CN103603441B - 半环形背对式弯矩阻尼器 - Google Patents

Abstract

半环形背对式弯矩阻尼器，涉及一种建筑阻尼器，两个半环形软钢转动件（1）背对放置，其两侧各由一个双环形摩擦铅导轨（2）和一个矩形固定摩擦铅盘（3）组成的摩擦系统通过中心转动轴螺栓（5）和导轨螺栓（6）固定夹紧，每个半环形软钢转动件（1）对称轴上有中心转动轴螺栓孔（7），半环形软钢转动件（1）两侧各设有一个双环形摩擦铅导轨（2），该导轨是由两个尺寸相同的环形相交而成，两环形圆心位置与两半环形软钢转动件（1）上两个中心转动轴螺栓孔（7）圆心。本发明用于建筑结构振动控制的摩擦耗能的弯矩阻尼器，具有构造简单、传力明确、反应迅速、稳定性强、摩擦耗能能力可调节、便于安装的特点。

Description

半环形背对式弯矩阻尼器

技术领域

本发明涉及一种建筑阻尼器，特别是涉及一种半环形背对式弯矩阻尼器。

背景技术

摩擦阻尼器是由金属组合构件和摩擦片在一定预紧力下组成的能够产生滑动摩擦的机构，利用滑动摩擦做功耗散能量。阻尼器在主要结构构件屈服前的预定荷载下产生滑移或变形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量。同时，由于结构变形后自振周期加长，减小了地震输入，从而达到降低结构地震反应的目的。该类阻尼器具有典型的库仑特性，在反复荷载作用下耗能能力强，工作性能稳定，退化现象不明显，且荷载大小、频率及加载方式对其性能影响也较小。

金属阻尼器是利用地震时金属材料屈服进入塑性，产生滞回变形耗散能量，从而达到减震的目的。其特点是具有稳定的滞回特性，良好的抗低周疲劳性能和不受环境温度的影响等。目前金属阻尼器主要包括三类:软钢屈服阻尼器，铅挤压阻尼器和记忆合金阻尼器。软钢具有较好的屈服后性能，在小震作用下，钢板呈弹性变形;在强震作用下，钢板呈弹塑性变形，为结构提供了一定的附着刚度和附着阻尼，能有效减少框架的地震反应。软钢屈服阻尼器即充分利用了软钢进入塑性阶段后具有良好的滞回特性、良好的低周疲劳性能、长期的可靠性和不受环境、温度影响等特点,是一种很有前途的耗能器。铅阻尼器是一种耗能性能优越、构造简单、制作方便的耗能减震装置。铅具有低刚度，使其具有较高的柔性及延展性；在变形过程中可以吸收大量的能量，并有较好的变形跟踪能力，铅的物理性质中，高密度、低刚度及高阻尼的结合使其能成为消声及减震、防震的极好材料。目前已研究开发了多种类型的铅阻尼器，主要有：铅挤压阻尼器，铅剪切阻尼器，铅节点阻尼器，圆柱形铅阻尼器，异型铅阻尼器等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半环形背对式弯矩阻尼器，该阻尼器是由外侧摩擦构件内夹两个保持一定距离的背对放置的半环形软钢转动件，当半环形软钢转动件饶中心转动轴螺栓转动时，与外侧摩擦构件双环形摩擦铅导轨和矩形固定摩擦铅盘发生摩擦移动，消耗能量，具有构造简单、传力明确、反省迅速、稳定性强的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

