一种阻尼器、梁柱及组合框架阻尼墙的制作方法

1.本实用新型属于土木工程技术与减震领域，具体涉及一种阻尼器、梁柱及组合框架阻尼墙。


背景技术：

2.金属阻尼器采用金属耗能板，具有结构简单，耗能机理明确，耐久性较好，价格低廉，替换安装方便等特点被广泛的应用在消耗地震能量中，但是现有的金属阻尼器普遍存在平面刚度低，易局部屈曲，因此在复杂的横波与纵波地震载荷作用下，单靠金属耗能板发生屈曲后耗能无法较大的地震荷载作用，严重时可影响结构的抗震性能及整体的安全。
3.传统建筑墙体主要靠结构自身变形来吸收地震能量，许多主要构件损伤后很难被修复。随着抗震理论、技术、方法的不断进步以及更多高性能材料的发展应用，人们对结构的抗震性能要求越来越高，结构抗震已由抗倒塌设计逐步向可修复功能设计转变，以期在震后将整个社会的损失降到最低，高层、超高层建筑物越来越多，对于建筑墙体的抗震要求也随之提高，尤其是地震区横波与纵波载荷均较强的建筑。
4.目前常见的框架结构建筑墙体，主要由柱体、横梁与底梁围合形成闭合框架，在闭合框架内填充钢筋混凝土，这种组合框架结构建筑墙体，在抵抗地震的横波与纵波灾害中，整体刚度小，在强震作用下发生的破坏主要表现为梁柱焊接节点的撕裂破坏、钢柱的柱脚形成塑性铰失效和非埋入式柱脚的拔出破坏，并且在不同等级的地震灾害面前，难以预测和控制实际发生破坏的具体部位，造成框架结构建筑墙体的整体破坏，严重影响震后的快速修复工作。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种阻尼墙、梁柱及组合框架阻尼墙，解决现有技术存在的问题。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
7.一种阻尼器，包括耗能框架，所述耗能框架由一组第一板与一组第二板围合形成，所述耗能框架内设有相对设置第一耗能板与第二耗能板，所述第一耗能板与第二耗能板分别与一组第一板之间填充耗能材料，所述阻尼器还包括：
8.第三柱与第四柱，相对设于第一耗能板与第二耗能板之间，所述第三柱与第一耗能板、第四柱与第二耗能板通过第三耗能板连接；
9.中心耗能组件，包括内环与外环，所述外环套设在内环上，内环与外环之间填充金属球，外环通过连杆分别与第三柱、第四柱连接。
10.所述一组第二板上分别设置滑槽，所述第三柱与第四柱的两端分别与滑槽可滑动连接。
11.所述第三柱与第四柱上分别套设有卡套，所述卡套与第三柱、第四柱均固定连接，且两端分别与第三耗能板和连杆连接。
12.所述一组第二板上还设置一组第四耗能板，所述滑槽设于所述第四耗能板上。
13.一种梁柱，包括上述阻尼器，所述梁柱上设有至少一个第二安装腔，所述阻尼器沿梁柱的长度方向设于所述第二安装腔上。
14.一种组合框架阻尼墙，包括墙体框架，所述墙体框架包括第一柱、第二柱与上述梁柱，所述第一柱与第二柱相对设置，用于设在底梁上，所述梁柱两端分别与第一柱和第二柱固定连接，所述第一柱、第二柱、梁柱与底梁围合形成第一安装腔；
15.所述第一安装腔内设置阻尼板，所述阻尼板与第一安装腔各侧壁固定连接，所述阻尼板包括至少一个竖向阻尼板与横向阻尼板，竖向阻尼板与横向阻尼板位于同一平面内且固定连接；
16.所述第一柱与第二柱、阻尼器、阻尼板的刚度依次减小。
17.所述竖向阻尼板的设置数量为两个，所述横向阻尼板的设置数量为一个，两个所述竖向阻尼板相对设置且横向阻尼板两端分别与两个竖向阻尼板固定连接。
18.所述第一柱与第二柱采用工字波纹腹板上进行混凝土浇筑形成。
19.所述阻尼板上与所述阻尼器的连接处开设凹槽。
20.所述底梁上设置有垫板，所述第一柱与第二柱设于所述垫板上。
21.本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
