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一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板

阅读：359发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其在正常使用状态中满足承载力、挠度及舒适度等设计要求，并且对主体结构能进行三维减振，在爆炸、飓风或地震发生时具有良好的减振性能，能减缓建筑物主体结构的破坏程度，且在震后或损伤后易于置换，包括预制楼板、预留孔道、纵筋、分布筋、水平向阻尼颗粒、软孔塞、水平弹簧、圆形反弹板、凹糟、翼缘、腹板、竖向弹簧、矩形反弹板、竖向阻尼颗粒、侧板、预制孔、植筋、轻质材料、隔音板。该装配式减振楼板可预制加工并在现场进行快速装配，可实现装配式减振楼板对结构主体的三维减振，且属于分布式耗能减振方式，其减振效率更高。，下面是一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，包括预制楼板(1)、预留孔道(2)、纵筋(3)、分布筋(4)、水平向阻尼颗粒(5)、软孔塞(6)、水平弹簧(7)、圆形反弹板(8)、凹糟(9)、翼缘(10)、腹板(11)、竖向弹簧(12)、矩形反弹板(13)、竖向阻尼颗粒(14)、侧板(15)、预制孔(16)、植筋(17)、轻质材料(18)和隔音板(19)；其特征在于：在预制楼板(1)中放置纵筋(3)与分布筋(4)，并在预制楼板(1)中预先设有预留孔道(2)和凹糟(9)，然后进行浇筑，即预制楼板(1)的主体结构加工完成；将水平向阻尼颗粒(5)放入预制楼板(1)的预留孔道(2)中，并将软孔塞(6)、水平弹簧(7)、圆形反弹板(8)依次放置在预留孔道(2)中，最终组装形成预制减振楼板；开设有预制孔(16)的两块翼缘(10)之间焊接两块腹板(11)，矩形反弹板(13)放置在两块腹板(11)之间，且在矩形反弹板(13)与下翼缘(10)之间用竖向弹簧(12)连接，在矩形反弹板(13)上方放置竖向阻尼颗粒(14)，然后两块侧板(15)分别与翼缘(10)及腹板(11)焊接，形成一个腔体，即H型耗能连接件加工完成；H型耗能连接件中的翼缘(10)放置在预制减振楼板的凹糟(9)中，并用植筋(17)通过预制孔(16)与预制楼板(1)连接，即预制减振楼板之间用H型耗能连接件连接，且预制减振楼板之间的缝隙填充轻质材料(18)，在预制减振楼板的上下表面均铺设隔音板(19)，最终形成装配式减振楼板；该装配式减振楼板与梁(20)、柱(21)及次梁(22)之间固结；该装配式减振楼板为预制加工并在现场进行快速装配，在爆炸、风振及地震作用下能充分耗能，提高抗振性能，以减少地震中结构主体的损坏程度，且在振后或损伤后易于置换。
2.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
预制楼板(1)中凹糟(9)的长度与宽度均介于80mm～120mm，厚度介于20mm～30mm，凹糟(9)的个数介于l/250～l/350，其中l为沿凹糟(9)分布方向上预制楼板(1)的长度，H型耗能连接件中两块腹板(11)的距离介于h/3～2h/3，其中h为预制楼板(1)的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
在纵向和横向均放置预制减振楼板，然后预制减振楼板通过H型耗能连接件连接形成装配式减振楼板，实现装配式减振楼板对结构主体的水平双向减振效果。
4.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
预制楼板(1)在制作时设有预留孔道(2)，预留孔道(2)的直径为1/5～1/3倍的预制楼板(1)的高度，预留孔道(2)的个数介于l/300～l/200，其中l为预制楼板(1)的长度。
5.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
水平向阻尼颗粒(5)的材料选为钢材、玻璃或石材，且其直径的范围为预留孔道(2)直径的
0.8～1.0倍，从而防止阻尼颗粒跳起，降低其减振性能。
6.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
预制楼板(1)中设置水平弹簧(7)与圆形反弹板(8)能够提高水平向阻尼颗粒(5)动量交换的效率。
7.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
在增加水平向阻尼颗粒(5)与圆形反弹板(8)的碰撞次数的同时，也为了提高水平向阻尼颗粒(5)动量交换的效率，预留孔道(2)中两块圆形反弹板(8)之间的水平距离为水平向阻尼颗粒(5)直径的2～4倍。
8.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
H型耗能连接件中放置竖向阻尼颗粒(14)，实现装配式减振楼板对结构主体的竖向减振效果。
9.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：
为了提高竖向阻尼颗粒(14)动量交换的效率及降低竖向阻尼颗粒(14)的起振的条件，在H型耗能连接件中设有竖向弹簧(12)和矩形反弹板(13)；
为了提高竖向阻尼颗粒(14)动量交换的效率及增加其碰撞次数，矩形反弹板(13)与上翼缘(10)的垂直距离为竖向阻尼颗粒(14)直径的1.5～2倍；
预制减振楼板之间的缝隙填充轻质材料(18)，缝隙填充轻质材料(18)为泡沫、聚氨酯或塑料，减轻装配式减振楼板的自重。
10.根据权利要求1所述的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其特征在于：在预制减振楼板的上下表面均铺设隔音板(19)，减轻水平向阻尼颗粒(5)及竖向阻尼颗粒(14)在碰撞过中产生的噪声污染。

