CN107989226A - 一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系及其设计方法，属于建筑结构抗震防灾技术领域。该组合体系由多个耗能连梁和多个粘滞阻尼器组成，多个耗能连梁并排布置于相邻两个墙肢之间，多个耗能连梁将相邻两个墙肢之间分隔成多个洞口，每个洞口内布置有至少一个粘滞阻尼器。在该组合体系中，耗能连梁能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，具有较好的推广前景。

Description

一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系及其设计方法，属于建筑结构抗震防灾技术领域。

背景技术

地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡居世界首位，经济损失也十分巨大。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。目前，地震活动正处于相对活跃的时期，这对建筑物的抗震能力提出了更高的挑战。

剪力墙结构是钢筋混凝土高层建筑普遍采用的结构形式。剪力墙结构较之与其他结构形式，更能有效地控制结构的水平剪力，抵抗破坏的能力更强，抗震性能更好，安全性更高。传统的剪力墙结构体系，仅布置有耗能连梁，但是由于耗能连梁自身的局限性，其提供的附加阻尼比有限，因此，减震能力有限。与耗能连梁相比，粘滞阻尼器最大的优势在于可以很好的提供阻尼比。因此，若将二者进行结合，构成耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，在这种组合体系中，耗能连梁能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，将会有较好的推广前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系及其设计方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，该组合体系由多个耗能连梁和多个粘滞阻尼器组成，多个所述耗能连梁并排布置于相邻两个墙肢之间，多个所述耗能连梁将相邻两个所述墙肢之间分隔成多个洞口，每个所述洞口内布置有至少一个所述粘滞阻尼器。

进一步的，所述耗能连梁为所述组合体系提供有效刚度和滞回阻尼，所述粘滞阻尼器为所述组合体系提供动刚度和粘滞阻尼。

优选的，所述耗能连梁通过连接预埋件和连梁端头与所述墙肢相连。

优选的，所述连梁端头为混凝土结构或钢结构。

优选的，所述耗能连梁采用位移型阻尼器，所述位移型阻尼器为金属屈服型阻尼器或摩擦阻尼器。

优选的，所述粘滞阻尼器通过支撑结构布置于所述洞口内。

优选的，所述支撑结构与所述粘滞阻尼器相连，所述支撑结构为单斜撑、双斜撑、粘滞阻尼器端头或放大装置。

优选的，所述支撑结构为混凝土结构或钢结构。

优选的，所述粘滞阻尼器采用速度型阻尼器，所述速度型阻尼器为粘滞流体阻尼器或粘弹性阻尼器。

相应的，本发明还提供了一种用于耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系的设计方法，包括以下步骤：

(1)进行常规设计，根据设计结果提出刚度和附加阻尼比的需求；

(2)根据图纸和模型初步确定阻尼器的位置和数量；

(3)进行小震时程分析计算，并验证计算结果是否满足步骤(1)的需求，若满足需求，则进行步骤(4)，若不满足需求，则重复步骤(2)，直至计算结果满足步骤(1)的需求；

(4)进行中大震时程分析计算；

(5)根据图纸施工安装，施工安装过程中耗能连梁和粘滞阻尼器采用后安装；

(6)完成设计。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系及其设计方法，该组合体系由由耗能连梁和粘滞阻尼器组成，其中，耗能连梁能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，具有较好的推广前景。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为单斜撑布置示意图；

图2为图1中A的放大示意图；

图3为双斜撑布置示意图；

图4为图3中B的放大示意图；

图5为粘滞阻尼器端头布置示意图；

图6为图5中C的放大示意图；

图7为放大装置布置示意图；

图8为图7中D的放大示意图；

图中：1-粘滞阻尼器，2-第一支撑件，3-墙肢，4-连梁端头，5-耗能连梁，6-粘滞阻尼器端头，7-第一连接件，8-第二支撑件，9-第二连接件，10-第三连接件，11-第四连接件，12-第五连接件，13-第一连接杆，14-第二连接杆，15-第三连接杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

