专利名称：轻钢阻尼复合墙板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耗能型复合墙板，属于建筑结构抗震减震领域。特别地，这种复合 型墙板尤其适用于抗震结构体系中的承重墙体构件。
背景技术：
地震是一种危及人民生命财产安全以及破坏性、危害性极大的突发性自然灾害， 尤其在人口密集、工业发达的城市和地区，造成的损失更为惨重。随着中国城市化进程的加 快，对结构抗震性能也提出了越来越高的要求。传统结构体系主要靠结构材料塑性变形引 起的滞回耗能耗散能量，因为滞回耗能是结构的破坏能量，结果将会是结构损伤破坏严重； 在结构能量分析理论中，除了滞回耗能外，阻尼耗能在结构中的能量耗散能力应该得到发 挥，且阻尼耗能不会引起结构破坏。在对结构抗震多年研究的过程中，人们逐渐认识到好的 结构应具有多道抵抗地震作用力、消耗地震能量的抗震防线，从而提出了很多耗能减震的 新型结构形式。新型耗能减震体系，就是把结构物的某些非承重构件(如支承，剪力墙，连接件 等)设计成耗能构件，或在结构的某部位(层间空间，结点，联接缝等)装设耗能装置。在 风或小震作用下，这些耗能构件或耗能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构物仍 具有足够的侧向刚度以满足使用要求。但是，当出现中、大地震时，耗能构件或耗能装置率 先进入耗能状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，使主体结构避免出现明显 的非弹性状态，并迅速衰减结构的地震反应(位移、速度、加速度等)，从而保护主体结构及 构件在大震中免遭破坏，确保主体结构在大震中的安全。目前，耗能支撑是结构耗能构件中的主要形式，已经在部分大型建筑中得到了应 用，取得了很好的效果。对耗能支撑的研究又集中在耗能支撑形式以及各种耗能器上，常见 的耗能支撑形式有交叉支撑、单向支撑、K型支撑、偏心支撑等；耗能支承中的阻尼器现在 研究和应用较多的是软钢阻尼器、挤压铅阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器等。但是上述耗能结构体系存在很大不足，首先耗能装置设置在结构中，大多为非标 准化产品，体积庞大，加工工艺复杂、施工安装工期长、造价高昂，其次大部分耗能装置安装 在结构外部，暴露在空气中，易受氧化腐蚀，对其进行维护和更换十分困难。
发明内容
针对既有结构体系存在的缺陷，提出了一种轻钢阻尼复合墙板。为实现上述发明 目的而采用的技术解决方案是这样的—种轻钢阻尼复合墙板，该复合墙板包括型钢框架、阻尼装置以及外包层。型钢框架由型钢焊接成，框架内其肋梁和肋柱形成若干网格空腔。在肋梁和肋柱形成的网格空腔内填入阻尼装置，并使其与型钢肋梁或肋柱通过焊 接或螺栓连接为一体。将包含阻尼器的型钢框架放置在模板内，以型钢网格为龙骨浇筑外包层形成轻钢阻尼型复合墙板。所述的阻尼装置包括斜撑弯曲型软钢阻尼器、弯曲型软钢阻尼器或钢板阻尼器。所述的斜撑弯曲型软钢阻尼器由型钢焊接成人字型斜撑，顶部支撑小型弯曲钢板 阻尼器由两块钢板和其间并排焊接的梯形钢板组成。所述的弯曲型软钢阻尼器由上下两块钢板与并排焊接在钢板之间的两侧带有翼 缘的钢板组成。所述的钢板阻尼器由上下两块钢板间焊接三个开孔的钢板。所述的型钢网格采用H型钢、槽型钢、角钢或工字钢焊接而成，型钢框架的布置样 式“井”字形、“丰”字形或字形，型钢在墙板外伸出5cm 10cm。所述外包层包括泡沫混凝土或发泡水泥轻质保温材料。