專利名稱：用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器的制作方法
技術領域：
本實用新型公開一種軟鋼阻尼器，特別是一種增強連肢剪力墻連梁耗能的 軟鋼阻尼器。
背景技術：
連肢剪力墻結構是高層建筑結構普遍采用的結構形式，其在地震作用下的 工作狀態和破壞形態與連梁相對剪力墻墻肢的剛度、承載力等密切相關。結構 延性設計要求遵循"強肢弱梁"，"強剪弱彎"等原則，但在保證連梁的剛度與 延性能力方面常常存在矛盾。因此如何滿足(1)在正常使用和多遇地震下連梁
與連肢剪力墻墻肢共同工作，為連肢剪力墻結構提供足夠抗側剛度；(2)在設 防烈度和罕遇地震下連梁先于墻肢屈服發揮連梁延性耗能作用，對連肢剪力墻 結構起到保護作用，這是連肢剪力墻結構抗震設計的關鍵。目前剪力墻結構抗 震設計，連梁的剛度和延性之間的協調以及配筋是個難點，如果截面做得小， 為承受較大的地震剪力需要配大量鋼筋造成超筋和增加施工難度；如果截面做 得大，連梁剛度增大，分配的地震剪力又會迅速增長，仍然存在配筋超筋的難 題，達不到連梁延性設計的目標。為解決上述難題，國內外學者做了不少研究 工作，提出了多種解決方案。比如，20世紀70年代前期，新西蘭T. Paulay等 學者就提出了沿連梁兩對角線方向增設布置柱式鋼筋骨架的小跨高比抗震連梁 配筋方案，如附圖26所示。也有學者提出沿梁高架設縱筋(兩端錨固在剪力墻內) 方案，簡單加設沿連梁對角線方向交叉斜筋(各向斜筋不加箍筋，即不形成暗柱) 方案，以及簡單加設由四組折線形鋼筋組成的交叉菱形筋的方案等，如附圖27 所示。但是，已完成的試驗結果表明，這些方案耗能能力一般，未實現較好的
抗震性能，并且又增加了配筋難度。
近年來，結構振動控制、耗能減震(振)技術被廣泛應用于土木工程領域， 為土木工程抗震和抗風的安全性和經濟性提供了一條有效途徑。作為耗能減震
裝置之一的金屬阻尼器也較早地得到應用，如1972年Kdly等人提出金屬阻尼 器構造并投入工程應用。金屬阻尼器利用金屬進入塑性后良好的滯回特性，在 塑性滯回變形過程中吸收大量的振動能量，達到提高結構阻尼的作用。金屬阻 尼器已大量用于對新建建筑和既有建筑抗震升級和改造加固。平面內屈服鋼板 阻尼器作為金屬阻尼器的一種，已有較多研究，其主要依靠鋼板平面內變形造 成設定區域內鋼板進入塑性屈服耗能來提供阻尼。該類阻尼器初始剛度較大、 承載能力和耗能能力較好，主要有蜂窩狀阻尼器，槽形鋼板阻尼器，圓洞阻尼 器，雙X形阻尼器等類型，各詳見附圖20、附圖21、附圖22、附圖23。上述 四種阻尼器主要用于鋼結構中，布設在鋼框架支撐連接點或內外框架連接處。 該方法安裝方便， 一般通過螺栓連接或者焊接即可實現安裝。附圖20、附圖21 所示阻尼器連接采用直接在鋼板上打孔做螺栓連接的方式，附圖22、附圖23所 示阻尼器加入了角鋼和水平連接板與結構構件連接。
但是附圖21、附圖22所示阻尼器均為矩形輪廓鋼板的短邊受剪，如果將其 輪廓改變，使之受剪邊變長，其抗側剛度和耗能能力都會有很大降低，X型鋼 板中心處發展塑性區域狹小，塑性區域不能充分發展，在較大外力和塑性開展 過程中會較早發生破壞。另外，由于連接栓孔直接布設在鋼板之上，在受力過 程中會使軟鋼變形，影響耗能效果。附圖22、附圖23所示阻尼器如果做成受剪 邊很長的情況，制作和設計都會稍顯復雜，如果阻尼器兩端出現平面內彎矩， 其容易出現局部失穩而影響耗能效果。附圖20、附圖21、附圖22和附圖23所
述阻尼器都沒有考慮適合連梁構造的阻尼器形狀，并且沒有考慮與鋼筋混凝土