22.(ⅰ)本实用新型的阻尼器，应用在建筑区梁柱上时与梁柱受到相同方向的地震载荷，在受到水平方向的横波地震载荷时，首先耗能框架受到与地震载荷相同方向的地震载荷，并通过耗能材料、第一耗能板进行耗能的同时将地震载荷传递至第三耗能板与第三柱上，第三耗能板与第三柱上同样能够起到消耗能量的作用并通过连杆将地震载荷传递至中心耗能组件上，通过外环受力后，金属球分别与内环、外环发生摩擦，消耗能量；当阻尼器受到竖直方向的纵波地震载荷时，首先耗能框架受到与地震载荷相同方向的地震载荷，并通过第三柱与第四柱进行耗能的同时将地震载荷传递至中心耗能组件上，通过外环受力后，金属球分别与内环、外环发生摩擦，消耗能量，本实用新型的阻尼器，金属耗能的基础上同时增加了摩擦耗能，能够通过多种形式实现消耗较大的地震能量，耗能效果佳，且能够同时消耗横波与纵波不同方向的复杂地震载荷，提升了阻尼器的抗震性能及整体的安全性能。
23.(ⅱ)本实用新型的组合框架阻尼墙，底梁设于地基上，在复杂的地震横波与纵波作用下，地震波穿过地基，并带动建筑物受到同样方向的地震载荷，同时组合框架阻尼墙与建筑物受到相同的地震载荷，通过设置第一柱与第二柱、阻尼器、阻尼板的刚度依次减小，能够在组合框架阻尼墙面临地震载荷时，使地震破坏首先集中于阻尼板，待阻尼板集中耗能失效后，使地震载荷作用转移至梁柱的阻尼器上，这种两道地震分灾防线的结构，能够准确的将地震载荷的破坏集中在阻尼板与阻尼器上，保护第一柱与第二柱以及梁柱不受破坏，具有“小震不坏，中震梯度消能，阻尼板分灾可更换；大震既更换阻尼板又更换阻尼器；巨震不倒塌”的抗震能力及梯度抵抗震害的特色，具体的，当横波通过建筑物时，首先通过第一柱或第二柱，再经过阻尼板和梁柱，在横波经过第一柱或第二柱时，第一柱或第二柱受到水平荷载，由于第一柱或第二柱的刚度最强，变形非常小，紧接着横波传递至阻尼板与梁柱，阻尼板承受水平荷载，其中竖向阻尼板发挥“手风琴效应”，变形耗能，在横波经过梁柱时，梁柱承受水平荷载，通过梁柱上安装的阻尼器进行耗能；当竖波通过建筑物时，首先穿过地基，再经过底梁开始往上传递，当竖向地震荷载传给阻尼板时，第一柱与第二柱受到竖
向推力，由于第一柱或第二柱的刚度最强，变形非常小，阻尼板同时受到竖向推力，此时横向阻尼板在竖向屈曲变形耗能，当竖波紧接着穿过梁柱时，通过阻尼器实现耗能，本实用新型的组合框架阻尼在墙梯度耗能的前提下实现框架结构不被地震破坏，还能实现阻尼板与阻尼器的快速拆卸和更换，能够在地震破坏后快速修复使用功能。
附图说明
24.图1是本实用新型阻尼器的结构示意图；
25.图2是本实用新型的组合框架阻尼墙的主视结构示意图；
26.图3是本实用新型的阻尼板的安装结构示意图；
27.图4是本实用新型的纵向阻尼板与第一柱的安装结构示意图；
28.图5是本实用新型的纵向阻尼板与梁柱的安装结构示意图；
29.图6是本实用新型的第一柱与第二柱的结构形成示意图；
30.图7是本实用新型的第一安装腔与第二安装腔的结构示意图；
31.图8是本实用新型的阻尼器在梁柱上的安装结构示意图。
32.图中各个标号的含义为：
33.1-第一柱，2-第二柱，3-梁柱，4-底梁，5-第一安装腔，6-竖向阻尼板，7-横向阻尼板，8-第二安装腔，9-第一板，10-第二板，11-第一耗能板，12-第二耗能板，13-耗能材料，14-第三柱，15-第四柱，16-滑槽，17-第三耗能板，18-内环，19-外环，20-连杆，21-卡套，22-凹槽，23-第一卡槽，25-第四耗能板，26-垫板，27-第三卡槽，28-螺孔，29-插销式连接件，30-第四卡槽，31-工字波纹腹板。
34.以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
