[发明专利]一种带剪刀式放大装置的高效减震摇摆墙

说明书

本发明提供了一种带剪刀式放大装置的高效减震摇摆墙，包括摇摆墙、连接钢梁、钢斜撑、剪刀式放大装置和阻尼器；摇摆墙通过连接钢梁与原结构进行连接，摇摆墙在结构底层通过钢斜撑与结构基础铰接连接，剪刀式放大装置设置在摇摆墙下部的两端，阻尼器设置于剪刀式放大装置的中间部位；剪刀式放大装置两端分别与摇摆墙和结构基础的根部铰接；阻尼器与剪刀式放大装置的中部两端铰接。本发明通过将剪刀式放大消能装置引入摇摆墙体系中，利用摇摆墙的转动变形，通过将剪刀式放大装置中间部位阻尼器的变形或速度进行放大，最大限度的发挥摇摆墙体系的减震效果。同时，本装置安装灵活，构造简单，成功解决摇摆墙与阻尼器组合应用构造较复杂的难题。

技术领域

本发明涉及摇摆墙领域，尤其是涉及一种带剪刀式放大装置的高效减震摇摆墙。

背景技术

剪力墙作为一种重要抗侧力构件，在框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-筒体结构中应用广泛，其具有抗侧刚度大、承载力高等优点，但由于其延性不足，往往在地震作用中会出现不同程度的损坏并且难以修复，对于高层和超高层建筑来说，这种劣势更加明显。由于剪力墙在强烈地震作用下不可避免地会产生一定程度的损伤，若能有效地控制其损伤部位和损伤程度，就可达到“可修复”的目的。

在考察历次地震震害的过程中，研究者发现允许主要抗侧力构件的根部发生翘动反而有助于减轻上部结构在强烈地震作用下的震害，并由此提出了摇摆结构体系的设计理念。摇摆墙是其中一种典型的摇摆构件，采用特殊构造，底部具有一定转动能力和较大抗弯刚度的结构墙体，通过控制结构的侧向变形模式，来避免因地震输入的随机性和结构自身性能的不确定性可能引起的损伤集中，从而实现预期的破坏机制。摇摆墙与普通的剪力墙不同，由于底部不能承受弯矩，无法为整体结构提供抗侧刚度，几乎不改变原结构的基本周期，它引入的巨大刚度主要用于保证结构变形模式均匀化，这一作用在结构进入屈服后尤为显著。在摇摆墙框架组合结构中，利用摇摆墙的这一特性，可以使多高层结构的各层在中等或强烈地震激励下产生的损伤较为均匀，从而充分发挥各层构件的抗震能力，减轻结构损伤的程度。另外，摇摆墙在摇摆过程中始终保持弹性，并不耗能，但由于变形模式的确定性，除了依靠梁柱产生的塑性铰耗能外，还可在预期损伤部位设置耗能构件来耗能。

摇摆墙结构通过解除墙体或者类似于墙体构件与基础之间的部分约束，使其由传统的弯曲变形、剪切变形、弯剪型模式变成整体的刚体摆动模式，从而优化结构的损伤分布，避免薄弱层的出现，进而获得一定的功能可恢复能力。

现有摇摆墙结构体系通常由整体型摇摆构件和消能减震装置组成，摇摆构件底部不仅可以发生有限转动，且摇摆构件刚度较大可有效控制结构的侧向变形模式；同时，消能减震装置通常安装在摇摆构件与主体结构之间，可提高结构的耗能能力，减少结构的地震响应和破坏。

如在摇摆墙两侧设置BRB，遇小震时，BRB和摇摆墙组合起来发挥类似普通剪力墙的作用――提高结构的抗侧刚度并控制变形模式。遭遇中震或大震时，作为预期损伤构件的BRB率先进入塑性阶段，并利用其优良的滞回特性进行耗能；同时，由于BRB刚度的降低，摇摆墙可发生摇摆,进而控制结构的层间变形，使其分布更加均匀。也可将消能减震装置设置在摇摆墙与框架结构之间连接的梁上，即采用消能连梁连接摇摆墙和框架柱；或设置双肢摇摆墙，在双肢摇摆墙上直接设置消能连梁。还可以在竖向或水平构件上引入后张预应力技术，以解决摇摆及自复位结构的残余变形问题。

现有的摇摆墙构造较复杂，设计与施工难度较大；在根部设置BRB时，减震装置数量较少，消能减震能力有限；在摇摆墙中设置消能连梁时，各层连梁阻尼器并不能充分屈服耗能；自复位摇摆墙具有一定的复位能力，但并不能提高其减震效果。实际工程中若要达到预期的减震效果需在结构中布置多道摇摆墙，对建筑功能影响较大且造价高。特别是在既有结构加固改造工程中，实际可增加摇摆墙的位置通常非常有限。因此，如何最大限度的挖掘其消能能力具有重要的工程应用意义。

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发明内容