说明书全文

一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板

技术领域

[0001] 本发明涉及一种在建筑物中实现较强耗能能力的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，该装配式减振楼板可预制加工并在现场进行快速装配，且安装简便，在正常使用状态中满足承载力、挠度及舒适度等设计要求。该装配式减振楼板减振机理明确，并且对主体结构能进行三维减振，在爆炸、飓风和地震中具有良好的减振性能，从而减轻建结构主体的破坏，且在震后或损伤后易于置换，属于结构工程的减振控制和可装配式结构技术领域。

背景技术

[0002] 随着社会的发展，以及近年来地震的频频发生，人们对建筑物的抗震性能越来越加以重视，但是我国大部分地区的建筑物的抗震设计并不完善。历次地震灾害显示，由于建筑结构的施工、设计和维护不当，很多建筑的抗震性能较差，地震时出现严重的变形甚至倒塌破坏，造成巨大的经济损失及人员伤亡。在建筑结构的受力体系中，楼板是建筑结构的水平支撑，也是传递竖向荷载的构件，如果楼板发生破坏，就会严重影响建筑结构的整体抗侧刚度，并且楼板面积占建筑物面积比重大，其破坏不仅影响建筑的使用功能,增加修复费用，严重的楼板破坏甚至可能危及生命安全或影响紧急疏散。如果使楼板具有较强的抗振性能对提高楼板的舒适度以及减轻建筑结构主体的破坏会有很大的作用。

[0003] 目前，常用的楼板减振措施有增加结构构件刚度、引入调谐质量阻尼器(TMD)或振源隔离等。增加结构构件刚度的楼板减振措施包括增加楼板厚度和增加梁高度，该措施在提高楼板竖向刚度的同时也显著增大楼板结构的质量，导致楼板的固有频率可能在一定程度上增大或减小；相应的楼板水平或竖向振动加速度响应值略微增大或减小。因此，增加板厚对主体结构的动力响应有放大的作用，同时楼板竖向振动舒适度的提高效果不明显，甚至有可能产生不利影响。采用TMD对楼板的竖向振动进行控制，确实能达到消能减振的目的，使结构振动加速度降低，满足结构舒适度的要求，但是TMD减振频带窄，非共振激励下会放大受控结构的动力响应，且占用空间大。通过隔振技术来提高楼板的舒适度也是一种常用的方法，尤其是对于振源位置固定的情况，利用隔振器来减振的效果十分明显，但是对于高层结构，隔震技术会使结构发生倾覆，并且其经济性及可行性差。并且上述三种减振措施在楼板振动时，并不能对其进行三维减振，而且当楼板发生局部破坏时不易修复和置换。通过以上分析，本发明提出一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，该装配式减振楼板的预制楼板中内藏水平向阻尼颗粒，该预制楼板之间通过H型耗能连接件连接形成装配式减振楼板，并且其与梁、柱及次梁之间固结。上述措施使楼板不但在正常使用状态中满足承载力、挠度及舒适度等设计要求，而且能对结构进行三维减振，在爆炸、风振及地震作用下也能充分耗能，提高楼板的抗振性能，以减少振动中建筑物的损坏程度，且在振后或损伤后易于置换。

