一种装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙及方法

本发明属于土木工程抗震与减震，特别涉及一种装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙及方法。

背景技术：

1、黏弹性阻尼器是最早使用在高层建筑和其他结构上用于减小结构地震和风振响应的抗震耗能装置之一。黏弹性阻尼墙由钢板和黏弹性材料相互连接组成，也被称为壁式黏弹性阻尼器，其作为抗震耗能装置具有较好的耗能效果和耐久性，黏弹性阻尼墙是在黏弹性阻尼器的基础上，增大钢板与黏弹性材料的接触面积以达到增强阻尼器的耗能效果的目的。

2、目前所应用的黏弹性阻尼墙受频率、温度和变形幅值的影响较大且耗能形式单一，不利于应用于实际结构中；在阻尼墙的构造上，很多黏弹性阻尼墙在受损后不易甚至不能更换，且与整体结构的连接节点处也存在缺陷，节点处会先于阻尼墙发生破坏，不能充分发挥阻尼墙的耗能效果；

3、在黏弹性材料方面，过于依赖材料来进行耗能，而且目前国内大多黏弹性材料耗能因子较小，滞回耗能效果较差，不利于黏弹性阻尼墙耗能；此外还存在耗能装置制作过于繁琐、造价过高等问题，不利于阻尼墙的推广使用。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙及方法，该阻尼墙的减震效果好，安装在装配式框架结构体系中，变形及耗能由阻尼墙承担，通过阻尼墙的变形耗散能量，使损伤集中于阻尼墙，且破坏后容易更换。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙，包括装配式阻尼墙单元件和位于装配式阻尼墙单元件上下两端的装配式连接单元件；

4、所述装配式阻尼墙单元件包括蜂窝开孔橡胶填充钢板以及位于蜂窝开孔橡胶填充钢板后侧的开竖缝约束钢板一、位于蜂窝开孔橡胶填充钢板前侧的开竖缝约束钢板二；

5、所述装配式连接单元件包括上部的凹槽钢板一和下部的凹槽钢板二，凹槽钢板一槽口朝下，蜂窝开孔橡胶填充钢板顶部位于上部凹槽钢板一的槽口中，凹槽钢板二的槽口朝上，蜂窝开孔橡胶填充钢板底部位于下部凹槽钢板二的槽口中。

6、所述凹槽钢板一在凹槽另一侧，即凹槽钢板一顶部设置工字钢抗剪键一、弯钩锚固钢筋一、弯钩锚固钢筋二；

7、凹槽钢板二在凹槽另一侧，即凹槽钢板二底部设置工字钢抗剪键二和弯钩锚固钢筋三、弯钩锚固钢筋四；

8、工字钢抗剪键一两侧分别对称由内至外设置弯钩锚固钢筋一和弯钩锚固钢筋二，所述弯钩锚固钢筋一的弯钩背向设置，所述弯钩锚固钢筋二的弯钩相向设置；

9、工字钢抗剪键二两侧分别对称由内至外设置弯钩锚固钢筋三和弯钩锚固钢筋四，所述弯钩锚固钢筋三的弯钩背向设置，所述弯钩锚固钢筋四的弯钩相向设置；

10、所述弯钩弯起角度为90°。

11、所述上部凹槽钢板一和下部凹槽钢板二上下平行且正对，在上部凹槽钢板一和下部凹槽钢板二的凹槽两侧处设置若干椭圆形螺栓孔，上部凹槽钢板一和下部凹槽钢板二上的椭圆形螺栓孔一一对应。

12、所述椭圆形螺栓孔与蜂窝开孔橡胶填充钢板上下两侧螺栓孔数量和位置相同，凹槽钢板的横向宽度与装配式阻尼墙单元件宽度相同，厚度也与其相同，凹槽钢板的凹槽的大小与装配式阻尼墙单元件中蜂窝开孔橡胶填充钢板凸出的部分大小相同。