半环形背对式弯矩阻尼器，阻尼器由半环形软钢转动件、双环形摩擦铅导轨、矩形固定摩擦铅盘、镂空导向弧、中心转动轴螺栓、导轨螺栓、中心转动轴螺栓孔、导轨螺栓孔、端部固定螺栓孔、铅盘转动轴螺栓孔、双圆式摩擦铅盘、圆形摩擦铅盘构件组成，两个半环形软钢转动件背对放置，其两侧各由一个双环形摩擦铅导轨和一个矩形固定摩擦铅盘组成的摩擦系统通过中心转动轴螺栓和导轨螺栓固定夹紧，两个半环形软钢转动件背对放置二者间距为2·（1-cosθ）·（r-a），其中r为半环形软钢转动件的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角；每个半环形软钢转动件对称轴上有中心转动轴螺栓孔，该孔处于板宽的中心，每个半环形软钢转动件上设置有2个导轨螺栓孔和4个端部固定螺栓孔；半环形软钢转动件两侧各设有一个双环形摩擦铅导轨，该导轨是由两个尺寸相同的环形相交而成，两环形圆心位置与两半环形软钢转动件上两个中心转动轴螺栓孔圆心重合，即圆心相距2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角；双环形摩擦铅导轨设有4个镂空导向弧，每侧环上的两个镂空导向弧均以该侧环的圆心为圆心；四个镂空导向弧对应圆心角为2θ，θ为最大转动角，且初始状态时四个导轨螺栓位于四个镂空导向弧的中心位置；半环形软钢转动件两侧还各设有一个矩形固定摩擦铅盘，且该矩形固定摩擦铅盘在双环形摩擦铅导轨的内侧，该矩形固定摩擦铅盘上有两个铅盘转动轴螺栓孔，其位置与两半环形软钢转动件上两个中心转动轴螺栓孔重合，即两螺栓孔圆心相距2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角。

所述的半环形背对式弯矩阻尼器，所述阻尼器摩擦装置双环形摩擦铅导轨和矩形固定摩擦铅盘由双圆式摩擦铅盘构成。

所述的半环形背对式弯矩阻尼器，所述双圆式摩擦铅盘为两个尺寸一样的圆盘相接而成，每侧圆的半径可取2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角，且两圆圆心间距亦为2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，在两圆心处各有一个铅盘转动轴螺栓孔，即该双圆式摩擦铅盘上的铅盘转动轴螺栓孔与两个半环形软钢转动件上的中心转动轴螺栓孔重合。

所述的半环形背对式弯矩阻尼器，所述双圆式摩擦铅盘上有四个镂空导向弧，每侧圆上的两个镂空导向弧均以该侧圆的圆心为圆心，四个镂空导向弧对应圆心角为2θ，θ为最大转动角，且初始状态时四个导轨螺栓位于四个镂空导向弧的中心位置。

所述的半环形背对式弯矩阻尼器，所述双环形摩擦铅导轨和矩形固定摩擦铅盘由圆形摩擦铅盘构成。

所述的半环形背对式弯矩阻尼器，所述圆形摩擦铅盘上有两个铅盘转动轴螺栓孔和四个镂空导向弧。

本发明的优点与效果是：

本发明阻尼器是由外侧摩擦构件内夹两个保持一定距离的背对放置的半环形软钢转动件，当半环形软钢转动件饶中心转动轴螺栓转动时，与外侧摩擦构件双环形摩擦铅导轨和矩形固定摩擦铅盘发生摩擦移动，消耗能量。其能量耗散能力可通过改变双环形摩擦铅导轨和矩形固定摩擦铅盘上的螺栓预紧力进行调节。同时其转动最大幅度也可通过两半环形软钢转动件间距及镂空导向弧弧长来设定。该阻尼器构造简单、传力明确、反省迅速、稳定性强、摩擦耗能能力可调节、便于安装。

附图说明

图1为该发明初始状态示意图；

图2为该发明极限变形状态示意图；

图3为图1侧立面示意图；

图4为半环形软钢转动件示意图；

图5为双环形摩擦铅导轨示意图；

图6为矩形固定摩擦铅盘示意图；

图7为该发明之形式二示意图；

图8为双圆式摩擦铅盘示意图；

图9为该发明之形式三示意图；

图10为圆形摩擦铅盘示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

图中部件：1半环形软钢转动件；2双环形摩擦铅导轨；3矩形固定摩擦铅盘；4镂空导向弧；5中心转动轴螺栓；6导轨螺栓；7中心转动轴螺栓孔；8导轨螺栓孔；9端部固定螺栓孔；10铅盘转动轴螺栓孔；11双圆式摩擦铅盘；12圆形摩擦铅盘。