35.以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
36.本文中所提及到的方向性术语，如“竖向”、“横向”、“水平”与“竖直”均与说明书附图中纸面上的具体方向或附图中所示空间的相应方向一致。
37.实施例1：
38.一种阻尼器，如图1所示，包括耗能框架，所述耗能框架由一组第一板9与一组第二板10围合形成，所述耗能框架内设有相对设置第一耗能板11与第二耗能板12，所述第一耗能板11与第二耗能板12分别与一组第一板9之间填充耗能材料13，所述阻尼器还包括第三柱14、第四柱15与中心耗能组件，第三柱14与第四柱15，相对设于第一耗能板11与第二耗能板12之间，所述第三柱14与第一耗能板11、第四柱15与第二耗能板12通过第三耗能板17连接；中心耗能组件包括内环18与外环19，所述外环19套设在内环18上，内环18与外环19之间填充金属球，外环19通过连杆20分别与第三柱14、第四柱15连接。
39.本实施例的阻尼器，应用在建筑区梁柱上时与梁柱受到相同方向的地震载荷，在受到水平方向的横波地震载荷时，首先耗能框架受到与地震载荷相同方向的地震载荷，并通过耗能材料13、第一耗能板11进行耗能的同时将地震载荷传递至第三耗能板17与第三柱14上，第三耗能板17与第三柱14上同样能够起到消耗能量的作用并通过连杆20将地震载荷
传递至中心耗能组件上，通过外环19受力后，金属球分别与内环18、外环19发生摩擦，消耗能量；当阻尼器受到竖直方向的纵波地震载荷时，首先耗能框架受到与地震载荷相同方向的地震载荷，并通过第三柱14与第四柱15进行耗能的同时将地震载荷传递至中心耗能组件上，通过外环19受力后，金属球分别与内环18、外环19发生摩擦，消耗能量，本实施例的阻尼器，金属耗能的基础上同时增加了摩擦耗能，能够通过多种形式实现消耗较大的地震能量，耗能效果佳，且能够同时消耗横波与纵波等不同方向的复杂地震载荷，提升了阻尼器的抗震性能及整体的安全性能。
40.作为本实施例的一种优选方案，所述一组第二板10上分别设置滑槽16，所述第三柱14与第四柱15的两端分别与滑槽16可滑动连接。
41.其中，设置滑槽16能够在第三柱14或第四柱15受到水平一侧的地震载荷较大时，在滑槽上移动，缓冲地震能耗的同时将地震能耗缓慢进行传递通过另一侧进行耗能，实现阻尼器各耗能器件的利用最大化，且保护阻尼器不被损害，安全性能更高。
42.作为本实施例的一种优选方案，所述第三柱14与第四柱15上分别套设有卡套21，所述卡套21与第三柱14、第四柱15均固定连接，且两端分别与第三耗能板17和连杆20连接。
43.其中，卡套21设于第三柱14与第四柱15，本实施例中的卡套21的外围大于第三柱14与第四柱15的外周，卡套21能够消耗能量，加强本实施例的耗能效果，卡套21采用屈服点为q345mpa的钢材。
44.作为本实施例的一种优选方案，所述一组第二板10上还设置一组第四耗能板25，所述滑槽16设于所述第四耗能板25上。
45.其中，设置第四耗能板25的目的是为了保护阻尼器的第二板10在耗能时的强度不被削弱，增强耗能框架的整体结构强度，加强整体结构稳定性。
46.本实施例中，第一耗能板11与第二耗能板12的采用带肋软钢板，型号为bly160，为低屈服软钢，阻尼器中其余材料均采用屈服点为q345mpa的钢材，阻尼器的屈服过程为：先屈服带肋软钢板，随后q345mpa的钢材的屈服，耗能材料13为纳米级沥青颗粒，较橡胶板的耗能效果更好。
47.实施例2：
48.一种梁柱，如图2与图8所示，包括如实施例1的阻尼器，所述梁柱3上设有至少一个第二安装腔8，所述阻尼器沿梁柱3的长度方向设于所述第二安装腔8上。
49.本实施例的梁柱，通过设置了阻尼器在遇到地震载荷时能够通过阻尼器消耗地震能量，保护梁柱不受损害。