近年来，由于地震频发，耗能减震技术受到广大设计师的重视，但是受剪力墙结构体系的限制，剪力墙结构中很少有位置布置阻尼器。目前，剪力墙中仅有耗能连梁减震技术被运用其中，但由于耗能连梁自身的局限性，其提供的附加阻尼比有限，地震力减少有限。

为了克服上述技术难题，本实施例提出了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系。如图1和图2所示，该组合体系由粘滞阻尼器1和耗能连梁5组成，其中，粘滞阻尼器1为该组合体系提供动刚度和粘滞阻尼，耗能连梁5为该组合体系提供有效刚度和滞回阻尼。

相邻两个墙肢3之间并排布置有多个耗能连梁5，在本实施例中，耗能连梁5采用位移型阻尼器，优选的，该位移型阻尼器为金属屈服型阻尼器。具体的，相邻两个墙肢3内均埋设有多个预埋件，每个预埋件通过一个连接螺栓与一个连梁端头4连接，优选的，所述连梁端头4为混凝土结构，相对的两个连梁端头4之间布置有一个耗能连梁5。

多个耗能连梁5将相邻两个墙肢3之间分隔成多个洞口，每个洞口内布置有一个粘滞阻尼器1，在本实施例中，粘滞阻尼器1通过单斜撑布置于洞口内。优选的，粘滞阻尼器1采用速度型阻尼器，该速度型阻尼器为粘滞流体阻尼器，该单斜撑采用混凝土结构。具体的，每个洞口的两个对角处各设有一个第一连接件7，两个第一连接件7均位于墙肢3与连梁端头4的连接处，粘滞阻尼器1的一端与一个第一连接件7连接，粘滞阻尼器1的另一端通过第一支撑件2与另一个第一连接件7连接。

本实施例将耗能连梁5和粘滞阻尼器1进行结合，构成耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，在该组合体系中，耗能连梁5能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器1能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，具有较好的推广前景。

实施例2

近年来，由于地震频发，耗能减震技术受到广大设计师的重视，但是受剪力墙结构体系的限制，剪力墙结构中很少有位置布置阻尼器。目前，剪力墙中仅有耗能连梁5减震技术被运用其中，但由于耗能连梁5自身的局限性，其提供的附加阻尼比有限，地震力减少有限。

为了克服上述技术难题，本实施例提出了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系。如图3和图4所示，该组合体系由粘滞阻尼器1和耗能连梁5组成，其中，粘滞阻尼器1为该组合体系提供动刚度和粘滞阻尼，耗能连梁5为该组合体系提供有效刚度和滞回阻尼。

相邻两个墙肢3之间并排布置有多个耗能连梁5，在本实施例中，耗能连梁5采用位移型阻尼器，优选的，该位移型阻尼器为摩擦阻尼器。具体的，相邻两个墙肢3内均埋设有多个预埋件，每个预埋件通过一个连接螺栓与一个连梁端头4连接，优选的，所述连梁端头4为钢结构，相对的两个连梁端头4之间布置有一个耗能连梁5。

多个耗能连梁5将相邻两个墙肢3之间分隔成多个洞口，每个洞口内布置有两个粘滞阻尼器1，在本实施例中，两个粘滞阻尼器1通过双斜撑布置于洞口内。优选的，粘滞阻尼器1采用速度型阻尼器，该速度型阻尼器为粘弹性阻尼器，该单斜撑采用钢结构。具体的，每个洞口内设有一个大体上呈倒V形的第二支撑件8，该第二支撑件8具有第一连接端、第二连接端和第三连接端，其中，第一连接端和第二连接端分别位于倒V形结构的两个底部，第二支撑件8通过第一连接端和第二连接端与墙肢3、连梁端头4连接，第三连接端位于倒V形结构的顶部，第二支撑件8通过第三连接端与第二连接件9连接，第二连接件9的两端分别与两个粘滞阻尼器1的一端连接，两个粘滞阻尼器1的另一端分别通过第三连接件10与相邻两个墙肢3连接。