本发明由以下部分组成：半环形软钢转动件1、双环形摩擦铅导轨2、矩形固定摩擦铅盘3、镂空导向弧4、中心转动轴螺栓5、导轨螺栓6、双圆式摩擦铅盘11、圆形摩擦铅盘12。两个半环形软钢转动件1背对放置，其两侧各由一个双环形摩擦铅导轨2和一个矩形固定摩擦铅盘3组成的摩擦系统通过中心转动轴螺栓5和导轨螺栓6固定夹紧。其中摩擦装置双环形摩擦铅导轨2和矩形固定摩擦铅盘3也可由双圆式摩擦铅盘11或圆形摩擦铅盘12代替，即为该发明的第二种形式和第三种形式。两个半环形软钢转动件1背对放置，中间留有一定空隙，即两个半环形软钢转动件1要保持一定距离，该距离为2·（1-cosθ）·（r-a），其中r为半环形软钢转动件1的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角。每个半环形软钢转动件1对称轴上有中心转动轴螺栓孔7，该孔处于板宽的中心。板件分别以各自中心转动轴螺栓孔7为圆心转动，此外每个半环形软钢转动件1上还设置有2个导轨螺栓孔8和4个端部固定螺栓孔9，分别用于穿插螺栓施加螺栓预紧力增加摩擦和固定阻尼器于建筑结构之上。半环形软钢转动件1两侧各有一个双环形摩擦铅导轨2，该导轨是由两个尺寸相同的环形相交而成，两环形圆心位置与两半环形软钢转动件1上两个中心转动轴螺栓孔7圆心重合，即圆心相距2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件1的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角。双环形摩擦铅导轨2有4个镂空导向弧4，每侧环上的两个镂空导向弧4均以该侧环的圆心为圆心。四个镂空导向弧4对应圆心角为2θ，θ为最大转动角。且初始状态时四个导轨螺栓6位于四个镂空导向弧4的中心位置。通过对双环形摩擦铅导轨2上四个导轨螺栓6施加预紧力，使得半环形软钢转动件1与双环形摩擦铅导轨2间存在接触压力。当半环形软钢转动件1饶中心转动轴螺栓5转动时，导轨螺栓6亦以中心转动轴螺栓5为圆心沿着镂空导向弧4做相同角度的转动，移动摩擦耗能。同时螺栓预紧力可以根据实际情况调节。半环形软钢转动件1两侧还各有一个矩形固定摩擦铅盘3，且该矩形固定摩擦铅盘3在双环形摩擦铅导轨2的内侧，该矩形固定摩擦铅盘3上有两个铅盘转动轴螺栓孔10，其位置与两半环形软钢转动件1上两个中心转动轴螺栓孔7重合，即两螺栓孔圆心相距2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件1的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角。该矩形固定摩擦铅盘3通过中心转动轴螺栓5约束两个半环形软钢转动件1的相对位移，同时通过对中心转动轴螺栓5施加需要的螺栓预紧力，使半环形软钢转动件1和矩形固定摩擦铅盘3发生摩擦而消耗能量。该发明的第二种形式是用双圆式摩擦铅盘11代替双环形摩擦铅导轨2和矩形固定摩擦铅盘3。第三种形式是用圆形摩擦铅盘12代替双环形摩擦铅导轨2和矩形固定摩擦铅盘3。双圆式摩擦铅盘11为两个尺寸一样的圆盘相接而成，每侧圆的半径可取2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件1的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角。且两圆圆心间距亦为2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，在两圆心处各有一个铅盘转动轴螺栓孔10，即该双圆式摩擦铅盘11上的铅盘转动轴螺栓孔10与两个半环形软钢转动件1上的中心转动轴螺栓孔7重合。同时在双圆式摩擦铅盘11上有四个镂空导向弧4，每侧圆上的两个镂空导向弧4均以该侧圆的圆心为圆心。四个镂空导向弧4对应圆心角为2θ，θ为最大转动角。且初始状态时四个导轨螺栓6位于四个镂空导向弧4的中心位置。圆形摩擦铅盘12，其上有两个铅盘转动轴螺栓孔10和四个镂空导向弧4。其与双圆式摩擦铅盘11的铅盘转动轴螺栓孔10和镂空导向弧4相同。本发明根据实际工程需要确定各构件尺寸，生产制造后，将半环形软钢转动件1、双环形摩擦铅导轨2、矩形固定摩擦铅盘3、双圆式摩擦铅盘11、圆形摩擦铅盘12表面抛光打磨。两个半环形软钢转动件1背对放置，其两侧各用一个矩形固定摩擦铅盘3或是铅盘转动轴螺栓孔10，或双圆式摩擦铅盘11，将铅盘转动轴螺栓孔10对齐中心转动轴螺栓孔7，用两个中心转动轴螺栓5固定，在将两个双环形摩擦铅导轨2放置在半环形软钢转动件1两侧用导轨螺栓6穿过镂空导向弧4及导轨螺栓孔8。使各部件相对位置处于初始位置如图所示，然后再对中心转动轴螺栓5、导轨螺栓6施加所需预紧力。最后通过端部固定螺栓孔9将阻尼器固定于建筑上，安装即完成。

