基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙

技术领域：

本实用新型涉及基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙。

背景技术：
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目前为了发展装配式框架结构体系的适用范围，以带来更广泛的工程应用，提高结构抗震能力首当其冲，在施工工艺方面的改进可以提升结构的抗震水平，使得装配式结构的抗震能力可以等同于现浇，但是如果不在结构体系上寻求改变，仅遵循传统抗震设计中以“抗”为主的抗震设计理念锁提升的效果并不明显，所以在框剪结构体系的基础上延伸发展了框架—摇摆墙结构体系；该框架—摇摆墙结构体系通过摇摆墙的加入，可使框架结构各层位移趋于均匀，有效控制框架结构层间变形的集中，也避免薄弱层的形成、破坏致使整体结构过早发生失效。

根据以往研究中得出的摇摆墙在地震中的运动响应和变形特点，可以观察到在摇摆过程中摇摆墙顶部与主体框架结构之间有着较大的相对位移、相对速度响应，如果可以有效利用这部分相对响应来设置有效的耗能元件，则可以得到一个具有多种耗能模式的框架—耗能摇摆墙结构体系，预期在地震作用下体系将会有更好的减振效果。

由于金属阻尼器需要较大的相对位移量、粘弹性阻尼器的薄弱层刚度不够、粘滞阻尼器在控制薄弱层层间位移仍存在缺陷，传统阻尼器在地震作用下较难达到理论公式给出的阻尼力，导致耗能能力不够或者耗能能力不能被充分发挥。

为解决传统阻尼器应用到框架—摇摆墙结构体系中耗能能力不够或者不能被充分利用的问题，本实用新型通过在摇摆墙体内部设计粘滞耗能腔体并利用杠杆放大装置，放大主体框架与摇摆墙之间相对位移及相对速度响应，使得粘滞阻尼腔体内剪切钢板的剪切耗能增大，实现体系的高效耗能。

技术实现要素：
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鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙，该基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙通过在摇摆墙体内部设计粘滞耗能腔体并利用杠杆放大装置，放大主体框架与摇摆墙之间相对位移及相对速度响应，使得粘滞阻尼腔体内剪切钢板的剪切耗能增大，实现体系的高效耗能。

本实用新型基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙，其特征在于：包括两个间隔设置的主体框架、设在两个主体框架之间下部的凹槽和设在凹槽内的底梁，在两个主体框架之间且位于底梁上方设有摇摆墙，所述摇摆墙内嵌设有高效耗能阻尼器，所述摇摆墙的底部中间铰接在地面铰支座上，所述两个主体框架朝向摇摆墙的一侧与高效耗能阻尼器连接有预埋件；所述高效耗能阻尼器包括矩形体状外壳体和竖设在矩形体状外壳体内的若干个放大杠杆，所述放大杠杆中部通过第一螺栓连接在矩形体状外壳体内，所述放大杠杆的下部通过第二螺栓与剪切钢板的上部连接，所述放大杠杆的上部通过第三螺栓与预埋件的第一端连接，预埋件的第二端与主体框架连接；所述矩形体状外壳体还填充有粘滞阻尼材料。

进一步的，上述矩形体状外壳体是通过正、背、左、右、上、下面金属板体拼合焊接而成的矩形体状外壳，其中正、背面金属板体的上部设有若干组并排的第一跑道形螺栓孔，所述第一跑道形螺栓孔与穿入该第一跑道形螺栓孔内的第一螺栓之间填充有粘弹性材料。

进一步的，上述放大杠杆中部用于穿设有第一螺栓的孔为第二跑道形螺栓孔，该第二跑道形螺栓孔与第一螺栓之间也填充有粘弹性材料。

进一步的，上述放大杠杆的下部呈分叉状，其上设有用于穿设第二螺栓的穿孔，所述剪切钢板的上部设有穿孔，剪切钢板的上部插入在放大杠杆的分叉内，所述第二螺栓穿过放大杠杆下部的穿孔和剪切钢板上部的穿孔。

进一步的，上述矩形体状外壳体内位于第一螺栓的下方设有隔板，所述隔板与上面金属板体之间没有填充粘滞阻尼材料，所述放大杠杆自矩形体状外壳体内向上穿出隔板和上面金属板体。

