一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器论文和设计-信任

全文摘要

本实用新型公开了一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，包括翼缘、剪切板、支撑块及支撑球体；翼缘包括平行设置的上翼缘和下翼缘，剪切板和支撑块均固定设置在上翼缘与下翼缘之间，剪切板的上下两端分别设置在上翼缘和下翼缘的中心位置处；支撑块包括四个支撑柱；四个支撑柱分别设置在上翼缘和下翼缘的四个角部；单个支撑柱包括上支撑柱和下支撑柱，上支撑柱与下支撑柱之间设置有支撑球体，本实用新型通过翼缘与去掉窗间墙的砌体墙连接，通过翼缘、支撑块和支撑球体共同作用，承担上部结构荷载，并将荷载往下部结构传递；通过剪切板的塑性变形耗散地震或其它荷载施加给结构的能量，有效的减少了对整体砌体结构的破坏。

主设计要求

1.一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，包括翼缘(1)、剪切板(4)、支撑块(5)及支撑球体(6)；翼缘(1)包括平行设置的上翼缘(101)和下翼缘(102)，剪切板(4)固定设置在上翼缘(101)与下翼缘(102)之间，剪切板(4)的上端设置在上翼缘(101)的中心位置处，剪切板(4)的下端设置在下翼缘(102)的中心位置处；支撑块(5)设置在上翼缘(101)与下翼缘(102)之间，支撑块(5)包括四个支撑柱；四个支撑柱分别固定设置在上翼缘(101)和下翼缘(102)的四个角部；单个支撑柱包括上支撑柱(501)和下支撑柱(502)，且上支撑柱(501)和下支撑柱(502)的轴线重合；上支撑柱(501)与下支撑柱(502)之间还设置有支撑球体(6)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，还包括夹板(2)，夹板(2)固定设置在上翼缘(101)与下翼缘(102)之间；夹板(2)包括平行设置的第一夹板(201)和第二夹板(202)，剪切板(4)设置在第一夹板(201)和第二夹板(202)之间，剪切板(4)的一端与第一夹板(201)固定连接，剪切板(4)的另一端与第二夹板(202)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，还包括加劲肋(3)；加劲肋(3)对称固定设置在剪切板(4)的两侧面上，且置于第一夹板(201)和第二夹板(202)之间；加劲肋(3)与翼缘(1)平行设置，加劲肋(3)的一端与剪切板(4)固定连接，加劲肋(3)的一侧与第一夹板(201)固定连接，加劲肋(3)的另一侧与第二夹板(202)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，上支撑柱(501)与支撑球体(6)的接触面上设置有第一凹槽，下支撑柱(502)与支撑球体(6)的接触面上设置有第二凹槽；第一凹槽与第二凹槽均为水平凹槽，且第一凹槽与第二凹槽的延伸方向一致，支撑球体(6)可在第一凹槽和第二凹槽内移动。

5.根据权利要求1所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，支撑球体(6)为高强度钢制球体。

6.根据权利要求1所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，剪切板(4)的延伸方向与上翼缘(101)或下翼缘(102)的长度方向一致。

7.根据权利要求2所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于；夹板(2)的延伸方向与上翼缘(101)或下翼缘(102)的宽度方向一致，且夹板(2)的长度与上翼缘(101)或下翼缘(102)的宽度相同。

8.根据权利要求1所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，剪切板(4)与翼缘(1)采用焊接固定，支撑块(5)与翼缘(1)之间采用焊接固定。

9.根据权利要求1所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，剪切板(4)为低屈服点钢材。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于建筑结构耗能减震技术领域，特别涉及一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器。

背景技术

砌体结构在我国城镇化进程中充当着重要的角色，作为目前重要的结构形式，它有着保有量大、覆盖面广、实用型强的优点。但砌体结构中的砌块和砂浆强度比钢筋和混凝土低很多，导致其抗震性能相对较差，地震中极易发生破坏；而窗间墙作为砌体结构的重要组成部分，因墙体水平方向开洞在整个墙体上不连续，在震后的破坏往往较为严重。

