。本发明组合型抗风抗震连梁消能器结构简单，易于加工、耗能性能良好、施工方便、有利于震后修复更换。

Description

一种组合型抗风抗震连梁消能器
技术领域
本发明涉及建筑结构消能减震技术领域，特别是涉及一种组合型抗风抗震连梁消能器。
背景技术
目前，联肢剪力墙结构在高层建筑中应用广泛，这类结构中的连梁跨高比较小且受力复杂，在地震中常遭受不同程度的损伤。尽管《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）要求墙肢及连梁依据“强剪弱弯”原则设计，但实际工程中常因建筑需要，连梁跨高比较小，不易满足该设计要求，致使其易于发生剪切破坏。因此寻求受力理想的连梁形式，增强其耗能能力和变形能力，提高其可修复性，已成为联肢剪力墙结构设计中亟待解决的问题。
虽然目前已开发部分可更换连梁，它们通过在连梁跨中设置连梁阻尼器，常用的阻尼器有黏弹性阻尼器和金属阻尼器，黏弹性阻尼器是速度相关型阻尼器，主要靠黏弹性材料剪切变形耗能，虽然可以在风振、小震、中震即可耗能，并且有很好的疲劳性能，但是黏弹性的性能随环境温度和荷载频率的变化较大，还有黏弹性材料多为薄层状，剪切变形能力有限，不适用于大变形的抗震结构中。金属阻尼器是位移相关型阻尼器，主要靠金属屈服变形来耗能，可以适应大位移的需求，而且几乎不受环境影响，所以金属阻尼器可以在中震或大震作用下耗能，但是在风振或小震作用下，金属阻尼器通常只能为结构提供刚度，此时金属阻尼器未屈服，还处于弹性阶段，无法耗能。可见，传统连梁无法同时满足小震（风振）、大震的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合型抗风抗震连梁消能器，以解决上述现有技术存在的问题，将该组合型抗风抗震连梁消能器设置在联肢剪力墙之间代替传统连梁，使联肢剪力墙结构既可以抗小震、风振，又可以抗中震、大震。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种组合型抗风抗震连梁消能器，包括两个O型金属阻尼器、一个黏弹性阻尼器和四个垫梁，所述的两个O型金属阻尼器与所述的黏弹性阻尼器并联设置且所述黏弹性阻尼器设置于两个所述O型金属阻尼器之间，所述组合型抗风抗震连梁消能器用于设置在联肢剪力墙之间，所述的O型金属阻尼器的两端分别通过所述垫梁与墙体相连接，所述的黏弹性阻尼器的两端分别与墙体预埋件相连接。
优选地，该组合型抗风抗震连梁消能器还包括有两个端板，所述两个端板分别固定设置在所述黏弹性阻尼器的两端，所述黏弹性阻尼器通过所述端板与墙体相连接。
优选地，所述的垫梁的截面为工字型、H型、矩型或槽型，所述的垫梁与所述O型金属阻尼器连接的端板设有若干个螺栓孔。
优选地，所述O型金属阻尼器包括两个U型钢板和两个刚性端板，所述两个U型钢板上下对称设置并分别与两侧的刚性端板固定连接，所述两个刚性端板上分别设置有若干个螺栓孔。
优选地，所述的O型金属阻尼器采用低屈服点钢或Q235钢制成，O型金属阻尼器左右两侧的平面部分设有螺栓孔，O型金属阻尼器与垫梁通过高强螺栓连接。
优选地，所述O型金属阻尼器由一整块钢板整体切割成所需的平面形状，然后弯折和焊接形成。
优选地，所述黏弹性阻尼器包括中间钢板和U型侧边钢板，所述U型侧边钢板包括有两个侧边钢板，所述中间钢板位于所述两个侧边钢板之间，所述中间钢板与所述两个侧边钢板之间的间隙内分别设置有黏弹性材料层，所述黏弹性材料具备高阻尼特性，所述黏弹性材料层通过硫化设置在所述中间钢板和所述侧边钢板之间。
优选地，所述黏弹性材料层中的材料为具备高阻尼特性的橡胶材料。
本发明一种组合型抗风抗震连梁消能器与现有技术相比取得了以下有益效果：