发明内容

[0004] 为了改善目前建筑结构在爆炸、飓风或地震作用中，楼板的抗振能力不足、舒适度差和震后难修复等限制。使楼板在地震动中能对主体结构进行三维减振，且最大程度的参与耗能，从而减小建筑物的破坏程度，并且振后或损伤后易于置换，本发明提出了一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板。当主体结构振动时，该装配式减振楼板中的阻尼颗粒与主体结构发生碰撞进行动量交换，以此来耗散主体结构动能，从而有效减轻结构的振动；在预制楼板中放置水平向阻尼颗粒，同时在H型耗能连接件中放置竖向阻尼颗粒，使该装配式减振楼板对主体结构具有三维减振能力，为了减轻楼板在遭遇强震后的破坏程度与维修费用，该装配式减振楼板应易于置换。因此，该装配式减振楼板具有布置方便、安装简易、可装配、可置换和耗能能力强等特点。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

[0006] 一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，包括预制楼板1、预留孔道2、纵筋3、分布筋4、水平向阻尼颗粒5、软孔塞6、水平弹簧7、圆形反弹板8、凹糟9、翼缘10、腹板11、竖向弹簧12、矩形反弹板13、竖向阻尼颗粒14、侧板15、预制孔16、植筋17、轻质材料18和隔音板19；

[0007] 在预制楼板1中放置纵筋3与分布筋4，并在预制楼板1中预先设有预留孔道2和凹糟9，然后进行浇筑，即预制楼板1加工完成；将水平向阻尼颗粒5放入预制楼板1的预留孔道2中，并将软孔塞6、水平弹簧7、圆形反弹板8依次放置在预留孔道2，最终组装形成预制减振楼板；开设有预制孔16的两块翼缘10之间焊接两块腹板11，矩形反弹板13放置在两块腹板
11之间，且在矩形反弹板13与下翼缘10之间用竖向弹簧12连接，在矩形反弹板13上方放置竖向阻尼颗粒14，然后两块侧板15分别与翼缘10及腹板11焊接，形成一个腔体，即H型耗能连接件加工完成；H型耗能连接件中的翼缘10放置在预制减振楼板的凹糟9中，并用植筋17通过预制孔16与预制楼板1连接，即预制减振楼板之间用H型耗能连接件连接，且预制减振楼板之间的缝隙填充轻质材料18，在预制减振楼板的上下表面均铺设隔音板19，最终形成装配式减振楼板；该装配式减振楼板与梁20、柱21及次梁22之间固结；该装配式减振楼板可预制加工并在现场进行快速装配，在爆炸、风振及地震作用下能充分耗能，提高楼板的抗振性能，以减少地震中结构主体的损坏程度，且在振后或损伤后易于置换。

[0008] 预制楼板1中凹糟9的长度与宽度均介于80mm～120mm，厚度介于20mm～30mm，凹糟9的个数介于l/250～l/350，其中l为沿凹糟9分布方向上预制楼板1的长度，H型耗能连接件中两块腹板11的距离介于h/3～2h/3，其中h为预制楼板1的厚度。

[0009] 在纵向和横向均放置预制减振楼板，然后预制减振楼板通过H型耗能连接件连接形成装配式减振楼板，实现装配式减振楼板对结构主体的水平双向减振效果。

[0010] 预制楼板1在制作时设有预留孔道2，预留孔道2的直径为1/5～1/3倍的预制楼板1的高度，预留孔道2的个数介于l/300～l/200，其中l为预制楼板1的长度。

[0011] 水平向阻尼颗粒5的材料可选为钢材、玻璃、石材等，且其直径的范围为预留孔道2直径的0.8～1.0倍，从而防止阻尼颗粒跳起，降低其减振性能。

[0012] 预制楼板1中设置水平弹簧7与圆形反弹板8可以提高水平向阻尼颗粒5动量交换的效率。

[0013] 在增加水平向阻尼颗粒5与圆形反弹板8的碰撞次数的同时，也为了提高水平向阻尼颗粒5动量交换的效率，预留孔道2中两块圆形反弹板8之间的水平距离应为水平向阻尼颗粒5直径的2～4倍。

