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专利名称：一种新型摩擦-粘滞阻尼墙

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201911134530.4

专利申请（专利权）人：邢台职业技术学院
权利人地址：河北省邢台市桥西区钢铁北路552号

专利发明（设计）人：崔立杰

专利摘要：本发明提供了一种新型摩擦?粘滞阻尼墙，包括摩擦组件、内剪切板和外钢箱体，所述摩擦组件包括上摩擦连接板、下摩擦连接板以及设置于上、下摩擦连接板之间的耗能摩擦片，在上、下摩擦连接板上均匀分布有若干长椭圆形螺栓孔，在所述耗能摩擦片上均匀分布有若干圆形螺栓孔。内剪切板的顶端与下摩擦连接板相连，内剪切板竖直插入到阻尼槽内，在所述阻尼槽内填充有粘滞材料。本发明通过引入摩擦型阻尼器的耗能原理，形成位移相关型与速度相关型阻尼器，将阻尼墙的承载力限定在预设承载力范围内，避免由于地震波的不确定性造成较大承载力的出现，同时，避免了阻尼墙对结构自身频率的依赖性，稳定了阻尼墙的耗能能力，具有良好的减震效果。

主权利要求：
1.一种新型摩擦?粘滞阻尼墙，其特征是，包括：
摩擦组件，所述摩擦组件包括上摩擦连接板、下摩擦连接板以及设置于上、下摩擦连接板之间的耗能摩擦片，所述上摩擦连接板与建筑顶梁底面相连，在所述上摩擦连接板和下摩擦连接板上均匀分布有若干长椭圆形的螺栓孔，在所述耗能摩擦片上均匀分布有若干圆形的螺栓孔；长椭圆形螺栓孔的长度方向与阻尼墙长度方向一致，所述上、下摩擦连接板和耗能摩擦片通过穿置在螺栓孔中的预紧螺栓相连；
内剪切板，为经过抛光处理的钢板，所述内剪切板的顶端与所述下摩擦连接板相连，在内剪切板的顶部两侧各自设有若干上加强钢板；
外钢箱体，所述外钢箱体包括与建筑底梁顶面相连的底部连接板、底端与所述底部连接板相连的两块立板、与对应立板顶端相连的角板、用于封闭外钢箱体对应侧面的侧板以及设于对应立板底部外侧的若干下加强钢板；两块立板、底部连接板以及两块侧板共同围成顶端开口的阻尼槽，所述内剪切板竖直插入到所述阻尼槽内，内剪切板与阻尼槽的内壁之间均留有间隙，在所述阻尼槽内填充有粘滞材料；
所述角板的水平板面的端面与对应立板的顶端相焊接，角板的竖直板面向上延伸并包围在所述上加强钢板的外侧；
所述上加强钢板和下加强钢板均为方形钢板，上加强钢板的上端面与下摩擦连接板的底面相焊接，上加强钢板的内侧端面与内剪切板的顶部板面相焊接，下加强钢板的下端面与底部连接板的顶面相焊接，下加强钢板的内侧端面与立板的底部外侧面相焊接；
在多遇地震及风荷载作用过程中，该粘滞阻尼墙提供附加阻尼，耗散地震能量，减小结构层间位移，由于其粘滞阻尼力未得到充分发挥，其值小于预设起滑屈服力，摩擦耗能阻尼器未摩擦耗能，此时仅为粘滞耗能；随着地震作用的增强，在大震及极罕遇地震阶段，当粘滞阻尼力大于预设起滑屈服力时，下摩擦连接板与摩擦片产生相对滑动，粘滞阻尼力与滑动摩擦力相同，且不会提高，将阻尼力限定在一定范围内，此时摩擦耗能机制开始摩擦耗能，同时粘滞阻尼墙粘滞耗能。
2.根据权利要求1所述的新型摩擦?粘滞阻尼墙，其特征是，在所述立板的外侧面设有加强型钢，所述加强型钢为长条状的角钢或钢槽，加强型钢为两个，呈“十”字形焊接在立板的外侧面。
3.根据权利要求1所述的新型摩擦?粘滞阻尼墙，其特征是，所述耗能摩擦片为黄铜片。 说明书 : 一种新型摩擦?粘滞阻尼墙技术领域[0001] 本发明涉及一种阻尼墙，具体地说涉及一种新型摩擦?粘滞阻尼墙。背景技术[0002] 粘滞阻尼墙作为建筑结构的减震装置，目前得到广泛的应用，其一般由外部钢箱体，内部耗能剪切钢板及高阻尼粘滞材料组成。其中，外部钢箱体通过连接件固定在楼层底梁顶部，内部耗能剪切钢板通过连接件固定在楼层顶梁底部，当楼层产生相对变形（或相对速度）时，耗能剪切钢板与外部钢箱体间缝隙的高阻尼粘滞材料产生速度梯度，进而粘滞材料内部摩擦耗散地震能量同时产生较大阻尼力。[0003] 粘滞阻尼墙作为速度相关型阻尼器，其耗能减震作用可以应用在地震作用过程中的各个阶段。既可在小震或风振作用下为结构提供附加阻尼，减小结构层间位移等指标要求；又可在大震及罕震作用过程中，通过为主体结构提供附加阻尼，避免结构受到严重损坏，防止结构倒塌。