本发明一种组合型抗风抗震连梁消能器中黏弹性阻尼器和两个O型金属阻尼器并联，只要发生微小位移，黏弹性阻尼器即可工作耗能，可以满足小震或风振的要求；在中震或大震作用下，O型金属阻尼器和黏弹性阻尼器共同工作耗能，是其耗能能力大大提高。这种组合型抗风抗震连梁消能器结构简单，易于加工、耗能性能良好、施工方便、有利于震后修复更换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明组合型抗风抗震连梁消能器一种视角的结构示意图；
图2为本发明组合型抗风抗震连梁消能器另一种视角的结构示意图；
图3为本发明黏弹性阻尼器的结构示意图；
图4为本发明O型金属阻尼器的结构示意图；
图5为ABAQUS模拟的小位移下各阻尼器滞回曲线；
图6为ABAQUS模拟的大位移下各阻尼器滞回曲线；
图7为ABAQUS模拟的大位移下O型金属阻尼器的应力云图；
图8为ABAQUS模拟的大位移下O型金属阻尼器的位移云图。
其中，1-黏弹性阻尼器，2-O型金属阻尼器，3-垫梁，4-侧边钢板，5-中间钢板，6-黏弹性材料层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种组合型抗风抗震连梁消能器，以解决现有技术存在的问题，使联肢剪力墙结构既可以抗小震、风振，又可以抗中震、大震。
本发明提供一种组合型抗风抗震连梁消能器，包括两个O型金属阻尼器、一个黏弹性阻尼器和四个垫梁，所述的两个O型金属阻尼器与所述的黏弹性阻尼器并联设置且所述黏弹性阻尼器设置于两个所述O型金属阻尼器之间，所述组合型抗风抗震连梁消能器用于设置在联肢剪力墙之间，所述的O型金属阻尼器的两端分别通过所述垫梁与墙体相连接，所述的黏弹性阻尼器的两端分别与墙体预埋件相连接。
本发明提供的组合型抗风抗震连梁消能器中黏弹性阻尼器和两个O型金属阻尼器并联，只要发生微小位移，黏弹性阻尼器即可工作耗能，可以满足小震或风振的要求；在中震或大震作用下，O型金属阻尼器和黏弹性阻尼器共同工作耗能，是其耗能能力大大提高。这种组合型抗风抗震连梁消能器结构简单，易于加工、耗能性能良好、施工方便、有利于震后修复更换。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
本发明提供一种组合型抗风抗震连梁消能器，包括两个O型金属阻尼器2、一个黏弹性阻尼器1和四个垫梁3，两个O型金属阻尼器2与黏弹性阻尼器1并联设置且黏弹性阻尼器1设置于两个O型金属阻尼器2之间，组合型抗风抗震连梁消能器用于设置在联肢剪力墙之间，O型金属阻尼器2的两端分别通过垫梁3与墙体相连接，黏弹性阻尼器1的两端分别与墙体预埋件相连接。
垫梁3的截面为工字型、H型、矩型或槽型，垫梁3上与O型金属阻尼器2连接的端板设有若干个螺栓孔。
O型金属阻尼器2包括两个U型钢板和两个刚性端板，两个U型钢板上下对称设置并分别与两侧的刚性端板固定连接，两个刚性端板上分别设置有若干个螺栓孔。
O型金属阻尼器2采用低屈服点钢或Q235钢制成，O型金属阻尼器2左右两侧的平面部分设有螺栓孔，O型金属阻尼器2与垫梁3通过高强螺栓连接，O型金属阻尼器2也可以由一整块钢板整体切割成所需的平面形状，然后弯折和焊接形成。
黏弹性阻尼器1包括中间钢板5和U型侧边钢板4，U型侧边钢板4包括有两个侧边钢板4，中间钢板5位于两个侧边钢板4之间，中间钢板5与两个侧边钢板4之间的间隙内分别设置有黏弹性材料层6，黏弹性材料为具备高阻尼特性的橡胶材料，黏弹性材料层6通过硫化设置在中间钢板5和侧边钢板4之间。
施工时，该组合型抗风抗震连梁消能器可预先拼装完成，将预埋件定位之后浇筑在剪力墙之中，最后将本组合型抗风抗震连梁消能器通过高强螺栓与预埋件进行拼接安装。
