(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111442473.3 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 海南柏森建 筑设计有限公司 地址 570125 海南省海口市龙昆北路龙珠 大厦14楼C座 (72)发明人 张明　陈宁　钟翀　张诗茂　 (74)专利代理 机构 北京华际知识产权代理有限 公司 11676 代理人 冯春回 (51)Int.Cl. E04B 2/00(2006.01) E04B 1/98(2006.01) E04H 9/02(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种预制装配式消能减震剪 力墙结构及其设计方法， 包括装配模块以及数据 管理模块， 所述装配模块用于提出两种设置消能 减震装置的构造形式， 具体的为相邻的预制墙肢 水平向之间通过环形金属消能件连接以及在预 制联肢剪力墙的连梁中部设置连梁阻尼器， 所述 数据管理模块包括有环形金属消能件优选模块、 连梁阻尼器优选模块、 优选体系模块以及研发模 块， 所述环形金属消能件优选模块用于对环形金 属消能件进行优化设计， 所述连梁阻尼器优选模 块用于对 连梁阻尼器进行优化设计， 所述优选体 系模块用于对安装环形金属消能件和连梁阻尼 器的新型预制装配式剪力墙结构体系进行优化， 本发明， 具有提高剪力墙的延性和提高剪力墙的 抗震性能的特点。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 114293676 A 2022.04.08 CN 114293676 A 1.一种预制装配式消能减震剪力 墙结构及其设计方法， 包括装配模块以及数据 管理模 块， 其特征在于： 所述装配模块用于提出两种设置消能减震装置的构 造形式， 具体的为相 邻 的预制墙肢水平向之间通过环形金属消能件连接以及在预制联肢剪力墙的连梁中部设置 连梁阻尼器， 两种形式可以单独使用或联合应用。 2.根据权利要求1所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述数据管 理模块包括有环形金属消能件优选模块、 连梁阻尼器优选模块、 优选体系 模块以及研发模块， 所述环形金属消能件优选模块用于对环形金属消能件进行优化设计， 所述连梁阻尼器优选模块用于对连梁阻尼器进行优化设计， 所述优选体系模块用于对安装 环形金属消能件和连梁阻尼器的新型预制装配式剪力墙结构 体系进行优化， 所述研发模块 用于对安装环形金属消能件的新型预制装配式剪力墙和带连梁阻尼 器的新型预制装配式 剪力墙展开研究。 3.根据权利要求2所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述金属消能件优选模块包括有弯曲变形单元以及拆分单元， 所述弯曲变形单元用 于对金属消能件的变形模式进行改变， 所述拆分单元用于对墙肢进行拆分， 所述金属消能 件优选模块基于剪力墙墙肢沿竖向开缝能够显著 提高其延性的设计思想， 通过装配模块在 水平向相 邻预制墙肢之 间沿竖向每间隔一定距离安装环形金属消能件， 通过拆分单元将高 宽比较小的墙肢拆分成 高宽比较大的两片 墙肢， 同时通过弯曲变形单元将其变形模式由剪 切变形为主改变为弯曲变形为主， 从而提升墙肢的延性， 强震时相邻墙肢产生弯曲变形带 动环形金属消能件产生竖向错动变形屈 服耗能， 进一步增强整体结构的耗能性能， 金属消 能件优选模块在对金属消能件进 行优化后， 通过研发模块对初步研发的环形金属消能件进 行优化， 对其进行力学性能试验研究和仿 真分析， 揭示其消能减震工作机理， 建立其恢复力 模型， 提出其 合理构造形式和设计方法。 4.根据权利要求3所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述连梁阻尼器优选模块包括有损伤修复单元以及分级单元， 所述损伤修复单元用 于对连梁阻尼器索损伤的部分进行修复， 所述分级单元用于对连梁阻尼 器进行分级， 目前 的绝大多 数连梁阻尼器不具备分级屈服功能， 不能够有效应对不同强度地震引起的结构振 动反应， 所述连梁阻尼器通过装配模块在连梁中部安装连梁阻尼器， 其中， 通过所述分级 单 元对消能型阻尼 器进行分级， 将其升级为分级消能型阻尼器， 该分级消能型阻尼器初步为 金属以及黏 弹性复合型阻尼器， 在小震或强风时金属部 分保持弹性， 黏 弹性部分耗能， 在中 震或大震时二者一起耗能， 有效增强装配式剪力墙的抗震性能， 显著提升装配式联肢剪力 墙的抗震性能， 形成新型高效预制装配式减震联肢剪力墙， 在强震后通过损伤修复单元对 受损的连梁阻尼 器进行修复或更换， 连梁阻尼器优选模块在对连梁阻尼 器进行优化后， 通 过研发模块对初步研发的连梁阻尼器进行优化。 