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果(1)工业化程度高，墙体保温一次成型本发明的轻钢框格和小型阻尼器易于标 准化生产，发泡水泥制作工艺技术成熟，墙板可以实现工厂化大规模生产。且墙板外保温层 在预制过程中一次成型，省去了施工现场的外保温作业过程，提高了建造速度，降低了建造 成本。(2)耗能能力强，具有多道防线本发明的技术体现在其新颖的复合耗能形式，整 个墙体中嵌入了若干个小型耗能构件，能够将耗能构件弥散、均勻布置于结构之中，相比其 他耗能剪力墙，本发明结构传力路线更加清晰。同时外包混凝土、小型阻尼装置和轻钢框架 能够分别在墙板的不同受力阶段依次分别发挥作用，墙板符合多道抗震防线的设计思想。 第一道抗着防线是墙板外包的泡沫混凝土，其在小震作用下墙板的弹性阶段发挥作用；第 二道抗震防线是安装在轻钢框架网格空腔中的若干小型化阻尼器，在中震作用下墙板混凝 土开裂，第一道防线退出工作后进行耗能；第三道抗震防线是轻钢框格，在前两道抗震防线 破坏的情况下，第三道抗震防线继续发挥作用，以此来提高结构的安全可靠性。(3)可以与多种结构结合，应用前景广泛该复合墙板通过轻钢框格的外伸端头， 能够很好的与现有的钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢结构等结合，适用范围广泛。(4)可以多样化布置肋格及阻尼装置，实现多目标个性设计通过调整网格空腔 中的阻尼装置的承载力与框格的布置形式，可以优化各道抗震防线的破坏次序，分级吸收 地震能量。通过优化设计，整体结构将具备良好的耗能减震特性，并可通过优化设计满足不 同工程结构抗震设防要求，设计人员对墙体性能的选择范围明显扩大。(5)承重耗能一体化，降低技术成本本发明的轻钢阻尼耗能复合墙集承重、耗能 和围护作用为一体，小型阻尼装置不占用建筑物使用空间，施工简单，服役期间也无需特殊 检查与维护，完满解决了阻尼器与建筑功能的协调问题；尤其是小型阻尼装置经济性好，成 本降低后可以在结构中均勻布设，而以往在结构中设置大型阻尼装置时仅仅只能选择有限 的少数部位，故往往是非均勻的，采用本发明后，能够有效防止结构在地震作用下产生扭转 破坏。
图1网格形式为“井”字形轻钢阻尼复合墙板。图2网格形式为“井”字形轻钢阻尼复合墙板正视图。
图3网格形式为“井”字形轻钢阻尼复合墙板侧视图。图4斜撑弯曲型软钢阻尼器正视图。图5斜撑弯曲型软钢阻尼器侧视图。图6弯曲型软钢阻尼器正视图。图7弯曲型软钢阻尼器侧视图。图8钢板阻尼器正视图。图9钢板阻尼器侧视图。图10粘滞性阻尼器。图11网格形式为“丰”字形轻钢阻尼复合墙板。图12网格形式为字形轻钢阻尼复合墙板。图13网格形式为“十”字形轻钢阻尼复合墙板。
具体实施例方式以下将结合附图对发明的作进一步详细描述。一种轻钢阻尼复合墙板，如图1、11、12、13，该复合墙板包括型钢框架3、阻尼装置 2以及外包层1。型钢框架3由型钢焊接成，框架内其肋梁和肋柱形成若干网格空腔。在肋梁和肋柱形成的网格空腔内填入阻尼装置2，并使其与型钢肋梁或肋柱通过 焊接或螺栓连接为一体。将包含阻尼器2的型钢框架3放置在模板内，以型钢网格为龙骨浇筑外包层1形 成轻钢阻尼型复合墙板。所述阻尼装置2包括斜撑弯曲型软钢阻尼器、弯曲型软钢阻尼器或钢板阻尼器。斜撑弯曲型软钢阻尼器由型钢焊接成人字型，顶部支撑两块钢板，其间并排焊接 梯形钢板，如图4、5。弯曲型软钢阻尼器由两侧带有翼缘的钢板并排焊接在上下两块钢板之间，如图6、 7。钢板阻尼器由上下两块钢板间焊接三个开孔的钢板，如图8、9。粘滞阻尼器为市售产品。如图10。所述型钢网格3采用H型钢、槽型钢、角钢或工字钢焊接而成，型钢网格的布置样 式“井”字形，如图1，“丰”字形，如图11或字形，如图12，“十”字形，如图13，型钢在 ±啬板外伸出5cm 10cm。