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可更换的侧翼横波交叉式 钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构

阅读：63发布：2021-08-03

专利汇可以提供可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构，该阻尼器由上下两块端板和中间耗能部位组成，耗能部位由第一杆件、第二杆件、左翼缘板和右翼缘板组成，样式如右图所示。在上下端板处分别开设4个等直径的螺栓孔，与外部构件采用高强螺栓进行连接，实现对阻尼器的固定安装与更换。第一杆件和第二杆件一端与左右翼缘板轴连接，一端与上下端板的焊件焊接。在剪力墙的两端墙趾，即塑性铰出现的区域设置本阻尼器，作用于地震能量集中的部位，保护主体结构免遭破坏，震后对该部位进行更换，可以快速恢复结构的正常使用。，下面是可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器，其特征在于，包括上端板(1)、下端板(5)和耗能部件，耗能部件设置在上端板(1)和下端板(5)之间，耗能部件包括第一杆件(3)、第二杆件(4)、左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)，左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)分别设置在上端板(1)和下端板(5)之间的两侧，上下两端分别与上端板(1)和下端板(5)焊接；
第一杆件(3)和第二杆件(4)均为由两根直杆铰接而成的X型杆件，第一杆件(3)和第二杆件(4)沿上端板(1)和下端板(5)的长度方向左右设置并位于由上端板(1)、下端板(5)、左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)围成的空腔内；第一杆件(3)的右上端和第二杆件(4)的左上端与上端板(1)焊接，第一杆件(3)的右下端和第二杆件(4)的左下端与下端板(5)焊接；第一杆件(3)的左上端和左下端分别与左翼缘板(2-1)的上下两端铰接，第二杆件(4)的右上端和右下端分别与右翼缘板(2-2)的上下两端铰接。
2.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，上端板(1)的下表面和下端板(5)上表面的中部沿宽度方向均设有焊接凸台(12)，第一杆件(3)的右上端和第二杆件(4)的左上端分别与上端板(1)上的焊接凸台(12)的左右侧面焊接，第一杆件(3)右上端的端头和第二杆件(4)左上端的端头均与上端板(1)的下表面相抵；第一杆件(3)的右下端和第二杆件(4)的左下端分别与下端板(5)上的焊接凸台(12)的左右侧面焊接，第一杆件(3)右下端的端头和第二杆件(4)左下端的端头均与下端板(5)的下表面相抵。
3.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)均为横波板，弯折角度为135°，左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)的中部为弯折部分，上下两端为平板部分；第一杆件(3)的左上端和左下端分别与左翼缘板(2-1)上下两端的平板部分铰接，第二杆件(4)的右上端和右下端分别与右翼缘板(2-2)上下两端的平板部分铰接。
4.根据权利要求3所述的阻尼器，其特征在于，左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)正对，且弯折部分的凹面相对。
5.根据权利要求3所述的阻尼器，其特征在于，左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)的总高度为210mm，上下两端的平板部分高度相同，均为80mm，左翼缘板(2-1)和右翼缘板(2-2)的高厚比不大于8。
6.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，第一杆件(3)和第二杆件(4)的两根直杆的直径均为20mm，第一杆件(3)和第二杆件(4)均设置两个，两个第一杆件(3)和两个第二杆件(4)沿上端板(1)和下端板(5)的宽度方向均前后设置，前面的第一杆件(3)和第二杆件(4)设置在一排，后面的第一杆件(3)和第二杆件(4)设置在一排。
7.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，第一杆件(3)两根直杆上下的夹角和第二杆件(4)两根直杆上下的夹角均为75°。
8.根据权利要求1所述的阻尼器，其特征在于，左翼缘板(2-1)、右翼缘板(2-2)、第一杆件(3)和第二杆件(4)均采用屈服强度在110～160MPa的软钢，上端板(1)和下端板(5)均采用屈服强度为235MPa的碳素钢材。
9.一种剪力墙结构，其特征在于，包括剪力墙(7)和如权利要求1-8任意一项所述的阻尼器(13)，剪力墙(7)的上下两端分别与上层楼面构件(8)和下层楼面构件(9)连接，剪力墙(7)的墙趾处开设有阻尼器安置腔(10)，阻尼器(13)安装在阻尼器安置腔(10)内，阻尼器(13)的上端板(1)和下端板(5)分别与阻尼器安置腔(10)的顶部和底部螺栓连接。
10.根据权利要求9所述的一种剪力墙结构，其特征在于，阻尼器安置腔(10)的顶部和底部均预埋有具有螺栓孔的连接钢板，顶部的连接钢板与剪力墙(7)中的I型钢的下端焊接，底部的连接钢板与下层楼面构件(9)焊接。