进一步的，上述预埋件的第一端设有通孔，在放大杠杆的上部也设有通孔，预埋件的通孔与放大杠杆上部的通孔通过第三螺栓连接。

进一步的，上述矩形体状外壳体下部位于下面金属板体下方穿设有固定螺栓。

进一步的，上述摇摆墙体两侧部穿设有预应力钢绞线，预应力钢绞线上端通过上固定锚具锚固在矩形体状外壳体的上表面，预应力钢绞线下端通过限位在底梁下凹槽内的下固定锚具锚固。

进一步的，上述粘滞阻尼材料是甲基硅油，粘弹性材料是橡胶或硅胶。

本实用新型基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙的工作方法，基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙包括两个间隔设置的主体框架、设在两个主体框架之间下部的凹槽和设在凹槽内的底梁，在两个主体框架之间且位于底梁上方设有摇摆墙，所述摇摆墙的底部中间铰接在地面铰支座上，所述两个主体框架朝向摇摆墙的一侧与高效耗能阻尼器连接有预埋件；所述高效耗能阻尼器包括矩形体状外壳体和竖设在矩形体状外壳体内的若干个放大杠杆，所述放大杠杆中部通过第一螺栓连接在矩形体状外壳体内，所述放大杠杆的下部通过第二螺栓与剪切钢板的上部连接，所述放大杠杆的上部通过第三螺栓与预埋件的第一端连接，预埋件的第二端与主体框架连接；所述矩形体状外壳体还填充有粘滞阻尼材料；安装工作时，预埋件的第二端埋置于主体框架内，预埋件的第一端通过第三螺栓与放大杠杆的上部连接；地面铰支座下部设置在地面横梁上；放大杠杆通过第二螺栓连接剪切钢板的上部，在矩形体状外壳体填充粘滞阻尼材料，待填充至静止状态下剪切钢板顶部高度以上后用隔板焊接封闭矩形体状外壳体。

本实用新型将杠杆放大装置应用于摇摆墙中，并在摇摆墙内部填充有粘滞阻尼材料，当摇摆墙与主体框架连接部分产生相对位移时，放大杠杆将剪切钢板相对位移和相对速度予以放大，实现体系的高效耗能，从而有利于达到理论公式给出的阻尼力。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明：

图1是本实用新型主视局部剖面图（摇摆墙部位剖面）；

图2是图1的k-k剖面图；

图3是正面金属板体的主视图；

图4是剪切钢板的主视图；

图5是放大杠杆的主视图；

图6是放大杠杆的侧视图；

图7是预埋件的主视图。

具体实施方式：

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

本实用新型基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙包括两个间隔设置的主体框架1，该主体框架1可以是混凝土浇筑而成的架体或是钢材焊接形成的架体，和设在两个主体框架1之间下部的凹槽2及设在凹槽2内的底梁3，主体框架1下部所固定的位置可以是地面，该凹槽可以即是地面上的凹槽，在两个主体框架1之间且位于底梁3上方设有摇摆墙4，所述摇摆墙4的底面中部铰接在地面铰支座5上，通过该地面铰支座5可以实现摇摆墙4上部的左、右摆动，该地面铰支座5的底面固定在底梁3上表面或与主体框架1所固定的地面或地面横梁上，所述摇摆墙4内嵌设有高效耗能阻尼器a，该高效耗能阻尼器a与摇摆墙4是相对固定的。

两个主体框架1朝向摇摆墙的一侧与高效耗能阻尼器连接有预埋件6，该预埋件6基本呈杆体状；所述高效耗能阻尼器a包括矩形体状外壳体7和竖设在矩形体状外壳体内的3-6个平行设置的放大杠杆8，所述放大杠杆8中部通过第一螺栓9连接在矩形体状外壳体内，所述放大杠杆的下部通过第二螺栓10与剪切钢板11的上部连接，所述放大杠杆8的上部通过第三螺栓26与预埋件6的第一端连接，预埋件6的第二端与主体框架1连接；所述矩形体状外壳体7还填充有粘滞阻尼材料12（如图2所示）。

进一步的，为了制作方便，上述矩形体状外壳体7是通过正、背、左、右、上、下面金属板体拼合焊接而成的矩形体状外壳，其中正面金属板体13、背面金属板体的上部设有若干组并排的第一跑道形螺栓孔14，所述第一跑道形螺栓孔14与穿入该第一跑道形螺栓孔内的第一螺栓9之间填充有粘弹性材料15，在正面金属板体13、背面金属板体上部的两侧设有穿孔27用于穿设固定螺栓（如图3、4所示）。

