[发明专利]一种内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系

说明书

本发明公开了一种内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系，由金属支撑方杆、铰支座、摩擦片、槽型金属板、螺栓、金属盒、万向铰、斜杆、金属弹簧、高强度金属板、拉簧组、金属套筒、边立柱、立柱、导轨梁、钢带水平拉条、螺钉、墙面板组成。内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系在正常情况下与普通冷弯薄壁钢板墙作用相同；在地震或风荷载作用下，首先通过内部摩擦装置中摩擦片的相对滑动进行耗能减振，当滑动位移超过一定限值后，螺栓施加的预紧力使槽型金属板发生变形从而使摩擦减振装置进入限位锁定状态。有效地解决了目前减振装置占用空间、影响墙体正常工作和妨碍通行等问题。

技术领域

本发明涉及一种内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系，在地震作用和风荷载作用下可通过布置于冷弯薄壁钢板墙内的复合减振装置进行充分耗能，减少振动对墙体产生的不利影响，降低墙体结构动力响应，属于建筑结构抗震抗风和减振控制领域。

背景技术

冷弯薄壁型钢房屋体系是利用镀锌冷弯薄壁型钢龙骨作为主要承重材料而形成的结构体系，在中国、美国、日本等多个国家得到了广泛的应用。冷弯薄壁型钢板墙是该结构体系的主要受力构件，承担着房屋体系的竖向荷载以及风荷载、地震作用引起的水平作用。为减轻外界振动对冷弯薄壁型钢板墙的危害，降低地震灾害造成的经济损失和人员伤亡，在建造冷弯薄壁型钢房屋时，对冷弯薄壁型钢板墙进行减振设计是亟需开展的一项工作。

减振设计的基本原理是通过采取增加结构阻尼比或降低结构固有频率的手段，延长结构的自振周期，有效地隔离地震作用，降低结构传递震动的能力，从而保护结构主体不受破坏。减振装置从控制方法上可分为：被动控制、主动控制、半主动控制、智能控制和混合控制五种。目前，常见的减振装置有摩擦减振装置、阻尼减振装置、记忆合金减振装置等等。其中，摩擦减振装置以其减振效果好、构造简单、力学模型明确、适用范围广、维护方便、造价低廉成为目前使用最广泛的被动耗能减振装置。

在结构中布置减振装置，或多或少都会使结构的刚度增大，由此导致结构自振频率增加，从而不能有效地控制结构的加速度响应。由于负刚度减振装置通过正负刚度弹簧元件并联，降低结构系统刚度以及结构系统自振频率，达到对结构进行减振的目的，同时还具有较高承载力、隔振范围大等优点，因此负刚度减振装置受到了专家学者的广泛关注并在工程中得到了大量的使用。

目前市面上各种常见的减振装置，由于存在体积大小、布置方式等诸多限制，在冷弯薄壁钢板墙内部有限的空间里无法布置减振装置。因此针对冷弯薄壁型钢房屋研发一种内置减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系具有极其重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明基于负刚度原理和摩擦耗能原理提出了一种内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系及其制作方法。它具有构造简单、成本低廉、占用空间小、减振范围广、不增加结构体系刚度等优点。在地震作用和风荷载作用下，内藏于冷弯薄壁钢板墙内的摩擦和负刚度复合减振装置能有效耗散墙体结构中的振动能量，避免墙体发生共振，保护墙体结构安全。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种内藏摩擦和负刚度复合减振装置的冷弯薄壁钢板墙体系，该体系包括金属支撑方杆(1)、铰支座(2)、摩擦片(3)、槽型金属板(4)、螺栓(5)、金属盒(6)、万向铰(7)、斜杆(8)、金属弹簧(9)、高强度金属板(10)、拉簧组(11)、金属套筒(12)、边立柱(13)、立柱(14)、导轨梁(15)、钢带水平拉条(16)、螺钉(17)和墙面板(18)；

金属支撑方杆(1)通过铰支座(2)与冷弯薄壁钢板墙的边立柱(13)、导轨梁(15)进行连接；金属盒(6)与金属支撑方杆(1)焊接；金属支撑方杆(1)的中间穿过立柱(14)，立柱(14)、边立柱(13)之间为水平布置；钢带水平拉条(16)与立柱(14)、边立柱(13)垂直；立柱(14)与导轨梁(15)通过螺钉(17)连接；墙面板(18)设置在由边立柱(13)、立柱(14)、导轨梁(15)组成的框架外侧；