说明书全文

可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构

技术领域

[0001] 本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，主要涉及结构减震控制系统中的金属耗能阻尼器，具体的说是一种可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构。

背景技术

[0002] 剪力墙是高层建筑中的关键构件，但是地震时往往会发生破坏，丧失了抗震功能，因而无法继续使用，是结构抗震设计的最大安全隐患，为此剪力墙的设计成为研究的重点及难点，目前实际工程中的剪力墙结构在地震作用下，剪力墙底部区域发生了严重破坏，虽然剪力墙不会发生整体倒塌，然而震后修复工作难以进行，影响了人们的正常生产生活。

[0003] 剪力墙结构的弹性及弹塑性层间位移角分别为1/1000和1/120，远小于框架结构的1/550和1/50，摇摆或自复位剪力墙的层间位移过大，不能满足此要求。实用新型内容

[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器及剪力墙结构，该阻尼器能够用于剪力墙墙趾处，为提高剪力墙的抗震能力，使剪力墙在地震中不易损坏，而且能快速进行修复。

[0005] 为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

[0006] 一种可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器，包括上端板、下端板和耗能部件，耗能部件设置在上端板和下端板之间，耗能部件包括第一杆件、第二杆件、左翼缘板和右翼缘板，左翼缘板和右翼缘板分别设置在上端板和下端板之间的两侧，上下两端分别与上端板和下端板焊接；

[0007] 第一杆件和第二杆件均为由两根直杆铰接而成的X型杆件，第一杆件和第二杆件沿上端板和下端板的长度方向左右设置并位于由上端板、下端板、左翼缘板和右翼缘板围成的空腔内；第一杆件的右上端和第二杆件的左上端与上端板焊接，第一杆件的右下端和第二杆件的左下端与下端板焊接；第一杆件的左上端和左下端分别与左翼缘板的上下两端铰接，第二杆件的右上端和右下端分别与右翼缘板的上下两端铰接。

[0008] 上端板的下表面和下端板上表面的中部沿宽度方向均设有焊接凸台，第一杆件的右上端和第二杆件的左上端分别与上端板上的焊接凸台的左右侧面焊接，第一杆件右上端的端头和第二杆件左上端的端头均与上端板的下表面相抵；第一杆件的右下端和第二杆件的左下端分别与下端板上的焊接凸台的左右侧面焊接，第一杆件右下端的端头和第二杆件左下端的端头均与下端板的下表面相抵。

[0009] 左翼缘板和右翼缘板均为横波板，弯折角度为135°，左翼缘板和右翼缘板的中部为弯折部分，上下两端为平板部分；第一杆件的左上端和左下端分别与左翼缘板上下两端的平板部分铰接，第二杆件的右上端和右下端分别与右翼缘板上下两端的平板部分铰接。

[0010] 左翼缘板和右翼缘板正对，且弯折部分的凹面相对。

[0011] 左翼缘板和右翼缘板的总高度为210mm，上下两端的平板部分高度相同，均为80mm，左翼缘板和右翼缘板的高厚比不大于8。

[0012] 第一杆件和第二杆件的两根直杆的直径均为20mm，第一杆件和第二杆件均设置两个，两个第一杆件和两个第二杆件沿上端板和下端板的宽度方向均前后设置，前面的第一杆件和第二杆件设置在一排，后面的第一杆件和第二杆件设置在一排。