故粘滞阻尼墙的推广应用，在保证人民生命财产安全及经济合理发展等诸多方面具有很高的社会价值。[0004] 然而，目前的粘滞阻尼墙在建筑结构中的应用存在如下问题：[0005] (1)粘滞阻尼墙承载力较大且具有明显的不确定性：目前建筑结构中应用的粘滞阻尼墙的承载力较大，较大的承载力会造成：a.与其相连接的钢筋混凝土结构构件配筋较多，具体施工中难以实现，即使勉强施工其施工质量也难以保证；b.与其相连接构件的连接设计强度难以保证，同时大震下，易造成结构构件破坏，不能实现预期阻尼墙预期耗能要求。[0006] 粘滞阻尼墙承载力具有明显的不确定性，这主要是由于地震波的不确定性。由于粘滞阻尼墙具有明显的速度相关型阻尼器的特点，其承载力的大小对结构地震作用下的反应速度很敏感，实际地震波的不确定性必然造成其承载力的不确定性，这对结构设计带来一定的安全隐患，而这仅依靠传统粘滞阻尼墙不能得到改善。[0007] (2)粘滞阻尼墙耗能能力不确定性：粘滞阻尼墙耗能能力的不确定性一方面源于其承载力的不确定性，另一方面源于其对结构频率的依赖性。粘滞阻尼墙的耗能能力对结构自身频率的变化很敏感，结构在地震作用过程中，尤其是大震及罕震过程中，随着结构损伤程度的加深，结构频率随时发生变化，这使得结构中设置的粘滞阻尼墙耗能能力也随之变化，其耗能能力将与设计不符，这也为结构的安全造成一定的隐患。[0008] 目前，虽然有一些关于新型阻尼墙的文献报道，在粘滞阻尼墙的基础上进行了一些改进设计，但是仍不能解决的由于地震波的不确定性造成的相关问题，难以到达预想的减震效果。发明内容[0009] 本发明的目的就是提供一种新型摩擦?粘滞阻尼墙，以解决现有阻尼墙因地震波的不确定性造成较大承载力的出现，主体结构易破坏，耗能能力不稳定的问题。[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种新型摩擦?粘滞阻尼墙，包括：[0011] 摩擦组件，所述摩擦组件包括上摩擦连接板、下摩擦连接板以及设置于上、下摩擦连接板之间的耗能摩擦片，所述上摩擦连接板与建筑顶梁底面相连，在所述上摩擦连接板和下摩擦连接板上均匀分布有若干长椭圆形的螺栓孔，在所述耗能摩擦片上均匀分布有若干圆形的螺栓孔；长椭圆形螺栓孔的长度方向与阻尼墙长度方向一致，所述上、下摩擦连接板和耗能摩擦片通过穿置在螺栓孔中的预紧螺栓相连；[0012] 内剪切板，为经过抛光处理的钢板，所述内剪切板的顶端与所述下摩擦连接板相连，在内剪切板的顶部两侧各自设有若干上加强钢板；[0013] 外钢箱体，所述外钢箱体包括与建筑底梁顶面相连的底部连接板、底端与所述底部连接板相连的两块立板、与对应立板顶端相连的角板、用于封闭外钢箱体对应侧面的侧板以及设于对应立板底部外侧的若干下加强钢板；两块立板、底部连接板以及两块侧板共同围成顶端开口的阻尼槽，所述内剪切板竖直插入到所述阻尼槽内，内剪切板与阻尼槽的内壁之间均留有间隙，在所述阻尼槽内填充有粘滞材料。[0014] 在所述立板的外侧面设有加强型钢，所述加强型钢为长条状的角钢或钢槽，加强型钢为两个，呈“十”字形焊接在立板的外侧面。[0015] 所述耗能摩擦片为黄铜片。[0016] 所述上加强钢板和下加强钢板均为方形钢板，上加强钢板的上端面与下摩擦连接板的底面相焊接，上加强钢板的内侧端面与内剪切板的顶部板面相焊接，下加强钢板的下端面与底部连接板的顶面相焊接，下加强钢板的内侧端面与立板的底部外侧面相焊接。[0017] 所述角板的水平板面的端面与对应立板的顶端相焊接，角板的竖直板面向上延伸并包围在所述上加强钢板的外侧。[0018] 本发明的有益效果是：[0019] 本发明融合了位移相关型减振和速度相关型减震两项技术。合理的利用了粘滞阻尼墙小侧移、微振动作用下提供阻尼，消减震（振）动能量的特性，利用摩擦阻尼耗能机理有效的解决了传统粘滞阻尼墙大震下耗能性能不确定性，及过大的承载力对构件设计带来的各种难题，使得阻尼墙的耗能能力得到改善，较大的提高了其利用空间。