一种建筑减震结构及其多维消能阻尼器的制作方法

1.本发明涉及减震技术领域，更具体地说，涉及一种多维消能阻尼器。此外，本发明还涉及一种包括上述多维消能阻尼器的建筑减震结构。


背景技术：

2.高层建筑结构设计时主要考虑的侧向荷载为地震作用和风载荷，如何有效减小建筑结构的地震和风振反应，是建筑结构设计的重中之重。
3.现有技术中多利用消能阻尼器的弹塑性变形耗散建筑结构的振动能量，进而减小结构的地震和风振反应。但现有的消能阻尼器只能进行单向耗能，无法实现多维方向下的耗能。
4.综上所述，如何实现消能阻尼器多维方向上的耗能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种多维消能阻尼器，实现了三维空间内的耗能。
6.此外，本发明还提供了一种包括上述多维消能阻尼器的建筑减震结构。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种多维消能阻尼器，包括两块用于与建筑结构连接的、相互平行的连接板以及至少三个弧形钢板，所述弧形钢板的两端分别与两块所述连接板的边缘光滑过渡连接；
9.所述弧形钢板包括内层弧形钢板和外层弧形钢板，所述内层弧形钢板的屈服位移和所述外层弧形钢板的屈服位移不同；
10.所述内层弧形钢板与所述连接板的内表面连接，所述外层弧形钢板与所述连接板的外表面连接。
11.优选的，所述弧形钢板由q235钢材、q355钢材或低屈服点钢材折弯成型。
12.优选的，所述弧形钢板的厚度大于或等于10mm，所述弧形钢板的宽度小于或等于所述弧形钢板的厚度的20倍。
13.优选的，所述连接板由至少两块钢板堆叠焊接成型。
14.优选的，所述连接板的表面设有加劲肋，所述加劲肋焊接于所述连接板与所述建筑结构之间。
15.优选的，所述连接板与所述弧形钢板焊接连接或螺栓连接或一体化切割成型。
16.优选的，所述连接板为正多边形，所述弧形钢板在所述连接板的中心的圆周方向上均匀分布。
17.一种建筑减震结构，包括若干个独立单体，相邻两个独立单体之间设有减震缝，所述减震缝内设有若干个多维消能装置，所述多维消能装置用于在所述减震缝两侧的所述独立单体发生前后、上下和左右错动时进行耗能；
18.所述多维消能装置包括上述任一项所述的多维消能阻尼器。
19.优选的，所述独立单体包括剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构或框架-支撑结构。
20.以垂直于连接板的方向为x轴，连接板内与建筑结构的高度方向垂直的方向为y轴，连接板内与建筑结构的高度方向平行的方向为z轴。
21.当建筑结构发生x轴方向的振动时，两块连接板1之间的弧形钢板发生弹塑性变形，对振动能量进行耗散，减少两侧建筑结构在x轴方向上的变形；当建筑结构发生y轴方向或z轴方向的振动时，至少三个弧形钢板可形成相应分量，弧形钢板发生弹塑性变形、对振动能量进行耗散。
22.因此，本发明提供的多维消能阻尼器实现了三维空间内的有效振动耗散，有效地提高了建筑结构的整体刚度；弧形钢板的内外层结构的屈服位移不同，极大地增强了多维消能阻尼器的耗能效果；弧形钢板与连接板光滑过渡连接，避免了连接处产生应力，进而影响多维消能阻尼器的耗能效果。
23.此外，本发明还提供了一种包括上述多维消能阻尼器的建筑减震结构，通过在减震缝内设置多维消能阻尼器，降低了减震缝两侧独立单体的顶层位移和层间位移，增强了建筑结构的抗震性能。
附图说明
24.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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本发明所提供的多维消能阻尼器的具体实施例一的主视示意图；
26.图2为图1的侧视示意图；
27.图3为本发明所提供的多维消能阻尼器的具体实施例二的主视示意图；
28.图4为图1的侧视示意图；
29.图5为本发明所提供的建筑减震结构的具体实施例一的结构示意图；
30.图6为本发明所提供的建筑减震结构的具体实施例二的结构示意图。
31.图1-图6中：
32.1为连接板、2为弧形钢板、21为内层弧形钢板、22为外层弧形钢板、3为减震缝、4为独立单体。
具体实施方式
33.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。
34.本发明的核心是提供一种多维消能阻尼器，实现了三维空间内的耗能。
35.本发明还提供了一种包括上述多维消能阻尼器的建筑减震结构。
36.请参考图1-图6。
37.本发明提供的多维消能阻尼器，包括两块用于与建筑结构连接的、相互平行的连接板1以及至少三个弧形钢板2，弧形钢板2的两端分别与两块连接板1的边缘光滑过渡连接；弧形钢板2包括内层弧形钢板21和外层弧形钢板22，内层弧形钢板21的屈服位移和外层弧形钢板22的屈服位移不同；内层弧形钢板21与连接板1的内表面连接，外层弧形钢板22与连接板1的外表面连接。