本实施例将耗能连梁5和粘滞阻尼器1进行结合，构成耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，在该组合体系中，耗能连梁5能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器1能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，具有较好的推广前景。

实施例3

近年来，由于地震频发，耗能减震技术受到广大设计师的重视，但是受剪力墙结构体系的限制，剪力墙结构中很少有位置布置阻尼器。目前，剪力墙中仅有耗能连梁5减震技术被运用其中，但由于耗能连梁5自身的局限性，其提供的附加阻尼比有限，地震力减少有限。

为了克服上述技术难题，本实施例提出了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系。如图5和图6所示，该组合体系由粘滞阻尼器1和耗能连梁5组成，其中，粘滞阻尼器1为该组合体系提供动刚度和粘滞阻尼，耗能连梁5为该组合体系提供有效刚度和滞回阻尼。

相邻两个墙肢3之间并排布置有多个耗能连梁5，在本实施例中，耗能连梁5采用位移型阻尼器，优选的，该位移型阻尼器为金属屈服型阻尼器。具体的，相邻两个墙肢3内均埋设有多个预埋件，每个预埋件通过一个连接螺栓与一个连梁端头4连接，优选的，所述连梁端头4为混凝土结构，相对的两个连梁端头4之间布置有一个耗能连梁5。

多个耗能连梁5将相邻两个墙肢3之间分隔成多个洞口，每个洞口内布置有一个粘滞阻尼器1，在本实施例中，粘滞阻尼器1通过粘滞阻尼器端头6布置于洞口内。优选的，粘滞阻尼器1采用速度型阻尼器，该速度型阻尼器为粘滞流体阻尼器，该单斜撑采用混凝土结构。具体的，每个洞口内设有两个粘滞阻尼器端头6，且两个粘滞阻尼器端头6相对设置，两个粘滞阻尼器端头6上各设有一个第四连接件11，粘滞阻尼器1的一端与一个第四连接件11连接，粘滞阻尼器1的另一端与另一个第四连接件11连接。

本实施例将耗能连梁5和粘滞阻尼器1进行结合，构成耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，在该组合体系中，耗能连梁5能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器1能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，具有较好的推广前景。

实施例4

近年来，由于地震频发，耗能减震技术受到广大设计师的重视，但是受剪力墙结构体系的限制，剪力墙结构中很少有位置布置阻尼器。目前，剪力墙中仅有耗能连梁5减震技术被运用其中，但由于耗能连梁5自身的局限性，其提供的附加阻尼比有限，地震力减少有限。

为了克服上述技术难题，本实施例提出了一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系。如图7和图8所示，该组合体系由粘滞阻尼器1和耗能连梁5组成，其中，粘滞阻尼器1为该组合体系提供动刚度和粘滞阻尼，耗能连梁5为该组合体系提供有效刚度和滞回阻尼。

相邻两个墙肢3之间并排布置有多个耗能连梁5，在本实施例中，耗能连梁5采用位移型阻尼器，优选的，该位移型阻尼器为摩擦阻尼器。具体的，相邻两个墙肢3内均埋设有多个预埋件，每个预埋件通过一个连接螺栓与一个连梁端头4连接，优选的，所述连梁端头4为钢结构，相对的两个连梁端头4之间布置有一个耗能连梁5。

多个耗能连梁5将相邻两个墙肢3之间分隔成多个洞口，每个洞口内布置有一个粘滞阻尼器1，在本实施例中，粘滞阻尼器1通过放大装置布置于洞口内。优选的，粘滞阻尼器1采用速度型阻尼器，该速度型阻尼器为粘弹性阻尼器，该单斜撑采用钢结构。具体的，每个洞口的三个拐角处各设有一个第五连接件12，三个第五连接件12均位于墙肢3与连梁端头4的连接处，三个第五连接件12之间设有一个放大装置，放大装置包括第一连接杆13、第二连接杆14和第三连接杆15，其中，第一连接杆13、第二连接杆14和第三连接杆15的一端相互连接，第一连接杆13、第二连接杆14和第三连接杆15的另一端分别与其中两个第五连接件12及粘滞阻尼器1的一端连接，粘滞阻尼器1的另一端与另一个第五连接件12连接。