对于砌体结构震后破损的修复方法目前主要分为直接发和间接法；直接法包含钢筋混凝土外加层加固法、钢筋水泥浆外加层加固法和增设扶壁柱加固法等；直接法修复存在的缺点是现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，加固后的建筑物净空有一定的减小，且承载力提高有限，难满足抗震要求；间接法包含无粘结外包型钢加固和预应力撑杆加固法等，间接法修复存在的缺点是施工工艺复杂，加固技术要求较高，施工进度慢且加固费用较高。震后砌体结构窗间墙的受损特征相似且受损构件数量较多，传统的加固方法很难使结构在短时间内恢复使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，本实用新型通过阻尼器的剪切板提前达到屈服点，发生塑性变形，吸收砌体结构内部能量，从而达到消能减震的效果，以提高砌体结构的抗震性能，满足既有砌体结构震后的修复要求。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，其特征在于，包括翼缘、剪切板、支撑块及支撑球体；翼缘包括平行设置的上翼缘和下翼缘，剪切板固定设置在上翼缘与下翼缘之间，剪切板的上端设置在上翼缘的中心位置处，剪切板的下端设置在下翼缘的中心位置处；支撑块设置在上翼缘与下翼缘之间，支撑块包括四个支撑柱；四个支撑柱分别固定设置在上翼缘和下翼缘的四个角部；单个支撑柱包括上支撑柱和下支撑柱，且上支撑柱和下支撑柱的轴线重合；上支撑柱与下支撑柱之间还设置有支撑球体。

进一步的，还包括夹板，夹板固定设置在上翼缘与下翼缘之间；夹板包括平行设置的第一夹板和第二夹板，剪切板设置在第一夹板和第二夹板之间，剪切板的一端与第一夹板固定连接，剪切板的另一端与第二夹板固定连接。

进一步的，还包括加劲肋；加劲肋对称固定设置在剪切板的两侧面上，且置于第一夹板和第二夹板之间；加劲肋与翼缘平行设置，加劲肋的一端与剪切板固定连接，加劲肋的一侧与第一夹板固定连接，加劲肋的另一侧与第二夹板固定连接。

进一步的，上支撑柱与支撑球体的接触面上设置有第一凹槽，下支撑柱与支撑球体的接触面上设置有第二凹槽；第一凹槽与第二凹槽均为水平凹槽，且第一凹槽与第二凹槽的延伸方向一致，支撑球体可在第一凹槽和第二凹槽内移动。

进一步的，支撑球体为高强度钢制球体。

进一步的，剪切板的延伸方向与上翼缘或下翼缘的长度方向一致。

进一步的，夹板的延伸方向与上翼缘或下翼缘的宽度方向一致，且夹板的长度与上翼缘或下翼缘的宽度相同。

进一步的，剪切板与翼缘采用焊接固定，支撑块与翼缘之间采用焊接固定。

进一步的，剪切板为低屈服点钢材。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，通过翼缘与去掉窗间墙的砌体墙连接，通过翼缘、支撑块和支撑球体共同作用，以承担上部结构荷载，并将荷载往下部结构传递；通过剪切板的塑性变形耗散地震或其它荷载施加给结构的能量，有效的减少了对整体结构带来的破坏；

进一步的，通过设置夹板和加劲肋，提高了剪切板的屈曲承载力，保证剪切板在达到极限承载力之前都不会发生面外屈曲；

进一步的，将支撑球体设置在支撑柱之间的凹槽内，支撑球体沿着凹槽可来回移动，确保不影响剪切板性能的发挥；

本实用新型所述的一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，针对地震时砌体结构窗间墙破坏模式的一种消能减震加固装置，其有效的提高了砌体结构的延性和抗震性能；本实用新型所述的阻尼器具有良好、可靠的耗能性能，取材容易，制作简单，实用经济，施工方法便捷，有利于市场推广，可广泛地应用于建筑结构耗能减震技术领域。