[0013] 第一杆件两根直杆上下的夹角和第二杆件两根直杆上下的夹角均为75°。

[0014] 左翼缘板、右翼缘板、第一杆件和第二杆件均采用屈服强度在110～160MPa的软钢，上端板和下端板均采用屈服强度为235MPa的碳素钢材。

[0015] 一种剪力墙结构，包括剪力墙和上述阻尼器，剪力墙的上下两端分别与上层楼面构件和下层楼面构件连接，剪力墙的墙趾处开设有阻尼器安置腔，阻尼器安装在阻尼器安置腔内，阻尼器的上端板和下端板分别与阻尼器安置腔的顶部和底部螺栓连接。

[0016] 阻尼器安置腔的顶部和底部均预埋有具有螺栓孔的连接钢板，顶部的连接钢板与剪力墙中的I型钢的下端焊接，底部的连接钢板与下层楼面构件焊接。

[0017] 本实用新型有如下有益效果：

[0018] 本实用新型的耗能部件包括第一杆件、第二杆件、左翼缘板和右翼缘板，第一杆件和第二杆件均为由两根直杆铰接而成的X型杆件，采用交叉式X型杆件进行耗能，具有更好的滞回曲线，同时，第一杆件和第二杆件分别与左翼缘板和右翼缘板铰接，当承受外部荷载，通过铰接处的变形和左翼缘板和右翼缘板的变形，能够更加有效的消耗能量，更好的保护母体墙，相比传统软钢阻尼器，在相同尺寸的情况下，本实用新型的阻尼器能够吸收的能量更大，抗震和减震效果更佳；本实用新型的阻尼器利用金属不同形式的弹塑性滞回变形来消耗能量，具有良好的低疲劳特性、对外界环境温度变化不敏感性，且价格低廉，方便耐用；相比于其他类型阻尼器，本实用新型的阻尼器有易加工、滞回性能稳定、易于更换、造价及维护费用低廉等优点，因此能够广泛应用于工程结构的抗震加固和维修领域；

[0019] 本实用新型的阻尼器在剪力墙结构中使用时，剪力墙的墙趾处开设有阻尼器安置腔，阻尼器安装在阻尼器安置腔内，阻尼器的上端板和下端板分别与阻尼器安置腔的顶部和底部螺栓连接，将阻尼器安装在剪力墙容易破坏的墙趾处能够更好地吸收剪力墙的变形能，保护剪力墙不受损害，并且阻尼器采用螺栓可拆卸的安装在阻尼器安置腔内，使得阻尼器可更换，一旦墙趾处发生较大变形，阻尼器因吸能发生损坏，在破坏发生后，可以快速对阻尼器进行集中更换并且迅速恢复剪力墙的抗震功能。

[0020] 进一步的，上端板的下表面和下端板上表面的中部沿宽度方向均设有焊接凸台，第一杆件和第二杆件分别与焊接凸台的侧面焊接且端部分别与上端板的下表面和下端板上表面相抵，该结构使得阻尼器能够承受较大的轴向力，提高吸能能力。附图说明

[0021] 图1为本实用新型阻尼器的爆炸图。

[0022] 图2为本实用新型阻尼器的立体图。

[0023] 图3为本实用新型阻尼器的前视图。

[0024] 图4为本实用新型阻尼器的左视图。

[0025] 图5为本实用新型阻尼器的俯视图。

[0026] 图6为本实用新型剪力墙结构的结构示意图。

[0027] 图7为本实用新型剪力墙结构墙趾处的结构细部图。

[0028] 图中各个标号的含义为：

[0029] 1-上端板，2-1-左翼缘板，2-2-右翼缘板，3-第一杆件，4-第二杆件，5-下端板，6-螺栓孔，7-剪力墙，8-上层楼面构件，9-下层楼面构件，10-阻尼器安置腔，11-I型钢，12-焊接凸台，13-阻尼器。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

[0031] 如图1～图5所示，本实用新型的可更换的侧翼横波交叉式钢柱受剪阻尼器，包括上端板1、下端板5和耗能部件，耗能部件设置在上端板1和下端板5之间，耗能部件包括第一杆件3、第二杆件4、左翼缘板2-1和右翼缘板2-2，左翼缘板2-1和右翼缘板2-2分别设置在上端板1和下端板5之间的两侧，上下两端分别与上端板1和下端板5焊接；