13、所述蜂窝开孔橡胶填充钢板布置多个蜂窝状开孔，孔内填充正六边形合成橡胶，橡胶与蜂窝开孔橡胶填充钢板通过高温高压硫化连接。

14、所述开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二表面等间距设置若干钢板竖缝开孔，钢板竖缝开孔为竖缝。

15、所述蜂窝状开孔等间距竖向、横向依次设置，钢板竖缝开孔的宽度小于或等于蜂窝开孔橡胶填充钢板蜂窝状开孔横向之间的间距。

16、所述蜂窝开孔橡胶填充钢板与两侧的开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二在厚度和宽度上相等；

17、所述蜂窝开孔橡胶填充钢板在竖直方向上，在上部和下部均超出两侧的开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二，凸出的部分与装配式连接单元件中的上部凹槽钢板一和下部凹槽钢板二凹进的凹槽尺寸相同。

18、所述蜂窝开孔橡胶填充钢板四周开出圆形螺栓孔，开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二在钢板的左右两侧开出圆形螺栓孔，蜂窝开孔橡胶填充钢板与后侧开竖缝约束钢板一和前侧开竖缝约束钢板二通过高强螺栓连接。

19、通过改变蜂窝开孔橡胶填充钢板的开孔数量、蜂窝孔大小、蜂窝孔间距和钢材牌号，提高其承载能力和耗能能力；通过改变开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二钢材牌号、竖缝宽度，提高其承载能力和耗能能力；改变装配式阻尼墙单元件的剪跨比，提高其承载能力和耗能能力；通过在装配式阻尼墙单元件表面喷涂泡沫隔热层增强其抗热性能和耗能稳定性。

20、所述蜂窝开孔橡胶填充钢板与开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二采用高强螺栓连接，并在装配式阻尼墙单元件表面喷涂泡沫隔热层。

21、所述蜂窝开孔橡胶填充钢板、开竖缝约束钢板一和开竖缝约束钢板二采用屈服强度为100mpa-190mpa的低屈服点软钢，凹槽钢板一和凹槽钢板二、工字钢抗剪键一、工字钢抗剪键二采用屈服强度为235mpa的普通钢；高强螺栓采用m10,10.9级，弯钩锚固钢筋一、弯钩锚固钢筋二、弯钩锚固钢筋三、弯钩锚固钢筋四采用hrb400钢筋。

22、一种装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙的使用方法，包括以下步骤；

23、通过工厂预制好单元件后在现场进行装配；

24、将装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙布置在支墩墙中间，在地震作用下装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙发生弯剪变形耗散能量；

25、在小震作用下高强螺栓在椭圆形螺栓孔内发生滑动摩擦，装配式阻尼墙单元件发生弹性变形，此时装配式阻尼墙单元件不需要更换；

26、在中震作用下高强螺栓在椭圆形螺栓孔内发生滑动摩擦，装配式阻尼墙单元件中的开竖缝约束钢板一、蜂窝开孔橡胶填充钢板、开竖缝约束钢板二局部屈服后发生弹塑性变形，若内部的正六边形合成橡胶提供支撑力可以抑制钢板局部塑性变形，使装配式阻尼墙单元件完全恢复原状，此时装配式阻尼墙单元件不需要更换，若正六边形合成橡胶不能够抑制钢板局部的塑性变形，装配式阻尼墙单元件不能完全恢复原状，此时装配式阻尼墙单元件则需要更换，可在震后进行拆卸更换；

27、在大震作用下，装配式阻尼墙单元件中的开竖缝约束钢板一、蜂窝开孔橡胶填充钢板、开竖缝约束钢板二整体发生塑性变形，开竖缝约束钢板一、开竖缝约束钢板二因塑性变形不能完全约束正六边形合成橡胶，正六边形合成橡胶通过钢板竖缝开孔被部分挤出，丧失耗能能力，至此，装配式阻尼墙单元件完全破坏，可在震后进行拆卸更换。