Claims (6)

1.半环形背对式弯矩阻尼器，阻尼器由半环形软钢转动件（1）、双环形摩擦铅导轨（2）、矩形固定摩擦铅盘（3）、镂空导向弧（4）、中心转动轴螺栓（5）、导轨螺栓（6）、中心转动轴螺栓孔（7）、导轨螺栓孔（8）、端部固定螺栓孔（9）、铅盘转动轴螺栓孔（10）构件组成，其特征在于，两个半环形软钢转动件（1）背对放置，其两侧各由一个双环形摩擦铅导轨（2）和一个矩形固定摩擦铅盘（3）组成的摩擦系统通过中心转动轴螺栓（5）和导轨螺栓（6）固定夹紧，两个半环形软钢转动件（1）背对放置二者间距为2·（1-cosθ）·（r-a），其中r为半环形软钢转动件（1）的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角；每个半环形软钢转动件（1）对称轴上有中心转动轴螺栓孔（7），该孔处于板宽的中心，每个半环形软钢转动件（1）上设置有2个导轨螺栓孔（8）和4个端部固定螺栓孔（9）；半环形软钢转动件（1）两侧各设有一个双环形摩擦铅导轨（2），该导轨是由两个尺寸相同的环形相交而成，两环形圆心位置与两半环形软钢转动件（1）上两个中心转动轴螺栓孔（7）圆心重合；双环形摩擦铅导轨（2）设有4个镂空导向弧（4），每侧环上的两个镂空导向弧（4）均以该侧环的圆心为圆心；四个镂空导向弧（4）对应圆心角为2θ，θ为最大转动角，且初始状态时四个导轨螺栓（6）位于四个镂空导向弧（4）的中心位置；半环形软钢转动件（1）两侧还各设有一个矩形固定摩擦铅盘（3），且该矩形固定摩擦铅盘（3）在双环形摩擦铅导轨（2）的内侧，该矩形固定摩擦铅盘（3）上有两个铅盘转动轴螺栓孔（10），其位置与两半环形软钢转动件（1）上两个中心转动轴螺栓孔（7）重合。

2.根据权利要求1所述的半环形背对式弯矩阻尼器，其特征在于，所述阻尼器摩擦装置双环形摩擦铅导轨（2）和矩形固定摩擦铅盘（3）可由双圆式摩擦铅盘（11）代替。

3.根据权利要求2所述的半环形背对式弯矩阻尼器，其特征在于，所述双圆式摩擦铅盘（11）为两个尺寸一样的圆盘相接而成，每侧圆的半径可取2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，其中r为半环形软钢转动件（1）的外缘半径；a为环宽的一半；θ为最大转动角，且两圆圆心间距亦为2r·（1-cosθ）+2a·cosθ，在两圆心处各有一个铅盘转动轴螺栓孔（10）。

4.根据权利要求3所述的半环形背对式弯矩阻尼器，其特征在于，所述双圆式摩擦铅盘（11）上有四个镂空导向弧（4），每侧圆上的两个镂空导向弧（4）均以该侧圆的圆心为圆心，四个镂空导向弧（4）对应圆心角为2θ，θ为最大转动角，且初始状态时四个导轨螺栓（6）位于四个镂空导向弧（4）的中心位置。

5.根据权利要求1所述的半环形背对式弯矩阻尼器，其特征在于，所述阻尼器摩擦装置双环形摩擦铅导轨（2）和矩形固定摩擦铅盘（3）可由圆形摩擦铅盘（12）代替。

6.根据权利要求5所述的半环形背对式弯矩阻尼器，其特征在于，所述圆形摩擦铅盘（12）上有两个铅盘转动轴螺栓孔（10）和四个镂空导向弧（4）。