連梁的特殊連接。

實用新型內容
針對上述提到的現有技術中鋼筋混凝土連梁配筋難、耗能效果差、震后不 易修復，現有的阻尼器均為短邊受剪，如使受剪邊變長，其抗側剛度和耗能能 力都會有很大降低，容易出現局部失穩而影響耗能效果等缺點，本新型設計的 阻尼器工作區與嵌固區分離，工作區長寬比與現有阻尼器相比較大，工作區上 沿長邊方向開有兩列或兩列以上的長條形孔洞，孔洞端部做非尖角處理，在連 肢剪力墻中，用以替換鋼筋混凝土連梁或附著在鋼筋混凝土連梁上安裝于連肢 剪力墻的連梁位置，以解決上述提到的現有技術存在的問題。該新型能夠保證 正常使用和常遇地震時阻尼器提供墻肢連接剛度，設防烈度和罕遇地震時通過 阻尼器平面內塑性屈服耗能集中耗散結構的振動能量，能夠提高結構阻尼比和 增強抗倒塌性，解決剪力墻連梁超筋和配筋難問題，改進連梁的抗震性能和損 傷后的可修復性能。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是 一種用于連肢剪力墻連梁 耗能的阻尼器，包括相互連接的塑性屈服耗能的工作區和保持近似剛性的嵌固 區，工作區沿著長邊方向開有兩列或兩列以上長條形孔洞，孔洞長方向平行于 工作區長邊。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案進一步還包括
所述的工作區由Q235B或低屈服點熱軋鋼板制成；
所述的孔洞邊角做非尖角處理；
所述的嵌固區厚度大于等于工作區厚度；
所述的嵌固區上設有增強剛性的方法，比如加腋、加勁或者增加嵌固區板
厚的方法；
所述的嵌固區上設有易于與結構連接的構造措施，比如設置螺栓孔；
所述的孔洞開設面積適宜小于或等于工作區總面積的20%,所述的孔洞長 寬比值最佳范圍為5至15;
所述的阻尼器采用一個以上時，各阻尼器工作區設有限制每片阻尼器的出 平面失穩防出平面失穩螺栓，各阻尼器嵌固區可以用高強摩擦螺栓預拉或利用 附加蓋板焊接將各阻尼器聯系為 一個整體；
所述的阻尼器使用方法為阻尼器在嵌固區做好連接構造，在現場直接與 結構預埋件焊接或者螺栓連接。
本實用新型的有益效果是采用按照本實用新型的阻尼器及構造，能夠替 換連肢剪力墻結構鋼筋混凝土連梁或者附著于連肢剪力墻結構連梁上，降低結 構設計難度和施工中連梁的配筋難度，使結構在多遇地震下結構動力特性不變， 設防烈度和罕遇地震作用下結構耗能能力和抗倒塌性增強。
本實用新型的阻尼器通過開設雙(多)列孔的方式來指定塑性發展區域， 構造簡單，塑性發展區域均勻、廣泛，耗能效果好。對于阻尼器兩端剪切或受 彎工況均有良好的耗能效果。
本實用新型的阻尼器將耗能工作區與連接嵌固區分別構造，避免了工作區 屈服耗能與結構剛性連接之間的沖突。
本實用新型提出了具體形式的耗能阻尼器和若干嵌固區與剪力墻結構連接 的構造，可以應用于連肢剪力墻結構抗震設計中。阻尼裝置耗能效果好，剪力 墻結構的抗震性能改善明顯，構造簡單，不影響建筑效果，方便施工，便于維
修和更換，符合工程實際需要，滿足工程行業技術標準，能夠解決工程問題。 下面將結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。


圖1為本實用新型整體結構示意圖。
圖2為
圖1的A-A剖面結構示意圖。 圖3為
圖1的B-B剖面結構示意圖。
圖4為本實用新型使用多片時用高強螺栓固定結構示意圖。 圖5為圖4的俯視結構示意圖。
圖6為本實用新型使用多片時利用塞焊將阻尼器各片與墊板固定連接結構 示意圖。