附图说明

图1为本实用新型所述的阻尼器的立体结构示意图；

图2为本实用新型所述的阻尼器的正面结构示意图；

图3为本实用新型所述的阻尼器的侧视图；

图4为本实用新型所述的阻尼器的侧面剖视图；

图5为本实用新型所述的阻尼器的横向剖视图；

图6为砌体结构墙体的窗间墙破坏示意图；

图7为砌体结构墙体的窗间墙拆除后示意图；

图8为本实用新型替换受损窗间墙安装完成后的示意图；

其中：1翼缘，2夹板，3加劲肋，4剪切板，5支撑块，6支撑球体，7阻尼器，8砌体墙，9过梁，10窗洞，11窗间墙，12千斤顶；101上翼缘，102下翼缘，201第一夹板，202第二夹板，501上支撑柱，502下支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

参考附图1-5所示，本实用新型是一种用于替换砌体结构窗间墙的阻尼器，包括翼缘1、夹板2、加劲肋3、剪切板4、支撑块5及支撑球体6；

翼缘1包括平行设置的上翼缘101和下翼缘10，上翼缘101和下翼缘102采用形状相同的矩形结构；

剪切板4设置在上翼缘101与下翼缘102之间，剪切板4的上端与上翼缘101的下表面固定连接，且设置在上翼缘101的中心位置处；剪切板4的下端与下翼缘102上表面固定连接，且设置在下翼缘102的中心位置处；剪切板4的延伸方向与上翼缘101或下翼缘102的长度方向一致。

夹板2设置在上翼缘101与下翼缘102之间，夹板2的上端与上翼缘101的下表面固定连接，夹板2的下端与下翼缘102的上表面固定连接；夹板2包括平行设置的第一夹板201和第二夹板202，剪切板4设置在第一夹板201和第二夹板202之间，剪切板4的一端与第一夹板201固定连接，剪切板4的另一端与第二夹板202固定连接，夹板2的延伸方向与上翼缘101或下翼缘102的宽度方向一致。

加劲肋3对称设置在剪切板4的两侧面上，且置于第一夹板201和第二夹板202之间；加劲肋3与翼缘1平行设置，加劲肋3的一端与剪切板4焊接固定，加劲肋3的一侧与第一夹板201焊接固定，加劲肋3的另一侧与第二夹板202焊接固定。

支撑块5设置在上翼缘101与下翼缘102之间，支撑块5包括四个支撑柱，四个支撑柱分别设置在上翼缘101和下翼缘102的四个角部；单个支撑柱包括上支撑柱501和下支撑柱502，且上支撑柱501和下支撑柱502的轴线重合；

上支撑柱501的上端面与上翼缘101的下表面固定连接，上支撑柱501的下端面与下支撑柱502的上端面连接，下支撑柱502的下端面与下翼缘102的上表面固定连接；上支撑柱501与下支撑柱502之间还设置有支撑球体6，上支撑柱501与支撑球体6的接触面上设置有第一凹槽，下支撑柱502与支撑球体6的接触面上设置有第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽均为水平凹槽，且第一凹槽与第二凹槽的延伸方向一致，支撑球体6可在第一凹槽和第二凹槽内移动。

实施例

上支撑柱501和下支撑柱502均采用方形柱体结构，上支撑柱501与上翼缘101之间采用焊接固定，下支撑柱502与下翼缘102采用焊接固定；支撑球体采用高强度钢制球体；夹板2的延伸方向与上翼缘101或下翼缘102的宽度方向一致，且夹板2的长度与上翼缘101或下翼缘102的宽度相同；剪切板4的两侧面分别设置两个加劲肋3，且两个加劲肋3对称设置在剪切板4中心线的两侧；剪切板4与翼缘1之间采用焊接固定，夹板2与剪切板4之间采用焊接固定，夹板2与翼缘1之间采用焊接固定。