为了实现缓冲作用及部分耗能作用，上述放大杠杆8中部用于穿设有第一螺栓9的孔为第二跑道形螺栓孔16，该第二跑道形螺栓孔16与第一螺栓9之间也填充有粘弹性材料，该粘弹性材料15可以是橡胶、硅胶等材料。

为了连接可靠合理，上述放大杠杆的下部呈分叉状，其上设有用于穿设第二螺栓10的穿孔，所述剪切钢板11的上部设有穿孔17，剪切钢板的上部插入在放大杠杆的分叉内，所述第二螺栓穿过放大杠杆下部的穿孔和剪切钢板上部的穿孔17进行固定，该剪切钢板上部的穿孔17具有3-6个（如图4所示）。

为了设计合理，上述矩形体状外壳体7内位于第一螺栓9的下方设有隔板18，所述隔板18与上面金属板体19之间没有填充粘滞阻尼材料，所述放大杠杆8自矩形体状外壳体内向上穿出隔板18和上面金属板体19（如图2所示）。

为了连接可靠合理，上述预埋件6的第一端设有通孔20，在放大杠杆的上部也设有通孔，预埋件的通孔20与放大杠杆上部的通孔通过第三螺栓26连接（如图2所示）；上述矩形体状外壳体下部位于下面金属板体21下方穿设有固定螺栓22。

进一步的，为了连接稳定可靠且提供在摇摆情况下的自复位功能，上述摇摆墙体的两侧部穿设有预应力钢绞线23，预应力钢绞线上端通过上固定锚具锚固24在矩形体状外壳体的上表面，预应力钢绞线下端通过限位在底梁下凹槽内的下固定锚具25锚固。

进一步的，上述粘滞阻尼材料是甲基硅油，粘弹性材料是橡胶或硅胶。

本实用新型基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙的工作方法，基于杠杆原理的高效耗能粘滞摇摆墙包括两个间隔设置的主体框架、设在两个主体框架之间下部的凹槽和设在凹槽内的底梁，在两个主体框架之间且位于底梁上方设有摇摆墙，所述摇摆墙的底部中间铰接在地面铰支座上，所述两个主体框架朝向摇摆墙的一侧与高效耗能阻尼器连接有预埋件；所述高效耗能阻尼器包括矩形体状外壳体和竖设在矩形体状外壳体内的若干个放大杠杆，所述放大杠杆中部通过第一螺栓连接在矩形体状外壳体内，所述放大杠杆的下部通过第二螺栓与剪切钢板的上部连接，所述放大杠杆的上部通过第三螺栓与预埋件的第一端连接，预埋件的第二端与主体框架连接；所述矩形体状外壳体还填充有粘滞阻尼材料；安装工作时，预埋件的第二端埋置于主体框架内，预埋件的第一端通过第三螺栓与放大杠杆的上部连接；铰接支座设置在底部的正中间；放大杠杆的中部通过第一螺栓连接剪切钢板的上部，在矩形体状外壳体填充粘滞阻尼材料，待填充至静止状态下剪切钢板顶部高度以上后用隔板焊接封闭矩形体状外壳体。

本实用新型高效耗能阻尼器由一个具有一定放大倍数的放大杠杆通过第一螺栓穿过矩形体状外壳体和其体内的粘滞阻尼材料固定在摇摆墙体中，同时放大杠杆通过螺栓连接上部预埋件与下部剪切钢板，该高效耗能阻尼器能确保放大杠杆在结构产生水平位移时能够提供一定竖向相对位移分量同时能提供部分耗能作用，本实用新型将杠杆放大装置应用于摇摆墙中，并在摇摆墙内部设置矩形体状外壳体和其体内的粘滞阻尼材料，当摇摆墙与主体框架结构连接部分产生相对位移时，放大杠杆将剪切钢板相对位移和相对速度予以放大，实现体系的高效耗能。

主体框架与摇摆墙之间存在相对位移时，利用放大杠杆放大相对位移、相对速度，剪切钢板在粘滞阻尼腔体中发生剪切运动，使结构本身摇摆墙摆动耗能及内部集成的粘滞耗能腔体的耗能能力得到更大提升。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。