圖7為圖6的俯視結構示意圖。
圖8為本實用新型單片阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻的連接結構示意圖。
圖9為圖8的側視結構示意圖。
圖10為圖8的C-C剖面結構示意圖。
圖11為本實用新型多片阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻的連接實施例一結構示 意圖。
圖12為
圖11中連接板示意圖及栓孔布置示意周。
圖13為
圖11的D-D剖面結構示意圖。
圖14為本實用新型多片阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻的連接實施例二結構示 意圖。
圖15為
圖14的E-E剖面結構示意圖。
圖16為本實用新型替換鋼筋混凝土連梁結構示意圖。
圖17為應用阻尼器示意圖。
圖18為
圖16的F-F剖面結構示意圖。
圖19為
圖16的G-G剖面結構示意圖。
圖20為現有技術中蜂窩阻尼器結構示意圖。
圖21為現有技術中槽形阻尼器結構示意圖。
圖22為現有技術中圓孔阻尼器結構示意圖。
圖23為現有技術中雙X形阻尼器結構示意圖。
圖24為開孔率為5%的一種槽形阻尼器滯回曲線。
圖25為開孔率為5%的本實用新型雙列孔阻尼器的一種滯回曲線。
圖26為小跨高比連梁的斜向交叉暗柱式配筋結構示意圖。
圖27為小跨高比連梁的菱形配筋結構示意圖。
圖28為常規連肢剪力墻結構與應用本實用新型阻尼器替換連梁的連肢剪力 墻結構在7度多遇地震情況層間位移角對比圖。
圖29為常規連肢剪力墻結構與應用本實用新型阻尼器替換連梁的連肢剪力 墻結構在7度罕遇地震情況層間位移角對比圖。
圖中，l-工作區，2-嵌固區，11-孔洞，12-防屈曲螺栓，13-承托肋板，21-工作區延長板，22-高強螺栓，23-墊板，24-連接板，25-蓋板，31-預埋板，32-預埋件，33-預埋螺栓，34-連接螺栓。
具體實施方式
本實施例為本實用新型優選實施方式，其他凡其原理和基本結構或實現方 法與本實施例相同或近似的，均在本實用新型保護范圍之內。
本實用新型中阻尼器附著或替換連梁的連肢剪力墻結構設計目標為阻尼
器替換或附著剪力墻連梁后，常遇地震下結構動力特性與常規連肢剪力墻結構 對比近似不變(即保證正常使用狀態下結構剛度不變)，在設防烈度或罕遇地震 下阻尼器充分發揮作用，集中吸收地震輸入的結構振動能量，保護連肢剪力墻
墻肢不進入塑性或限制墻肢塑性開展。本實用新型所述的構造與附圖26和附圖 27中所示的現有技術配筋構造目的相同，均為在常遇地震下連梁彈性工作且保 證結構整體剛性，設防烈度或罕遇地震下連梁先于墻肢屈服，耗散地震輸入的 結構振動能量，保護剪力墻墻肢不進入塑性或不倒塌。與現有技術及配筋構造 不同，圖26和圖27中所述的現有技術配筋構造仍然采用連梁破壞耗能的方法 吸收地震輸入的結構振動能量，耗能能力有限，且破壞難于修復；本實用新型 所述構造利用耗能減震先進技術，通過軟鋼阻尼器吸收地震能量，耗能效果好， 震后易于修復。本實用新型的耗能原理與現有技術中的阻尼器耗能原理相同， 都是在外力剪切作用下利用設定區域的平面內塑性變形耗散振動能量。與現有 技術不同的是，本實用新型的阻尼器外輪廓長寬比與現有技術相比要大，更適 合應用于剪力墻結構連梁位置。