上述实施例中：翼缘1采用屈服强度为235MP的普通钢材，翼缘1的表面平整，上翼缘101和下翼缘102的厚度均为25mm；

夹板2采用屈服强度为235MP的普通钢材，夹板2的厚度为5mm；

加劲肋3采用屈服强度为235MP的普通钢材，厚度为5mm；

剪切板4采用低屈服点钢材，剪切板的屈服强度为160MP，剪切板采用矩形钢板，剪切板的厚10mm；

支撑块5采用屈服强度为235MP的普通钢材，支撑块5采用方形柱体；

支撑球体6为强钢制球体，高强钢制球体采用的屈服强度为1370MP高强钢材制作。

本实用新型实现一种构造简单、施工迅速、易于更换且抗震性能良好的承压抗剪型金属阻尼器，本实用新型的阻尼器通过剪切板软钢部分提前达到屈服点，发生塑性变形，吸收结构内部能量从而达到消能减震的效果，以提高砌体结构的抗震性能，满足既有砌体结构震后的修复要求。

本实用新型所述的阻尼器在底框结构中的组装、使用方法如下：

本实用新型所述阻尼器的组装：首先，将剪切板4正中放置在第一夹板201和第二夹板202之间；并将四块加劲肋3放置在第一夹板201和第二夹板202之间并与剪切板4接触；然后，将上述装置放置在平行设置的上翼缘101和下翼缘202之间，其次，将支撑块5分别放置在翼缘1边角，采用焊接方式将上述各部件焊接固定；最后，支撑球体6放置在支撑块的上支撑柱501和下支撑柱502端面的凹槽内，组装完成得到本实用新型所述的阻尼器。

参考附图6-8所示，本实用新型所述的阻尼器使用时，以工程中砌体结构实际破坏现象为基础，选取三层三跨开洞墙体，墙厚240mm，墙体砌筑方式为一顺一丁，顶部设有高200mm的顶梁，底部设有高500mm的底梁为例；

参考附图6所示，地震中墙体主要为窗间墙发生破坏，因此将本实用新型提出的承压抗剪型阻尼器替换已破损的窗间墙11；

参考附图7-8所示，本实施例以底层左侧窗间墙为例来说明具体的替换过程，其余窗间墙替换过程与此类似。

首先，拆除窗间墙11，结合窗间墙11的特征墙体两侧都留有窗洞10，因此在拆除窗间墙11之前应选用预设承载力的两个千斤顶12，将两个千斤顶分别竖向支撑在窗间墙11两边的窗洞10的过梁9上，千斤顶12上下底面均添加截面为200mm*200mm，厚度为10mm的钢板以保证受力均匀，千斤顶12放置位置距窗间墙11的距离为150mm；千斤顶12支撑稳定后，沿墙角慢慢将整个窗间墙11拆除，待拆除完成后用角磨机将原窗间墙11与墙体接触位置打磨平整，用水平尺检验，待表面平整后可进行后续操作。

然后，涂抹结构胶，选用JGN801结构胶，JGN801结构胶应严格按质量比甲∶乙＝3∶1配制，甲、乙两组份应先分别搅拌，混合后再充分搅拌均匀，粘结剂配制好后，用抹刀涂抹在阻尼器7翼缘的上翼缘表面和已打磨好的窗间墙11位置，厚度1～2㎜，中间厚边缘薄，操作过程必须保持通风良好，操作人工应穿工作服，戴防护手套。

其次，安装阻尼器7，将两侧千斤顶12在原有基础上同步往上升高8～10mm，将阻尼器7从砌体墙8正面水平慢慢放进墙体中原窗间墙11的位置，观察阻尼器7位置是否准确，阻尼器7的上翼缘101与过梁9接触是否密实，如若不密实，进行填补，必须确保阻尼器7与过梁9密实接触。

最后，拆除千斤顶12，确认阻尼器7放置完成后，同步缓慢去掉两侧千斤顶12，观察阻尼器7的上翼缘101与过梁9接触是否密实，如若不密实，再进行填补，必须确保阻尼器7与过梁9密实接触；从涂抹结构胶至卸掉千斤顶的过程应在10min内完成，以确保不影响结构胶性能的发挥。

综上所诉，本实用新型所述的阻尼器作为一种消能减震装置用于砌体结构中，弥补了砌体结构延性低和抗震性能差的不足，同时还能提升结构的承载能力，具有取材容易，制作简单，实用经济，有利于市场推广，对于砌体结构震后的加固工作有很大的借鉴意义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

设计图

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