50.如图8所示，本实施例中的阻尼器设于第二安装腔8中，通过插销式连接件29与梁柱3连接，插销式连接件29两端均设置第四卡槽30，第四卡槽30上设有螺孔28，阻尼器与梁柱3上对应位置上均设置螺孔28，且阻尼器与梁柱3的厚度小于第四卡槽30，保证阻尼器与梁柱3能插入第四卡槽30中通过螺杆将其固定连接。
51.实施例3：
52.一种组合框架阻尼墙，如图1-8所示，包括墙体框架，所述墙体框架包括第一柱1、第二柱2与梁柱3，所述第一柱1与第二柱2相对设置，用于设在底梁4上，所述梁柱3两端分别与第一柱1和第二柱2固定连接，所述第一柱1、第二柱2、梁柱3与底梁4围合形成第一安装腔5，所述第一安装腔5内设置阻尼板，所述阻尼板与第一安装腔5各侧壁固定连接，所述阻尼
板包括至少一个竖向阻尼板6与横向阻尼板7，所述竖向阻尼板6与横向阻尼板7位于同一平面内且固定连接；所述梁柱3沿其轴向上开设至少一个第二安装腔8，各所述第二安装腔8上安装阻尼器；所述第一柱1与第二柱2、阻尼器、阻尼板的刚度依次减小。
53.本实施例的组合框架阻尼墙，底梁4设于地基上，在复杂的地震横波与纵波作用下，地震波穿过地基，并带动建筑物受到同样方向的地震载荷，同时组合框架阻尼墙与建筑物受到相同的地震载荷，通过设置第一柱1与第二柱2、阻尼器、阻尼板的刚度依次减小，能够在组合框架阻尼墙面临地震载荷时，使地震破坏首先集中于阻尼板，待阻尼板集中耗能失效后，使地震载荷作用转移至梁柱3的阻尼器上，这种两道地震分灾防线的结构，能够准确的将地震载荷的破坏集中在阻尼板与阻尼器上，保护第一柱1与第二柱2以及梁柱3不受破坏，具有“小震不坏，中震梯度消能，阻尼板分灾可更换；大震既更换阻尼板又更换阻尼器；巨震不倒塌”的抗震能力及梯度抵抗震害的特色，具体的，当横波通过建筑物时，首先通过第一柱1或第二柱2，再经过阻尼板和梁柱3，在横波经过第一柱1或第二柱2时，第一柱1或第二柱2受到水平荷载，由于第一柱1或第二柱2的刚度最强，不会产生变形耗能，紧接着横波传递至阻尼板与梁柱3，阻尼板承受水平荷载，其中竖向阻尼板6发挥“手风琴效应”，变形耗能，在横波经过梁柱3时，梁柱3承受水平荷载，通过梁柱3上安装的阻尼器进行耗能；当竖波通过建筑物时，首先穿过地基，再经过底梁4开始往上传递，当竖向地震荷载传给阻尼板时，第一柱1与第二柱2受到竖向推力，第一柱1或第二柱2的刚度最强，变形非常小，阻尼板同时受到竖向推力，此时横向阻尼板7在竖向屈曲变形耗能，当竖波紧接着穿过梁柱3时，通过阻尼器实现耗能，本实用新型的组合框架阻尼墙梯度耗能的前提下实现框架结构不被地震破坏，还能实现阻尼板与阻尼器的快速拆卸和更换，能够在地震破坏后快速修复使用功能。
54.本实施例中刚度与材料的屈服点相关，屈服点越高，对应的刚度越强。
55.本实施例中竖向阻尼板6与横向阻尼板7均包括两片波纹钢板，且中间填充有半高铅芯夹层橡胶垫。
56.其中，半高铅芯夹层橡胶垫与波纹钢板共同受力，在满足承载力要求下，有足够的滑移能力，与波纹钢板共同作用实现多方向的耗能，实现竖向阻尼板6与横向阻尼板7高效的抗震耗能，本实施例中波纹钢板的屈服点为q235mpa。
57.作为本实施例的一种优选方案，所述竖向阻尼板6的设置数量为两个，所述横向阻尼板7的设置数量为一个，两个所述竖向阻尼板6相对设置且横向阻尼板7两端分别与两个竖向阻尼板6固定连接。
58.其中，设置两个竖向阻尼板6能够更好的消耗地震的横波冲击，使施加在组合框架阻尼墙的横波能量能够首先被竖向阻尼板6消耗，纵波能量能够首先被横向阻尼板7消耗，提升阻尼板的整体抗震能力。
59.本实施中，竖向阻尼板6与横向阻尼板7的连接为，两片波纹钢板可以形成第三卡槽27，第三卡槽27上设置螺孔28，横向阻尼板7上与第三卡槽27相对应的位置上也设置螺孔28，将横向阻尼板7插设在第三卡槽27上在螺孔28上设置螺杆实现竖向阻尼板6与横向阻尼板7的固定连接，也便于竖向阻尼板6与横向阻尼板7的拆装。