对黏弹性阻尼器1、O型金属阻尼器2以及组合型抗风抗震连梁消能器分别进行ABAQUS数值模拟，通过数值模拟分析得到小位移下黏弹性阻尼器1、O型金属阻尼器2以及组合型抗风抗震连梁消能器的滞回曲线如图5所示，在小位移下，O型金属阻尼器2处于弹性，此时O型金属阻尼器2不耗能；黏弹性阻尼器1开始工作耗能，但滞回曲线扁平；而本实例组合型抗风抗震连梁消能器在小位移情况下也可以工作耗能，而且从图中可以看出其初始刚度比黏弹性阻尼器1大。
通过模拟分析得到大位移下的黏弹性阻尼器1、O型金属阻尼器2以及本实例组合型抗风抗震连梁消能器的滞回曲线如图6所示，黏弹性阻尼器1和O型金属阻尼器2在大位移下虽然都能有效耗能，但耗能能力显著小于本发明的组合型抗风抗震连梁消能器的耗能能力，同时本发明的滞回曲线饱满，说明其耗能性能显著。
图7和图8分别显示了大位移下本发明的O型金属阻尼器2的应力云图和位移云图，从图7和图8可知，在大变形下金属阻尼器的大部分都进入了塑性状态，具备优良的耗能能力。
实施例二：
该实施例在实施例一的基础上做出了进一步的改进，其包括实施例一的全部内容，即本实施例中的组合型抗风抗震连梁消能器包括实施例一组合型抗风抗震连梁消能器的全部结构特征，具体改进之处如下：
该组合型抗风抗震连梁消能器还设置有两个端板，两个端板分别固定设置在黏弹性阻尼器1的两端，黏弹性阻尼器1通过端板与墙体相连接。
本发明可用于高层联肢剪力墙结构中，不仅能够在小震或风振下工作耗能，而且能够在中震、大震下工作耗能，保护剪力墙墙肢的安全，提高建筑舒适度，而且该消能器在损伤后易于修复更换。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种组合型抗风抗震连梁消能器，其特征在于：包括两个O型金属阻尼器、一个黏弹性阻尼器和四个垫梁，所述的两个O型金属阻尼器与所述的黏弹性阻尼器并联设置且所述黏弹性阻尼器设置于两个所述O型金属阻尼器之间，所述组合型抗风抗震连梁消能器用于设置在联肢剪力墙之间，所述的O型金属阻尼器的两端分别通过所述垫梁与墙体相连接，所述的黏弹性阻尼器的两端分别与墙体预埋件相连接；
所述黏弹性阻尼器包括中间钢板和U型侧边钢板，所述U型侧边钢板包括有两个侧边钢板，所述中间钢板位于所述两个侧边钢板之间，所述中间钢板与所述两个侧边钢板之间的间隙内分别设置有黏弹性材料层，所述黏弹性材料层通过硫化设置在所述中间钢板和所述侧边钢板之间；
还包括有两个端板，所述两个端板分别固定设置在所述黏弹性阻尼器的两端，所述黏弹性阻尼器通过所述端板与墙体相连接；所述中间钢板和所述侧边钢板均垂直于所述端板。
2.根据权利要求1所述的一种组合型抗风抗震连梁消能器，其特征在于：所述的垫梁的截面为工字型、H型、矩型或槽型，所述的垫梁与所述O型金属阻尼器连接的端板设有若干个螺栓孔。
3.根据权利要求1所述的一种组合型抗风抗震连梁消能器，其特征在于：所述O型金属阻尼器包括两个U型钢板和两个刚性端板，所述两个U型钢板上下对称设置并分别与两侧的刚性端板固定连接，所述两个刚性端板上分别设置有若干个螺栓孔。
4.根据权利要求1所述的一种组合型抗风抗震连梁消能器，其特征在于：所述O型金属阻尼器由一整块钢板整体切割成所需的平面形状，然后弯折和焊接形成。
5.根据权利要求4所述的一种组合型抗风抗震连梁消能器，其特征在于：所述的O型金属阻尼器采用低屈服点钢制成，O型金属阻尼器左右两侧的平面部分设有螺栓孔，O型金属阻尼器与垫梁通过高强螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的一种组合型抗风抗震连梁消能器，其特征在于：所述黏弹性材料层中的材料为具备高阻尼特性的橡胶材料。
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