本实施例将耗能连梁5和粘滞阻尼器1进行结合，构成耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，在该组合体系中，耗能连梁5能够提供有效刚度和一定的阻尼比，粘滞阻尼器1能够提供较大的附加阻尼比和动刚度，这样既能保证剪力墙结构的刚度，同时又能通过阻尼比降低地震作用，减小墙厚，节约成本，减少建筑空间，具有较好的推广前景。

实施例5

本实施例提供了一种用于耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系的设计方法，该方法包括以下步骤：

(1)进行常规设计，根据设计结果提出刚度和附加阻尼比的需求；

(2)根据图纸和模型初步确定阻尼器的位置和数量；

(3)进行小震时程分析计算，并验证计算结果是否满足步骤(1)的需求，若满足需求，则进行步骤(4)，若不满足需求，则重复步骤(2)，直至计算结果满足步骤(1)的需求；

(4)进行中大震时程分析计算；

(5)根据图纸施工安装，施工安装过程中耗能连梁和粘滞阻尼器采用后安装；

(6)完成设计。

具体的，步骤(1)中刚度和阻尼比的调节方法为：当设计结果刚度较小时，可以适当提高粘滞阻尼器的刚度，当剪力墙结构的地震作用较大，或者配筋量较大时，可以适当控制刚度，增加剪力墙结构的阻尼比，以降低地震作用，减小配筋量。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，该组合体系由多个耗能连梁(5)和多个粘滞阻尼器(1)组成，多个所述耗能连梁(5)并排布置于相邻两个墙肢(3)之间，多个所述耗能连梁(5)将相邻两个所述墙肢(3)之间分隔成多个洞口，每个所述洞口内布置有至少一个所述粘滞阻尼器(1)。

2.根据权利要求1所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述耗能连梁(5)为所述组合体系提供有效刚度和滞回阻尼，所述粘滞阻尼器(1)为所述组合体系提供动刚度和粘滞阻尼。

3.根据权利要求1所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述耗能连梁(5)通过连接预埋件和连梁端头(4)与所述墙肢(3)相连。

4.根据权利要求3所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述连梁端头(4)为混凝土结构或钢结构。

5.根据权利要求1所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述耗能连梁(5)采用位移型阻尼器，所述位移型阻尼器为金属屈服型阻尼器或摩擦阻尼器。

6.根据权利要求1所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述粘滞阻尼器(1)通过支撑结构布置于所述洞口内。

7.根据权利要求6所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述支撑结构与所述粘滞阻尼器(1)相连，所述支撑结构为单斜撑、双斜撑、粘滞阻尼器端头(6)或放大装置。

8.根据权利要求6所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述支撑结构为混凝土结构或钢结构。

9.根据权利要求1所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系，其特征在于，所述粘滞阻尼器(1)采用速度型阻尼器，所述速度型阻尼器为粘滞流体阻尼器或粘弹性阻尼器。

10.一种用于权利要求1-9中任一项所述的耗能连梁与粘滞阻尼器组合体系的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)进行常规设计，根据设计结果提出刚度和附加阻尼比的需求；

(2)根据图纸和模型初步确定阻尼器的位置和数量；

(3)进行小震时程分析计算，并验证计算结果是否满足步骤(1)的需求，若满足需求，则进行步骤(4)，若不满足需求，则重复步骤(2)，直至计算结果满足步骤(1)的需求；

(4)进行中大震时程分析计算；

(5)根据图纸施工安装，施工安装过程中耗能连梁和粘滞阻尼器采用后安装；

(6)完成设计。