60.作为本实施例的一种优选方案，所述第三柱14与第四柱15上分别套设有卡套21，所述卡套21与第三柱14、第四柱15均固定连接，且两端分别与第三耗能板17和连杆20连接。
61.其中，设置卡套21能够使第三柱14与第四柱15沿滑槽16运动的过程中产生变形，提升阻尼器的整体耗能效果，卡套21采用屈服点为q345mpa的钢材。
62.作为本实施例的一种优选方案，所述第一柱1与第二柱2采用工字波纹腹板31上进行混凝土浇筑形成。
63.其中，第一柱1与第二柱2通过工字波纹腹板上进行混凝土浇筑形成，称为pec柱，pec柱相对于普通钢筋混凝土柱，承载力高，抗震性能好，工字钢的加入能够在一定程度上抑制混凝土的早期开裂。进一步改善后，在pec柱中采用波形钢腹板能有效避免受压时平腹板容易发生平面外屈曲的问题并减少用钢量，增大截面的抗弯、抗扭刚度，从而提高构件的整体稳定性，因此，工字波纹腹板的材料的屈服点为q345mpa时，通过混凝土浇筑后，刚度较能够较屈服点为q345mpa的强，屈服点为q345mpa的单独材料能够延迟屈服，提升了第一柱1与第二柱2的刚度的同时，保证第一柱1与第二柱2的屈服在阻尼器之后，增强组合框架阻尼墙的整体抗震性能，保证组合框架不受地震载荷的损害，提升本实施例的整体抗震稳定性。
64.作为本实施例的一种优选方案，所述竖向阻尼板6包括两片波纹钢板，且中间填充有半高铅芯夹层橡胶垫。
65.作为本实施例的一种优选方案，所述阻尼板上与所述阻尼器连接处开设凹槽22。
66.其中，设置凹槽22能够断开阻尼器与竖向阻尼板6的连接，在竖向阻尼板6发生破坏时保护阻尼器不受牵连。
67.作为本实施例的一种优选方案，所述第一柱1与第二柱2上分别设置第一卡槽23，所述竖向阻尼板6通过所述第一卡槽23分别与第一柱1、第二柱2连接，所述梁柱3与底梁4上分别设置第二卡槽24，所述横向阻尼板7通过所述第二卡槽24分别与所述梁柱3、底梁4连接。
68.其中，通过设置第一卡槽23实现竖向阻尼板6分别与第一柱1、第二柱2的固定连接，竖向阻尼板6与第一卡槽23相对应的位置上设置螺孔28，通过螺栓加强竖向阻尼板6与第一柱1、第二柱2的连接，在竖向阻尼板6在震后损害时便于拆卸与更换，第二卡槽与第一卡槽的连接同理，实现横向阻尼板7在震后损害时便于拆卸与更换。
69.作为本实施例的一种优选方案，所述底梁4上设置有垫板26，所述第一柱1与第二柱2设于所述垫板26上。
70.其中，设置垫板26的目的：实现墙体框架与底梁4的连接，便于装配
71.本实施例1中的阻尼器与实施例2中的梁柱应用在本实施例的组合框架阻尼墙结构的过程如下：
72.将本实施例的组合框架阻尼墙设于地基上，在实施例的基础上进行建筑物的搭建，当建筑物处于复杂的地震环境下时；
73.当本实施例的组合框架阻尼墙受到横波时：首先通过第一柱1或第二柱2，再经过阻尼板和梁柱3，在横波经过第一柱1或第二柱2时，第一柱1或第二柱2受到水平荷载，由于第一柱1或第二柱2的屈服点最强，它的强度和截面刚度大，变形非常小，紧接着横波传递至阻尼板与梁柱3，阻尼板承受水平荷载，其中竖向阻尼板6发挥“手风琴效应”，变形耗能，在横波经过梁柱3时，梁柱3承受水平荷载，通过梁柱3上安装的阻尼器进行耗能；
74.当本实施例的组合框架阻尼墙受到竖波时：首先穿过地基，再经过底梁4开始往上传递，当竖向地震荷载传给阻尼板时，第一柱1与第二柱2受到竖向推力，由于由于第一柱1
或第二柱2的屈服点最强，刚度和抗剪切强度大，变形非常小，阻尼板同时受到竖向推力，此时横向阻尼板7在竖向屈曲变形耗能，当竖波紧接着穿过梁柱3时，通过阻尼器实现耗能。