請參看附圖l，本實用新型中阻尼器的結構為阻尼器呈長方形平板狀，在 長方形長邊方向上，阻尼器中間位置為工作區l，工作區l兩端為嵌固區2,,本 實用新型中將工作區1和嵌固區2分開設計，其工作區l耗能，嵌固區2連接， 功能區分明確，工作區1采用Q235B或低屈服點的軟鋼，在指定塑性區域內發 生塑性屈服耗能，嵌固區2可通過增加板厚、加勁或加腋等方式保證其近似的 剛性工作，嵌固區2負責與剪力墻結構連接，由于其承受動荷載，焊縫等級均 采用二級。本實用新型在工作區1內，沿長方形長邊方向開有兩列或兩列以上 的孔洞ll，本實施例中，孔洞ll開設兩列，具體實施時，如果需要阻尼器外輪
廓長寬比很大，可以開設多列孔，孔洞11呈長條形，孔洞11的長邊與阻尼器 的長邊平行，長條形孔洞11兩邊可設計為任意弧形，只要避免其出現尖角即可， 其兩邊的弧形優選為圓弧，本實施例中給出的孔洞11呈長方形兩端做圓弧處理， 具體實施時，孔洞ll還可以為其他長條形，其長條形的具體形狀可為橢圓形或 為類似于長方形或橢圓的其他長條形，長條形孔洞11的開設方向為孔洞11 的長方向與工作區1的長邊方向相平行，孔洞11的長方向為長方形的長邊方向 或橢圓形的長軸方向或是類似于長方形的長條形孔洞的類似長邊方向。請參看 附圖2和附圖3，其為本實用新型的剖面結構示意圖，能更清楚的反映出本實用 新型的結構。長條形孔洞ll也可以設計為小曲率弧形邊的近似矩形。可通過改 變開孔率和孔洞11的長寬比可以改變本實用新型的性能，設計時，孔洞11的 長寬比取值宜在5 15之間，總開孔面積占工作區1總面積宜小于等于20%。依
據工程抗側力需求和軸向力需求選擇阻尼器，開孔率越大，抗側剛度越低，耗 能效果越差；長寬比增大，耗能效果降低。本實用新型阻尼器的形狀和構造符 合連肢剪力墻連梁的建筑和結構要求，為長邊受剪；沿長邊方向按照設計布置 兩(多)列長條形孔洞11;將工作耗能區與連接嵌固區分開設置，工作區易于 進入塑性屈服耗能，嵌固區在整個耗能過程近似剛性工作。長條形孔洞ll對應 的塑性發展區域在大變形的塑性發展過程中優于蜂窩狀阻尼器X型塑性發展區 域的塑性發展，其能夠承受更大側力，塑性開展更均勻、廣泛；雙(多)列孔 的耗能能力和抗側力性能優于單列孔。
本實用新型在使用時，可將本實用新型中一個或一個以上的阻尼器替換鋼 筋混凝土連梁或附著在鋼筋混凝土連梁上安裝于連肢剪力墻的連梁位置。請參 看附圖8、附圖9、附圖IO，圖中所示本實用新型中單層阻尼器與鋼筋混凝土剪
力墻墻肢的一種連接方式，其中，阻尼器的嵌固區2與預埋在鋼筋混凝土剪力 墻墻肢中的T形預埋板31先用連接螺栓34固定連接，然后再用二級焊縫技術 將其三面圍焊，以保證其牢固連接，連接后，阻尼器位于鋼筋混凝土剪力墻連 梁位置。
為了工程需要，阻尼器還可設置二層或二層以上，具體選用阻尼器數量由 設計決定，設計原則為保證阻尼器附著或替換連梁后的連梁抗側剛度接近于 常規連肢剪力墻結構連梁抗側剛度，軸向剛度不小于常規連肢剪力墻結構連梁 剛度，在此基礎上選取阻尼比最大的阻尼器；在滿足結構剛度設計條件下，盡 量把阻尼器抗側剛度調低，增強其耗能能力。請參看附圖4、附圖5、附圖6、 附圖7，使用多層阻尼器時，可采用以下兩種具體結構將其連接， 一是在相臨的 阻尼器之間加裝有墊板23，并通過高強螺栓22將各層阻尼器及墊板23連接， 使之構成一個整體，為了增加阻尼器和墊板23之間的摩擦力，阻尼器和墊板23 之間的接觸面采用噴砂(丸)后生赤銹的方法使之增加其接觸面的摩擦力；二 是在相臨的阻尼器之間加裝有墊板23，利用塞焊將各個相臨的阻尼器和墊板23 焊接在一起，然后在阻尼器嵌固區2上下邊緣焊接蓋板25，蓋板25即為鋼板， 以增強多層阻尼器的整體性和多層阻尼器組合體嵌固區的剛性。本實施例中提 供了兩種多層阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻墻肢連接的具體結構。請參看附