所述外包层1包括泡沫混凝土或发泡水泥轻质保温材料。外包层1在墙板中起分 隔空间、隔音保温的作用；型钢框格及阻尼装置安装完毕后，以轻钢为龙骨在模板内浇筑成 型，墙板外侧可以刷贴高密度水泥砂浆、粘贴聚合物外保温材料等，实现墙板在作为外墙板 时的节能保温一次成型。所述的轻钢阻尼型复合墙板，可以与钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢结构等 共同使用，增加原有结构的抗震防线，提高其承载力及抗倒塌能力。图1所示，为框格形式为“井”字形的实施例，墙板尺寸为L1*L1，型钢框架3选用 H型钢，型钢网格空腔尺寸为L2*L2。网格空腔内填充阻尼装置2，其填充位置为墙板的对角线，如图2所示，阻尼装置与肋梁、肋柱焊接。在装填阻尼装置后，将轻钢框格放置在外模 内，浇筑墙板外包层。这些墙板外包层既不影响阻尼物的正常工作，又能增强密肋复合墙体 结构的保温、隔热、隔音、防火、防水等性能。图11网格形式为“丰”字形轻钢阻尼复合墙板。阻尼器采用弯曲型软钢阻尼器， 布置在网格的顶部和底部。图12网格形式为字形轻钢阻尼复合墙板。阻尼器采用斜撑弯曲型软钢阻尼 器，布置在网格的两侧。图13网格形式为“十”字形轻钢阻尼复合墙板。阻尼器采用斜撑弯曲型软钢阻尼 器，布置在每一个网格内。
权利要求
一种轻钢 阻尼复合墙板，其特征在于该复合墙板包括型钢框架(3)、阻尼装置(2)以及外包层(1)；型钢框架(3)由型钢焊接成，框架内其肋梁和肋柱形成若干网格空腔；在肋梁和肋柱形成的网格空腔内填入阻尼装置(2)，并使其与型钢肋梁或肋柱通过焊接或螺栓连接为一体；将包含阻尼器(2)的型钢框架(3)放置在模板内，以型钢网格为龙骨浇筑外包层(1)形成轻钢阻尼型复合墙板。
2.如权利要求1所述的轻钢阻尼型复合墙板，其特征在于所述阻尼装置(2)包括斜 撑弯曲型软钢阻尼器、弯曲型软钢阻尼器或钢板阻尼器；所述的斜撑弯曲型软钢阻尼器由型钢焊接成人字型斜撑，顶部支撑小型弯曲钢板阻尼 器由两块钢板和其间并排焊接的梯形钢板组成；所述的弯曲型软钢阻尼器由上下两块钢板与并排焊接在钢板之间的两侧带有翼缘的 钢板组成；所述的钢板阻尼器由上下两块钢板间焊接三个开孔的钢板。
3.如权利要求1所述的轻钢阻尼型复合墙板，其特征在于所述型钢框架(3)采用H型 钢、槽型钢、角钢或工字钢焊接而成，型钢网格的布置样式“井”字形、“丰”字形或字 形，型钢在墙板外伸出5cm 10cm。
4.如权利要求1所述的轻钢阻尼型复合墙板，其特征在于所述外包层(1)包括泡沫 混凝土或发泡水泥轻质保温材料。
全文摘要
一种轻钢阻尼复合墙板，属于建筑结构抗震减震领域。该复合墙板包括型钢框架(3)、阻尼装置(2)以及外包层(1)。型钢框架由型钢焊接成，框架内其肋梁和肋柱形成若干网格空腔。在网格空腔内填入阻尼装置，使其与型钢肋梁或肋柱连接为一体。以型钢网格为龙骨浇筑外包层形成轻钢阻尼型复合墙板。通过增设阻尼装置，提高墙板消耗地震能量的能力。小震、中震和大震作用下墙板的外包层、阻尼装置、型钢框架分阶段发挥作用，墙板具有多道抗震防线。墙板内的型钢网格样式和阻尼装置布置根据不同的设计目标灵活布置，自由组合，使墙板根据设计者的意图达到不同的性能水准，真正实现结构的个性化设计，尤其适用于抗震结构体系中的承重墙体构件。
文档编号E04C2/284GK101929216SQ201010249159
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者刘海涛, 刘磊, 姚谦峰, 李鹏飞, 郭猛 申请人:北京交通大学