[发明专利]一种减震墙装置及回弹元件种类数量确定方法

摘要

减震墙装置，上部节点板和下部节点板沿主体结构高度方向平面内呈对角形式与主体结构相连，将钢芯与上部节点板和下部节点板连接，与主体结构共同形成一个单斜撑体系。在主体结构下表面设置承台，承台上面铺设轨道，轨道两端设置滑动限位卡，通过质量源前侧组件、质量源后侧组件、上部限位板和下部限位板组合成TMD质量源，并在质量源前侧组件和质量源后侧组件下表面设置滑轮，然后将滑轮放置在轨道上，质量源中间留出一定空隙，并将钢芯夹在其中部，在质量源端部和主体结构间设置回弹元件和阻尼元件，形成具有调谐质量和金属屈服消能减震双重功能的减震墙装置。

主权项

1.减震墙装置，由上部节点板、下部节点板、钢芯、质量源前侧组件、质量源后侧组件、上部限位板、下部限位板、连接螺栓、回弹元件、阻尼元件、滑轮、轨道、限位卡、承台和主体结构组成，其特征在于，将上部节点板(1)和下部节点板(2)沿主体结构(13)高度方向平面内呈对角形式与主体结构(13)相连，将钢芯(3)与上部节点板(1)和下部节点板(2)连接，与主体结构(13)共同形成一个单斜撑体系，在主体结构下表面设置承台(12)，承台(12)上面铺设轨道(10)，轨道两端设置滑动限位卡(11)，通过质量源前侧组件(4a)、质量源后侧组件(4b)、上部限位板(5a)和下部限位板(5b)组合成TMD质量源，并在质量源前侧组件(4a)和质量源后侧组件(4b)下表面设置滑轮(9)，然后将设置滑轮(9)后的质量源放置在轨道(10)上，并保证质量源能够沿轨道(10)方向自由滑动，所述质量源中间留出一定空隙，供斜向钢芯(3)穿过并将钢芯(3)夹在其中部，钢芯(3)表面与质量源表面维持5～10mm间隙，在质量源端部和主体结构(13)间设置回弹元件(7)和阻尼元件(8)，形成具有调谐质量和金属屈服消能减震双重功能的减震墙装置；所述钢芯(3)由端部截面大，屈服工作段截面小的一字变截面金属板组成；所述钢芯(3)与上部节点板(1)和下部节点板(2)的连接方式包括焊接、螺栓连接和铰接；所述TMD质量源又是钢芯(3)的约束单元；其特征在于，所述质量源前侧组件(4a)和质量源后侧组件(4b)底部设有竖向约束和平面外约束；所述竖向约束和平面外约束包括轨道滑动体系或弹簧支座；所述回弹元件(7)包括弹簧和预应力钢绞线，所述阻尼元件(8)为粘滞阻尼器；在受压剧烈时，钢芯(3)的工作段会发生屈曲变形，并通过该变形挤压质量源前侧组件(4a)和质量源后侧组件(4b)内表面，该挤压所产生的摩擦可阻滞外部TMD继续工作，实现减震器从调谐质量减振向金属屈服消能减震功能的自动转换；为使结构达到最小加速度，回弹元件(7)的种类及数量由下式确定：式中，γ_t,op——TMD与主体结构最优频率比，其中f_s——主体结构频率，k_ti——第i个回弹元件(7)的刚度，n_s——回弹元件(7)的数量，m_t——质量源前侧组件(4a)、质量源后侧组件(4b)、上部限位板(5a)和下部限位板(5b)的总质量；μ——TMD质量源与主体结构间质量比，μ＝m_t/M_s，M_s——主体结构模态质量；ξ₀——主体结构阻尼比。