圖11、 附
圖12、附
圖13，圖中所示為多層阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻墻肢連接具體結 構實施例一，圖中所示的為采用高強螺栓22將各層阻尼器及墊板23連接成一 個整體時的多層阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻墻肢連接構造，工作區延長板21為 加腋構造示意。采用一層以上阻尼器時，在嵌固區2端部焊接連接板24，連接 板24通過密排錨栓(Q345)與預埋件32連接，并且在連接板24外側用兩條豎
向二級抗彎焊縫連接保證固接。請參看附
圖14和附
圖15，圖中所示為多層阻尼 器與鋼筋混凝土剪力墻墻肢連接具體結構實施例二，圖中所示的為利用塞焊將 阻尼器各片與墊板固定連接成一個整體時的多層阻尼器與鋼筋混凝土剪力墻墻 肢連接構造，其依靠墊板23增強嵌固區2的抗剪能力，依靠上下蓋板25增強 多片阻尼器的整體性和組合體嵌固區的剛性，并且強化了與預埋件32的連接， 為了安裝方便，本實用新型可在阻尼器下面靠近墻體增設有承托肋板13。阻尼 器嵌固區2端部及上下蓋板與剪力墻內預埋件焊接。
附
圖1 附
圖15所述構造和連接方式僅為符合本實用新型的幾種案例，其體 現本實用新型的"將嵌固區與工作區分開，在嵌固區加強剛度和整體性且與鋼 筋混凝土剪力墻墻肢合理連接"的特征。
請參看附圖24和附圖25，附圖24為單列孔阻尼器開口 4個，孔尺寸為 400mmX10mm，均布于鋼板平面內的滯回曲線；附圖25為本實用新型雙列孔 阻尼器開孔4個X2，孔尺寸為100mmX20mm,孔間距為200mm， 8個孔均布 于鋼板平面內的滯回曲線。通過對比附圖24和附圖25可知，雙列孔阻尼器的 滯回環面積和抗側能力均大于單列孔(槽形)阻尼器，耗能效果好。
請參看附
圖16 附
圖19。圖中所示為采用本實用新型阻尼器替換連梁結構 應用于剪力墻中的具體應用實例。12層雙肢剪力墻結構模型，各層層高均為 3.3m，底部加強區1~2層墻體厚度為0.3m，非加強區3~12層墻體厚度為0.2m， 兩墻肢橫截面高度均為2m，連梁截面高度0.7m，凈跨為2m。各樓層荷載按照 樓板厚度O.lm寬3m計算，考慮了縱向翼緣的有利作用，在兩墻肢端部設lm 寬翼緣，工字型布置。采用替換方法，將阻尼器安裝于每層連梁中部位置(局部)， 如附
圖16所示。本例阻尼器選用本實用新型的開孔率5%的阻尼器，底部加強
區1~2層采用4片，非加強區3 12層采用2片，能夠滿足正常使用下的功能要 求。模型計算結果為7度常遇地震作用下，連梁替換阻尼器與否結構模態、時 程位移響應、層間位移角非常接近(如附圖28所示，其中A曲線表示未布置阻 尼器結構的層間位移角曲線，B曲線表示布置阻尼器結構的層間位移角曲線)， 表明阻尼器替換連梁沒有改變結構常遇地震下的彈性動力性能；7度罕遇地震作 用下，常規連肢剪力墻結構在3層發生層間位移角突變，出現薄弱層，而用阻 尼器替換連梁的結構能有效避免薄弱層的出現，結構各層耗能能力均勻(如附 圖29所示，其中A曲線表示未布置阻尼器結構的層間位移角曲線，B曲線表示 布置阻尼器結構的層間位移角曲線)。