38.连接板1与建筑结构连接，可以如图1和图3所示，连接板1表面设有螺栓安装孔，连接板1通过紧固螺栓连接于建筑结构的表面；也可以是连接板1焊接于建筑结构表面。
39.当然，连接板1和建筑结构也可以通过其他常见连接方式，如销钉连接等。
40.连接板1可以为单块钢板，为了增强连接板1的刚度和强度，优选的，连接板1可以由至少两块钢板堆叠焊接成型。
41.优选的，为了避免连接板1的屈曲，连接板1的表面可以设有加劲肋，加劲肋焊接连接于连接板1与建筑结构之间。
42.连接板1的尺寸，加劲肋的数量、尺寸和连接位置根据多维消能阻尼器的设计强度和刚度确定，在此不再赘述。
43.弧形钢板2主要通过屈服变形对振动能量进行耗散，优选的，弧形钢板2由q235钢材、q355钢材或低屈服点钢材折弯成型。弧形钢板2的具体材质根据多维消能阻尼器的设计减震能力确定，在此不再赘述。
44.请参考图1和图2，弧形钢板2包括用于与连接板1连接的平板段和弧形段，弧形段连接于相互平行的两端平板段之间。
45.为了方便连接板1的制造以及弧形钢板2和连接板1的连接，优选的，连接板1设置为正多边形，弧形钢板2在连接板1的中心的圆周方向上均匀分布。为了增强二者的连接强度，弧形钢板2优选地连接于连接板1各边的中心，如图1和图3所示。
46.以垂直于连接板1的方向为x轴，连接板1内与建筑结构的高度方向垂直的方向为y轴，连接板1内与建筑结构的高度方向平行的方向为z轴。
47.当建筑结构发生x轴方向的振动时，两块连接板1之间的弧形钢板2发生弹塑性变形，对振动能量进行耗散，减少两侧建筑结构在x轴方向上的变形；当建筑结构发生y轴方向或z轴方向的振动时，至少三个弧形钢板2可形成相应分量，弧形钢板2发生弹塑性变形、对振动能量进行耗散。
48.在本实施例中，多维消能阻尼器通过弧形钢板2的屈服耗能有效地减轻了建筑结构的振动反应，实现了三维空间内的有效振动耗散，有效地提高了建筑结构的整体刚度；弧形钢板2的内外层结构的屈服位移不同，极大地增强了多维消能阻尼器的耗能效果。
49.此外，弧形钢板2与连接板1光滑过渡连接，避免了连接处产生应力，进而影响多维消能阻尼器的耗能效果。
50.优选的，连接板1与弧形钢板2焊接连接或螺栓连接或一体化切割成型，连接强度高且连接方式简单、便于生产和制造。
51.内层弧形钢板21和外层弧形钢板22的材质可以相同，也可以不同，只要保证二者的屈服位移不同即可。
52.为了获取更好的屈服耗能效果，优选的，弧形钢板2的厚度大于或等于10mm，弧形钢板2的宽度小于或等于弧形钢板2的厚度的20倍。
53.弧形钢板2的具体厚度和宽厚比根据多维消能阻尼器的设计减震能力确定，在此不再赘述。
54.除了上述多维消能阻尼器，本发明还提供一种包括上述实施例公开的多维消能阻尼器的建筑减震结构，该建筑减震结构包括若干个独立单体4，相邻两个独立单体4之间设有减震缝3，减震缝3内设有若干个多维消能装置，多维消能装置用于在减震缝3两侧的独立单体4发生前后、上下或左右错动时进行耗能，多维消能装置包括上述实施例公开的多维消能阻尼器。
55.独立单体4的种类、结构和尺寸根据建筑设计需要确定，优选的，独立单体4包括剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构或框架-支撑结构。
56.请参考图5，独立单体4为剪力墙结构，相邻两剪力墙结构的减震缝3内设有多维消能装置；请参考图6，独立单体4为框架-剪力墙结构，相邻两框架-剪力墙结构的减震缝3内设有多维消能装置。
57.减震缝3的宽度根据建筑减震结构的设计抗震强度要求确定，多维消能装置的数量、种类和尺寸根据减震缝3的宽度确定。
58.多维消能装置用于在三维空间内对独立单体4的振动能量进行耗散，多维消能装置具体可以是如图1-图4所示的多维消能阻尼器，多维消能阻尼器可在通过至少三个弧形钢板2实现对三维空间内振动的有效耗散。
59.此外，多维消能装置也可以设置为粘弹性阻尼器或粘滞性阻尼器。其中，粘弹性阻尼器利用粘弹性材料的弹性势能吸收耗散地震能量；粘滞性阻尼器利用粘滞液体的粘滞阻力吸收耗散地震能量。
60.粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器的具体种类、尺寸和连接方式根据实际生产中的需要确定，在此不再赘述。
61.在本实施例中，减震缝3内设有多维消能装置，多维消能装置可在减震缝3两侧的独立单体4发生前后、上下和左右错动时耗散振动能量，进而减少减震缝3两侧的独立单体4的顶层位移和层间位移，通过增加建筑结构的附加阻尼比减弱振动反应、增强抗震性能。
62.优选的，多维消能装置沿减震缝3的高度方向均匀分布。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
64.以上对本发明所提供的建筑减震结构及其多维消能阻尼器进行了详细介绍。本文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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。