5.根据权利要求4所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述优选体系模块包括有连接锚固单元以及强度匹配单元， 所述连接锚固单元用于 对所设计的环形金属消能件和连梁阻尼 器与预制剪力墙墙肢采用可靠方便的连接锚固措 施， 传力路径明确， 成本较低， 而且易于拆卸更换， 新型预制装配式剪力墙的耗能性能依赖 于剪力墙消能连接件以及连梁阻尼器的消能减震效果， 这些消能减震部件应该具备合理的 刚度、 承载力 及良好的耗能能力， 与整体结构的强度和刚度实现良好匹配， 所述强度匹配单权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114293676 A 2元在强震时对连梁阻尼 器与预制墙肢之间的刚度和强度进行匹配， 率先启动耗能， 使墙肢 的其它部位得到有效保护。 6.根据权利要求5所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述研发模块包括有结构研发单元、 实验研究单元、 数值模拟单元以及理论分析单 元， 所述结构研发单元用于对减震剪力墙的结构进行初步研发， 所述实验研究单元用于对 结构研发单元初步研发的结构进 行试验， 所述数值模拟单元用于对试验后的结构进行参数 分析， 所述理论分析 单元通过分析 结果对结构进行工程实用设计。 7.根据权利要求6所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述研发模块的具体工作步骤为： 步骤A1、 结构研发单元初步研发出环形金属消能件以及连梁阻尼器的结构， 并通过装 配模块对其进行装配， 进 而研发出装配式消能减震剪力墙； 步骤A2、 实验研究单元对环形消能件以及连梁阻尼器进行低周反复加载试验， 同时对 装配式消能减震剪力墙进行低周反复加载 试验； 步骤A3、 数值模拟单元对环形消能件、 连梁阻尼器以及装配式消能减震剪力墙建立有 限元分析模型以及恢复力模型， 同时对参数进行分析与优化； 步骤A4、 理论分析单元对环形消能件、 连梁阻尼器以及装配式消能减震剪力墙的抗震 工作机理、 损伤演化规律以及残余变形控制进行分析， 同时根据分析结果以及工程实用设 计方法对结构进行设计。 8.根据权利要求7所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述环形金属消能件优选模块基于研发模块对环形金属消能件进行研发， 具体的步 骤为： 步骤H1、 对研发的环形金属消能件的形状进一步优化， 在保持其原有优良减震耗能性 能的同时使其能够方便用于预制剪力墙 墙肢之间的连接； 步骤H2、 针对形状优化后的环形金属消能部件进行力学性能试验， 研究试件的刚度、 强 度、 耗能及其退化过程、 破坏特征、 荷载 ‑位移滞回规律， 各参数对其力学性能的影响。 建立 环形金属消能部件的精细有限元计算模型、 简化计算模型和恢复力模型， 并提出其工程实 用设计方法。 9.根据权利要求8所述的一种预制装配式消能减震剪力墙结构及其设计方法， 其特征 在于： 所述连梁阻尼器优选模块基于研发模块对连梁阻尼器进行研发， 具体的步骤为： 步骤L1、 基于初步研发的抗震分级消能型阻尼器， 即金属以及黏弹性复合型阻尼器， 对 其改进和优化， 经过合理设计安装在连梁上， 在小震或强风时金属部 分保持弹性， 黏 弹性部 分耗能， 在中震或大震时二者一起耗能， 强震后通过损伤修复单元对受损的连梁阻尼 器进 行修复或更 换； 步骤L2、 拟重点研究试件 的刚度、 强度、 耗能及其退化过程、 破坏特征、 荷载 ‑位移滞回 规律， 各参数对其力学性能的影响； 步骤L3、 利用现有的通用有限元软件建立新型高性能连梁阻尼器的精细有限元计算模 型， 在获得其受力特点的基础上建立便于工程应用的简化计算模型， 通过试验研究其抗震 性能和损伤程度评 定指标， 建立 考虑损伤累积效应的恢复力模型。 10.根据权利要求9所述的一种预制装配式消能减震剪力 墙结构及其设计方法， 其特征权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114293676 A 3