28、一种装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙的应用，在装配式连接单元件预埋在支墩墙后使用高强螺栓连接与装配式阻尼墙单元件连接；

29、装配式蜂窝状黏弹性阻尼墙位于支墩墙中间且与支墩墙等宽等厚，所述装配式阻尼墙单元件和装配式连接单元件中的蜂窝状开孔、螺栓孔、竖缝开孔均在加工厂通过激光冲孔形成。

30、本发明的有益效果：

31、本发明采用的工字钢抗剪键对上下两个装配式连接单元件和支墩墙体的传力路径均做了加强处理，提高了装配式连接单元件的抗剪承载力，这样地震作用产生的剪力能够顺利的由支墩墙体传递至装配式阻尼墙单元件，使变形和损伤集中于装配式阻尼墙单元件处。装配式连接单元件上的钢筋只起到竖向锚固的作用，不采用钢筋承担剪力的原因是钢筋的抗剪性能不如工字钢抗剪键，另外钢筋布置过多会影响支墩墙钢筋的布置，加大施工难度。凹槽钢板上的椭圆形螺栓孔可以在传力路径上起到缓冲的作用，避免螺栓孔在受到突然的地震作用时孔壁发生承压破坏，当高强螺栓在椭圆形螺栓孔内与钢板发生滑动摩擦时耗散一部分剪力，螺栓滑动到椭圆形螺栓孔尽头后传递剩余的剪力至装配式阻尼墙单元件。

32、本发明采用的正六边形合成橡胶，在制造过程中可以更好的控制性质和品质，并能通过调整机械性能、化学性质和热性质等，使其具有高弹性、防腐蚀性、气密性、耐油性、耐高温和低温等特性，并且合成橡胶的价格通常比天然橡胶低，可以在一定程度上节约成本。

33、本发明采用的蜂窝开孔橡胶填充钢板和开竖缝约束钢板通过螺栓连接，能够实现三块钢板的弯剪共同耗能，可以减轻结构的地震响应，有效的保护主体结构的安全。对约束钢板进行开竖缝处理形成一系列小柱，将以剪切抵抗为特征的水平承载部件转变为以小柱弯曲抵抗为特征的部件，可以增强钢板的抗屈曲能力，降低初始刚度和有效控制破坏位置，使其具有更优的耗能能力。在蜂窝开孔橡胶填充钢板中，蜂窝状开孔可以增加钢板的剪切变形和耗能效果，蜂窝开孔钢板内部填充正六边形合成橡胶，钢板变形时会挤压内部的合成橡胶，合成橡胶恢复变形时所产生的恢复力能够抑制钢板的变形，当阻尼墙受到地震作用时，使钢板较晚出现塑性变形。两侧开竖缝约束钢板的作用是为了与蜂窝开孔橡胶填充钢板一起参与地震作用下的耗能，通过对钢板做开竖缝处理的方式将钢板的剪切变形转化为弯曲变形，改善了其变形和耗能能力，同时防止中间钢板内的橡胶受力时会向两侧挤出，对橡胶起到一定的约束作用，充分发挥橡胶的耗能效果。

34、本发明装配式阻尼墙单元件在表面喷涂泡沫隔热层防止在地震时引发火灾后升温加热钢板及内部橡胶影响阻尼墙的整体抗震性能。

35、本发明的装配式阻尼墙单元件由中间的蜂窝开孔橡胶填充钢板、两侧开竖缝约束钢板通过螺栓连接而成，能够实现蜂窝开孔橡胶填充钢板和开竖缝约束钢板的共同耗能。并且，装配式阻尼墙单元件与装配式连接单元件采用螺栓连接，能够在地震作用后可以有效快速更换，达到连接更换简易的目的。

36、本发明整体的大小尺寸，可根据整体墙塑性铰区域截面的大小确定。