[0020] 本发明通过引入特定方向的摩擦型阻尼器，形成位移相关型与速度相关型阻尼器，将阻尼墙的承载力限定在预设承载力范围内，避免由于地震波的不确定性造成较大承载力的出现，减小与其相连构件的损伤破坏，同时，利用位移相关型阻尼器的特点，大震尤其是极罕遇地震作用下避免了阻尼墙对结构自身频率的依赖性，稳定了阻尼墙的耗能能力，具有良好的减震效果。[0021] 本发明所采用的构件均为钢材，材料来源广，成本低，使用寿命长，可广泛应用于土木工程结构消能减震（振）技术。附图说明[0022] 图1为本发明的正面结构示意图。[0023] 图2为图1的侧面剖视图。[0024] 图中：1—上摩擦连接板；2—下摩擦连接板；3—摩擦片；4—预紧螺栓；5—建筑顶梁；6—内剪切板；7—上加强钢板；8—建筑底梁；9—底部连接板；10—立板；11—角板；12—侧板；13—下加强钢板；14—加强型钢。具体实施方式[0025] 如图1和图2所示，本发明的结构包括摩擦组件、内剪切板和外钢箱体，摩擦组件为本发明的核心部件，包括与建筑顶梁5底面相连的上摩擦连接板1、与上摩擦连接板1相连的下摩擦连接板2以及设于上、下摩擦连接板之间的摩擦片3，上、下摩擦连接板为钢板，摩擦片3为黄铜片。在上、下摩擦连接板上均匀分布有若干长椭圆形螺栓孔，在摩擦片3上对应均匀分布有若干圆形螺栓孔，其中，长椭圆孔长度由阻尼器设计位移确定。下摩擦连接板2和摩擦片3通过穿置在螺栓孔中的预紧螺栓4与上摩擦连接板1相连，预紧螺栓4采用高强度螺栓。上摩擦连接板和底部连接板均可以通过焊接或锚栓连接形式与主体结构进行连接。[0026] 内剪切板6为经过抛光处理的钢板，内剪切板6的顶端与下摩擦连接板2相连，在内剪切板6的顶部两侧各自设有若干上加强钢板7。上加强钢板7为方形钢板，上加强钢板7的上端面与下摩擦连接板2的底面相焊接，上加强钢板7的内侧端面与内剪切板6的顶部板面相焊接。若干上加强钢板7均匀间隔设置在内剪切板两侧。[0027] 外钢箱体包括与建筑底梁8顶面相连的底部连接板9、底端与底部连接板9相连的两块立板10、与对应立板10顶端相连的角板11、用于封闭外钢箱体对应侧面的侧板12以及设于对应立板10底部外侧的若干下加强钢板13；两块立板10、底部连接板9以及两块侧板12共同围成顶端开口的阻尼槽，内剪切板6竖直插入到阻尼槽内，内剪切板6与阻尼槽的内壁之间均留有间隙，在阻尼槽内填充有粘滞材料。[0028] 下加强钢板13为方形钢板，下加强钢板13的下端面与底部连接板9的顶面相焊接，下加强钢板13的内侧端面与立板10的底部外侧面相焊接。若干下加强钢板13均匀间隔设置在立板底部。在立板10的外侧面还设有加强型钢14，加强型钢14为长条状的角钢或钢槽，加强型钢为两个，呈“十”字形焊接在立板的外侧面。角板11的水平板面的端面与对应立板的顶端相焊接，角板11的竖直板面向上延伸并包围在上加强钢板7的外侧。[0029] 本发明摩擦组件通过调整预紧螺栓4的数量及预压力实现摩擦阻尼器的不同起滑屈服力，进而根据设计要求将阻尼墙的粘滞阻尼力限定在一定范围内且耗能效果稳定。[0030] 本发明工作原理：本发明为一种新型摩擦?粘滞阻尼墙，其中，上摩擦连接板1、下摩擦连接板2、摩擦片3和预紧螺栓4共同构成摩擦阻尼器耗能机制，通过调整预紧高强度螺栓的数量及预压力实现摩擦阻尼器的不同起滑屈服力，进而根据设计要求将阻尼墙的粘滞阻尼力限定在一定范围内且耗能效果稳定，实现本发明预期设计要求。[0031] 在多遇地震及风荷载作用过程中，该粘滞阻尼墙提供附加阻尼，耗散地震能量，减小结构层间位移，由于其粘滞阻尼力未得到充分发挥，其值小于预设起滑屈服力，摩擦耗能阻尼器未摩擦耗能，此时仅为粘滞耗能；随着地震作用的增强，在大震及极罕遇地震阶段，当粘滞阻尼力大于预设起滑屈服力时，下摩擦连接板2与摩擦片3产生相对滑动，粘滞阻尼力与滑动摩擦力相同，且不会提高，将阻尼力限定在一定范围内，此时摩擦耗能机制开始摩擦耗能，同时粘滞阻尼墙粘滞耗能，实现了位移相关型阻尼器与速度相关型阻尼器的统一，克服了传统粘滞阻尼墙的问题，同时提高了其耗能能力。[0032] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

专利地区：河北

专利申请日期：2019-11-19

专利公开日期：2024-11-19

专利公告号：CN110820979B