[发明专利]竖向抗剪跷动减震钢板剪力墙

说明书

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种新型的跷动减震构件，进一步是指竖向抗剪跷动减震钢板剪力墙，该结构适用于多高层建筑结构。

背景技术

跷动(rocking)减震是一种很新颖的减震设计概念，传统的抗震设计概念中，上部结构与下部基础紧固，结构不能与基础脱离，地震力主要靠抗侧力构件(支撑，剪力墙等)来抵抗。传统的隔震技术通过在建筑物中某层设置侧向刚度较小但变形能力大的隔震装置，来减小地震对上部楼层的能量输入，从而减少上部楼层的地震响应。

跷动结构在小震和中震的情况下和常规结构的地震反应基本相同，在大震下，跷动减震技术允许结构的上部结构和基础脱离，利用结构上部结构抬起来耗散地震能量。并且可以隔断强烈地震在上部结构中的传递，保证上部结构处于弹性，从而可以大大减少上部结构的抗侧力构件和上部结构构件的冗余度，此举可以节省材料，降低造价。另一方面，结构和基础的脱离使得结构的边柱或墙体不会产生竖向的拔力，从而防止基础和底层结构在大震下发生严重破坏。并可以简化基础构造，节省基础造价，经济效益明显。

目前日本的竹中工务店已经将跷动减震技术用于建筑结构，采用了“插销式”跷动减震支座，但是此种支座没有采用耗能措施，因此有待于进一步改进。新西兰的一座桥梁也采用了提升式跷动减震支座置于桥墩底部用于桥墩的减震，但是此种跷动减震支座在建筑结构上的应用还有一段距离。美国学者将屈曲约束支撑用于桥墩的改进上，允许桥墩跷动，但是屈曲约束支撑的耗能能力没有钢板剪力墙优越，所以有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种竖向抗剪跷动减震钢板剪力墙。

本发明提出的竖向抗剪跷动减震钢板剪力墙，由端板1、橡胶垫2、钢柱、钢板剪力墙4、梁5、基础6、铸铁块7组成，其中：钢柱为2根，第一钢柱3位于钢板剪力墙4一侧，第二钢柱8位于钢板剪力墙4另一侧，第一钢柱3的柱脚通过端板1由基础预埋件固定于基础6上方，第一钢柱3在靠近柱顶的部位横向分割，将第一钢柱3分割成上、下两段，位于上段的底端与位于下段的顶端分别设有端板，端板上均开有圆孔，铸铁块7呈哑铃状，哑铃状铸铁块7的两端嵌入圆孔内，将第一钢柱3的上、下两段连成一个整体；第一钢柱3柱顶通过端板1利用螺栓固定于梁5下方；第二钢柱8的顶部通过端板1由螺栓固定于梁5下方，第二钢柱8在靠近柱底的部位横向分割，将第二钢柱8分割成下、下两段，位于上、段的底端与位于下段的顶端分别设有端板，端板上开有圆孔，哑铃状铸铁块7的两端嵌入圆孔内，将第二钢柱8的上、下两段连成一个整体；第二钢柱8底部通过端板1利用基础预埋件固定于基础6上方、第一钢柱3和第二钢柱8的上、下两段接触面和铸铁块7接触面之间均设有橡胶垫2。

本发明中，所述第一钢柱3，第二钢柱8均可采用普通的H型钢，要求具有足够的竖向承载力和足够的局部稳定承载力来避免因钢板墙存在产生的侧向稳定问题。

本发明中，所述钢板剪力墙4两侧通过焊接分别连接第一钢柱3和第二钢柱8的翼缘。

本发明中，所述钢板剪力墙4可以采用开缝或者普通钢板剪力墙。

本发明中，所述铸铁块7应当有足够的加工精度，并采取有效措施保证铸铁块不发生滑落或者锈蚀。

本发明通过钢柱的跷动，使钢板剪力墙4产生竖向剪切变形，来耗散地震输入的能量。第一钢柱3和第二钢柱8有足够的大的承载力承受竖向荷载，并且在第一钢柱3靠近顶部的一端和与第二钢柱8靠近底部的一端设有可跷动的装置，该装置是通过中间的哑铃状的铸铁7将两段钢柱连接起来，哑铃状的铸铁块7允许两根钢柱之间分离一段间隙，从而使跷动能够发生；哑铃状的铸铁块7的两头是限位装置，能够限制钢柱抬起的距离，从而防止倾覆；中间垫有橡胶垫2，能够消除钢柱回落时的冲击效应。通过哑铃状铸铁块7的连接使得钢柱能够发生跷动，并有限位功能，橡胶垫2的存在能够消除冲击效应。由于此种跷动装置分别设置在一根钢柱的靠近柱顶处和另一根钢柱的靠近柱脚处，所以整个钢柱剪力墙体系可以发生竖向的抬起，产生跷动效应。由于跷动的发生，能隔断地震能量的输入，同时，柱跷动产生的错动使得钢板剪力墙发生较大的竖向剪切变形，由于钢板剪力墙优异的耗能能力，地震输入的能量将有相当大的部分被钢板剪力墙耗散掉。

本发明允许跷动的发生，并提供稳定的滞回耗能性能，避免了残余变形、冲击效应的发生，是一种颇具前景的跷动构件形式。

本发明中，由于钢板剪力墙4的剪切变形会对钢柱产生一个向内侧的拉力，因此为了不使钢柱产生侧向位移，应当保证哑铃状铸铁块7能和钢柱紧密接触。