[0014] H型耗能连接件中放置竖向阻尼颗粒14，实现装配式减振楼板对结构主体的竖向减振效果。

[0015] 为了提高竖向阻尼颗粒14动量交换的效率及降低竖向阻尼颗粒14的起振的条件，在H型耗能连接件中应设有竖向弹簧12和矩形反弹板13。

[0016] 为了提高竖向阻尼颗粒14动量交换的效率及增加其碰撞次数，矩形反弹板13与上翼缘10的垂直距离为竖向阻尼颗粒14直径的1.5～2倍。

[0017] 预制减振楼板之间的缝隙填充轻质材料18，其材料可以为泡沫、聚氨酯、塑料等，减轻装配式减振楼板的自重。

[0018] 在预制减振楼板的上下表面均铺设隔音板19，减轻水平向阻尼颗粒5及竖向阻尼颗粒14在碰撞过中产生的噪声污染。

[0019] 本发明的功能如下：

[0020] 在建筑结构中安装一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，该装配式减振楼板中的预制楼板、H型耗能连接件及各部件可在工厂预制加工，在正常使用状态中满足承载力、挠度及舒适度等设计要求，不会影响结构的建筑使用空间，而且能对结构进行三维减振，在地震作用下具有良好的耗能能力，能够减轻建筑结构的主体破坏，且在振后或损伤后该装配式减振楼板易于置换。

[0021] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0022] 1)本发明中一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，在为主体结构提供足够抗侧刚度增加结构整体性的同时，也通过在预制楼板中设置阻尼颗粒具有耗能能力，不仅能够增加楼板的舒适度，而且能有效减轻自身与结构主体的损伤。

[0023] 2)一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，预制楼板中放置水平向阻尼器颗粒，在纵向和横向均布置该预制楼板，并在H型耗能连接件中放置竖向阻尼颗粒，可实现装配式减振楼板对结构主体的三维减振，且属于分布式耗能减振方式，相比对建筑结构单一方向的集中减振而言，本发明的减振效率更高。

[0024] 3)一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板，其中设置水平弹簧、竖向弹簧、圆形反弹板与矩形反弹板增加了颗粒的碰撞速度与碰撞次数及降低了颗粒的起振条件，进一步提高了其减振效果。

[0025] 4)一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板具有可工厂化生产、加工方便、可装配式施工、节约空间和可置换等优点，所以加工成本低，在震后修复速度快，可进行简易置换。附图说明

[0026] 图1为本发明的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板细部图。

[0027] 图2为本发明的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板示意图。

[0028] 图3为本发明的一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板剖面图。

[0029] 图4为预制减振楼板细部图。

[0030] 图5为预制减振楼板细剖面图。

[0031] 图6为软孔塞、弹簧以及圆形反弹板的示意图。

[0032] 图7为H型耗能连接件的细部图。

[0033] 图8为H型耗能连接件的示意图。

[0034] 图9为H型耗能连接件的剖面图。

[0035] 图中：1-预制楼板、2-预留孔道、3-纵筋、4-分布筋、5-水平向阻尼颗粒、6-软孔塞、7-水平弹簧、8-圆形反弹板、9-凹糟、10-翼缘、11-腹板、12-竖向弹簧、13-矩形反弹板、14-竖向阻尼颗粒、15-侧板、16-预制孔、17-植筋、18-填充材料、19-隔音板、20-梁、21-柱、22-次梁。