本實施例中只以一種具體情況說明本實用新型的結構和具體應用，本實用 新型還存在其它實施方式、構造和應用方法。如本實施例給出的為本實用新型 在剪力墻結構連梁構造中的應用，但本實用新型阻尼器也可以用于鋼結構中， 比如偏心支撐的耗能梁段。本實施例給出的多層阻尼器構造僅示三層構造，但 不限于此，依據實際工程需要可采取多層構造。本實施例給出的單(多)層構 造情況下的少數幾種連接方式和嵌固區處理方法，但不限于此，本實用新型主 要提出一種總的構造和連接的方法，可以不限于加腋、加勁、增加板厚或改變 材質等為特征的任意增加嵌固區的剛性和整體性，保證與主體結構的剛性連接 的方法。本實施例給出的替換連梁局部的構造，但不限于此，可以用外層2層 阻尼器為模板，內澆筑混凝土，即鋼筋混凝土連梁附著阻尼器的方式實現等。
本實用新型可廣泛應用在連肢剪力墻結構中，用以替換鋼筋混凝土連梁或 附著在鋼筋混凝土連梁上安裝于連肢剪力墻的連梁位置，以解決剪力墻連梁配 筋難問題，實現剪力墻連梁構造簡單，增加其抗震性能。
權利要求1、一種用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是所述的阻尼器包括相互連接的塑性屈服耗能的工作區和保持近似剛性的嵌固區，工作區沿著長邊方向開有兩列或兩列以上長條形孔洞，孔洞長方向平行于工作區長邊。
2、 根據權利要求l所述的用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是所述的阻尼器材料選用Q235B或低屈服點軟鋼。
3、 根據權利要求1所述的用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是所述的孔洞邊角呈非尖角形。
4、 根據權利要求1所述的用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是所 述的嵌固區厚度大于等于工作區厚度。
5、 根據權利要求1或4所述的用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是: 所述的嵌固區與剪力墻結構連接處設有加腋。
6、 根據權利要求1或4所述的用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是: 所述的嵌固區內設有加勁肋。
7、 根據權利要求1所述的用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器，其特征是所述的阻尼器可以采用兩個或兩個以上共同使用，各阻尼器工作區設有限制每片阻尼器的出平面失穩的防出平面失穩螺栓；各阻尼器嵌固區用高強螺 栓預拉或者利用附加蓋板焊接將各阻尼器聯系為一個整體。
專利摘要本實用新型公開一種阻尼器，特別是一種用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器。阻尼器包括相互連接的塑性屈服耗能的工作區和保持近似剛性的嵌固區，工作區上開有兩列或兩列以上端部做非尖角處理的長條形孔洞。用于連肢剪力墻連梁耗能的阻尼器的使用方法包括將一個或一個以上的阻尼器替換鋼筋混凝土連梁或附著在鋼筋混凝土連梁上安裝于連肢剪力墻的連梁位置。各阻尼器工作區設有防出平面失穩螺栓限制每片阻尼器的出平面失穩；各阻尼器嵌固區用高強螺栓預拉或利用附加蓋板焊接將各阻尼器聯系為一個整體。
文檔編號E04B1/98GK201184000SQ20072017092
公開日2009年1月21日 申請日期2007年11月15日 優先權日2007年11月15日
發明者軍 滕, 馬伯濤 申請人:軍 滕