[0032] 如图1～图3，第一杆件3和第二杆件4均为由两根直杆铰接而成的X型杆件，第一杆件3和第二杆件4沿上端板1和下端板5的长度方向左右设置并位于由上端板1、下端板5、左翼缘板2-1和右翼缘板2-2围成的空腔内；上端板1的下表面和下端板5上表面的中部沿宽度方向均设有焊接凸台12，第一杆件3的右上端和第二杆件4的左上端分别与上端板1上的焊接凸台12的左右侧面焊接，第一杆件3右上端的端头和第二杆件4左上端的端头均与上端板1的下表面相抵；第一杆件3的右下端和第二杆件4的左下端分别与下端板5上的焊接凸台12的左右侧面焊接，第一杆件3右下端的端头和第二杆件4左下端的端头均与下端板5的下表面相抵；左翼缘板2-1和右翼缘板2-2均为横波板，弯折角度为135°，左翼缘板2-1和右翼缘板2-2的中部为弯折部分，上下两端为平板部分，左翼缘板2-1和右翼缘板2-2正对，且弯折部分的凹面相对；第一杆件3的左上端和左下端分别与左翼缘板2-1上下两端的平板部分铰接，第二杆件4的右上端和右下端分别与右翼缘板2-2上下两端的平板部分铰接；

[0033] 本实用新型的上端板1和下端板5分别设有4个螺栓孔6，与外部结构采用高强螺栓连接，在阻尼器受力发生破坏后可以实现有效快速更换；本实用新型的两块翼缘板(2-1、2-2)通过钢板弯折的角度能够进一步加强阻尼器的滞回耗能效果。

[0034] 本实用新型的左翼缘板2-1和右翼缘板2-2的总高度为210mm，上下两端的平板部分高度相同，均为80mm，左翼缘板2-1和右翼缘板2-2的高厚比不大于8；左翼缘板2-1、右翼缘板2-2、第一杆件3和第二杆件4均采用屈服强度在110～160MPa的软钢，上端板1和下端板5均采用屈服强度为235MPa的碳素钢材；

[0035] 第一杆件3和第二杆件4的两根直杆的直径均为20mm，第一杆件3和第二杆件4均设置两个，两个第一杆件3和两个第二杆件4沿上端板1和下端板5的宽度方向均前后设置，前面的第一杆件3和第二杆件4设置在一排，后面的第一杆件3和第二杆件4设置在一排；第一杆件3两根直杆上下的夹角和第二杆件4两根直杆上下的夹角均为75°。

[0036] 如图6和图7所示，本实用新型的剪力墙结构，包括剪力墙7和上述阻尼器13，剪力墙7的上下两端分别与上层楼面构件8和下层楼面构件9连接，剪力墙7的墙趾处开设有阻尼器安置腔10，阻尼器安置腔10的顶部和底部均预埋有具有螺栓孔的连接钢板，顶部连接钢板与剪力墙7中的I型钢的下端焊接，底部的连接钢板与下层楼面构件9焊接；

[0037] 阻尼器13安装在阻尼器安置腔10内，阻尼器13的上端板1和下端板5分别与阻尼器安置腔10的顶部和底部的连接钢板螺栓连接。

[0038] 本实用新型中，左右翼缘板(2-1、2-2)的弯折角度、弯折的长度是根据实际工程中的需求和地震能量的计算得到的；上端板1和下端板5的尺寸是根据剪力墙墙趾的塑性区域大小确定的；阻尼器安置腔10是根据地震作用的能量大小和地震作用下剪力墙墙趾易发生破坏的塑性区域确定。

[0039] 本实用新型的剪力墙结构的主要耗能部位(阻尼器)在地震发生后，首先阻尼器产生塑性变形耗能，保证整个剪力墙自身不受破坏，震后即可对阻尼器进行拆卸和更换。

[0040] 本实用新型的阻尼器能够用于高层以及超高层的剪力墙的墙趾，通过阻尼器自身的变形，耗散大量的能量，同时能在发生破坏后进行快速的更换，从而达到对母体墙的保护，实现安全和经济的目的。

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