具体实施方式

[0036] 实施例1：

[0037] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

[0038] 如附图1、2所示，是本发明一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板在钢筋混凝土框架结构中的实施例，包括预制楼板1、预留孔道2、纵筋3、分布筋4、水平向阻尼颗粒5、软孔塞6、水平弹簧7、圆形反弹板8、凹糟9、翼缘10、腹板11、竖向弹簧12、矩形反弹板13、竖向阻尼颗粒14、侧板15、预制孔16、植筋17、轻质材料18、隔音板19、梁20、柱21、次梁22；在预制楼板1中放置纵筋3与分布筋4，并在预制楼板1中预先设有预留孔道2和凹糟9，然后进行浇筑，即预制楼板1加工完成；将水平向阻尼颗粒5放入预制楼板1的预留孔道2中，并将软孔塞6、水平弹簧7、圆形反弹板8依次放置在预留孔道2，最终组装形成预制减振楼板；开设有预制孔16的两块翼缘10之间焊接两块腹板11，矩形反弹板13放置在两块腹板11之间，且在矩形反弹板13与下翼缘10之间用竖向弹簧12连接，在矩形反弹板13上方放置竖向阻尼颗粒14，然后两块侧板15分别与翼缘10及腹板11焊接，形成一个腔体，即H型耗能连接件加工完成；H型耗能连接件中的翼缘10放置在预制减振楼板的凹糟9中，并用植筋17通过预制孔
16与预制楼板1连接，即预制减振楼板之间用H型耗能连接件连接，且预制减振楼板之间的缝隙填充轻质材料18，在预制减振楼板的上下表面均铺设隔音板19，最终形成装配式减振楼板；该装配式减振楼板与梁20、柱21及次梁22之间固结；主要包括以下3个阶段：

[0039] 第一阶段(设计阶段)：

[0040] 对于某8层钢筋混凝土框架结构，根据设计规范要求进行参数设计阶段，确定原钢筋混凝土框架结构中T型框架梁20的尺寸为600mm×700mm×300mm×100mm，框架柱21的尺寸为400mm×300mm，次梁22的尺寸为300mm×300mm；

[0041] 适合于上述钢筋混凝土框架结构的装配式减振楼板尺寸如下：

[0042] 预制楼板1的尺寸为：1750mm×560mm×150mm；预留孔道2的直径为60mm，一共设置6个；纵筋3为直径为12mm的HRB335，间距为100mm，分布筋4为直径为10mm的HRB335，间距为
120mm；水平向阻尼颗粒5为直径55mm的钢球；圆形反弹板8的直径为55mm，厚度为5mm；凹糟9的尺寸为100mm×80mm×20mm。

[0043] H型耗能连接件：翼缘10的尺寸为200mm×100mm×20mm，腹板11的尺寸为110mm×30mm×5mm，矩形反弹板13的尺寸为24mm×24mm×5mm，竖向阻尼颗粒14直径为50mm的钢球，侧板15尺寸为110mm×40mm×5mm，预制孔16的直径为20mm，植筋17的直径为20mm，长度为
60mm，轻质材料18选择泡沫，隔音板19的厚度为5mm。

[0044] 经计算，附加的质量占结构总质量的4.2％；

[0045] 第二阶段(预制加工阶段)：

[0046] 根据第一阶段所述的各部件尺寸，在工厂进行预加工；在预制楼板1中放置纵筋3与分布筋4，并在预制楼板1中预先设有预留孔道2和凹糟9，然后进行浇筑，即预制楼板1加工完成；

[0047] 将水平向阻尼颗粒5放入预制楼板1的预留孔道2中，并将软孔塞6、水平弹簧7、圆形反弹板8依次放置在预留孔道2，最终组装形成预制减振楼板；

[0048] 开设有预制孔16的两块翼缘10之间焊接两块腹板11，矩形反弹板13放置在两块腹板11之间，且在矩形反弹板13与下翼缘10之间用竖向弹簧12连接，在矩形反弹板13上方放置竖向阻尼颗粒14，然后两块侧板15分别与翼缘10及腹板11焊接，形成一个腔体，即H型耗能连接件加工完成；即整个在工厂的预制加工阶段完成。

[0049] 第三阶段(现场组装阶段)：

[0050] H型耗能连接件中的翼缘10放置在预制减振楼板的凹糟9中，并用植筋17通过预制孔16与预制楼板1连接，即预制减振楼板之间用H型耗能连接件连接，且预制减振楼板之间的缝隙填充轻质材料18，在预制减振楼板的上下表面均铺设隔音板19，最终形成装配式减振楼板；该装配式减振楼板与梁20、柱21及次梁22之间固结，即整个现场组装阶段完成。

[0051] 通过建立含有该装配式减振楼板的框架结构有限元模型，进行8度罕遇地震下的分析，与含有普通楼板的框架结构进行对比，可知含有该装配式减振楼板的结构抗震性能更优，层间位移角平均减震率可达到37.3％，且楼板本身和主体结构的损伤降低了很多。

[0052] 以上是本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。

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一种内藏多维耗能阻尼颗粒的装配式减振楼板

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