CN103669638A - 一种旋转耗能减震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于减震（振）技术领域，尤其涉及一种旋转耗能减震装置。其包括螺旋杆传动机构、转轴、上套筒和下套筒，其中，上套筒的下端套接在下套筒的上端；螺旋杆传动机构的一端与上套筒连接，另一端与转轴连接，以将上套筒和/或下套筒的轴向运动转换成转轴的旋转运动，在转轴上设置有凸出的第一钢板，在下套筒的内壁上设置有与第一钢板对应的第二钢板，且第一钢板和第二钢板在转轴的径向上部分重叠。本发明所提供的减震装置，通过螺旋杆传动机构将上下套筒的轴向运动转换为转轴的旋转运动，致使转轴与下套筒之间的钢板产生阻尼，从而耗散部分地震能量，减小地震损伤。该装置结构简单，耐久性强，可重复使用，安装适用性强。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构抗震技术领域，尤其涉及一种旋转耗能减震装置。
背景技术
地震灾害往往对建筑结构产生致命的影响，为使建筑结构具有较强的抵抗地震等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设抗震装置。当前所广泛使用的被动抗震装置主要包括两种：（1）消能减震装置，即通过耗散部分输入到结构中的地震能量，达到保护结构的目的。其中，各类阻尼器、约束支撑等，均属于消能减震装置。（2）隔震减震装置。即通过隔离的方式，避免或减少地震能量向结构中传输，达到保护结构的目的。各类隔震支座属于隔震减震装置。
然而，现有的抗震装置主要有以下缺陷：（1）多数消能减震装置在地震的作用下都有损耗，不可重复使用。（2）粘滞流体阻尼器类的消能减震装置，存在老化挥发等耐久性问题。（3）大多数隔震减震装置只能在新建建筑时安装，不适用于现有建筑。
因此，针对上述缺陷，本发明提供了一种新型的旋转耗能减震装置。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种具有消耗地震能量功能且可重复使用、耐久性强、安装适用性强的旋转耗能减震装置。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转耗能减震装置，包括螺旋杆传动机构、转轴、上套筒和下套筒，所述上套筒的下端套接在所述下套筒的上端；所述螺旋杆传动机构的一端与所述上套筒连接，另一端与所述转轴连接，以将所述上套筒和/或所述下套筒的轴向运动转换成所述转轴的旋转运动，在所述转轴上设置有从所述转轴向外凸出的第一钢板，在所述下套筒的内壁上设置有与所述第一钢板对应的第二钢板，且所述第一钢板和所述第二钢板在所述转轴的径向上部分重叠。
其中，所述螺旋杆传动机构包括螺旋杆和端盖，所述端盖设置在所述上套筒的底部，在所述端盖上设置有与所述螺旋杆配合的矩形通孔；所述螺旋杆的一端穿过所述矩形通孔，并与所述上套筒的顶端间隔一定距离，所述螺旋杆的另一端与所述转轴连接。
其中，在所述下套筒底部设置有转轴孔，所述转轴与所述转轴孔转动式连接。
其中，所述转轴位于所述下套筒的中央。
其中，所述第一钢板和所述第二钢板在所述转轴的径向上的长度分别为所述下套筒内径与所述转轴外径之差的1/3。
其中，所述第一钢板均匀布置在所述转轴的周向上，所述第二钢板均匀布置在所述下套筒内壁的周向上，所述第一钢板和所述第二钢板的数量相等。
其中，在所述转轴孔内设置有轴承，所述转轴通过所述轴承与所述转轴孔连接。
其中，在所述转轴孔内涂抹有润滑油。
其中，所述端盖与所述上套筒是一体的。
其中，所述转轴和所述螺旋杆是一体的。
（三）有益效果
上述技术方案所提供的旋转耗能减震装置，包括螺旋杆传动机构、转轴、上套筒和下套筒，当地震来临时，上套筒和/或下套筒产生轴向运动，该减震装置通过螺旋杆传动机构将上套筒和/或下套筒的轴向运动转换成转轴的旋转运动，进而使转轴上的第一钢板与下套筒内壁上的第二钢板产生碰撞、摩擦、变形，从而消耗地震能量，以降低结构的地震损伤。该装置结构简单，耐久性强，保养方便，可重复使用。此外，该装置即可在新建建筑时安装，也可安装在现有老建筑中。
附图说明
图1是本发明的一种旋转耗能减震装置的结构示意图；
图2是图1中的旋转耗能减震装置的第一钢板和第二钢板的分布示意图；
图3是图1中的旋转耗能减震装置的上套筒端盖的结构示意图。
其中：1-上套筒；2-下套筒；3-螺旋杆；4-转轴；5-端盖；6-第一钢板；7-第二钢板；8-矩形通孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1至图3所示为本发明的一种旋转耗能减震装置的一个优选实施例。根据该实施例，该减震装置包括螺旋杆传动机构、转轴、上套筒1和下套筒2，其中，上套筒1的下端套接在下套筒2的上端，螺旋杆传动机构的一端与上套筒1连接，另一端与转轴4的一端连接，当上套筒1和/或下套筒2在地震的作用下轴向运动时，螺旋杆传动机构可将上套筒1和/或下套筒2的轴向运动转换为转轴4的旋转运动。在转轴4上设置有从转轴4外壁向外凸出的第一钢板6，在下套筒2的内壁上设置有与第一钢板6对应的第二钢板7，且第一钢板6和第二钢板7在转轴4的径向上部分重叠，以保证转轴4旋转时，第一钢板6和第二钢板7能够碰撞、摩擦和变形，从而消耗地震能量，以将部分输入到建筑物的地震能量转化为钢板之间的弹性势能，从而减轻地震对结构的不利影响。该装置结构简单，耐久性强，保养方便，可重复使用。此外，该装置即可在新建建筑时安装，也可安装在现有老建筑中。
具体地，螺旋杆传动机构包括端盖5和与转轴4连接的螺旋杆3，端盖5设置在上套筒1的底部，优选地，端盖5与上套筒1是一体的。在端盖5上设置有与螺旋杆3配合的矩形通孔8（如图3所示），以使得当上套筒1和/或下套筒2轴向移动时，通过螺旋杆3和端盖5的配合使得螺旋杆3进行旋转，从而带动与螺旋杆3连接的转轴4进行旋转。螺旋杆3的一端与转轴4连接，另一端穿过矩形通孔8，且与上套筒1的顶端间隔一定距离，以使得螺旋杆3能在上套筒1内具有一定的伸缩空间。优选转轴4和螺旋杆3是一体的。
此外，在下套筒2底部设置有与转轴4配合的转轴孔，转轴4的自由端插在该转轴孔内，以便与转轴孔转动式连接。为了保证转轴4在转轴孔内有效地旋转，优选在转轴孔内设置有轴承（未示出），转轴4通过轴承与转轴孔连接。此外，在转轴孔内适当涂抹润滑油，例如机油，以进一步地保证转轴4有效旋转。
为了使该减震装置结构紧凑，优选转轴4位于下套筒2的中央。此外，优选第一钢板6和第二钢板7在转轴4的径向上的长度分别为下套筒2内径与转轴4外径之差的1/3，即第一钢板6和第二钢板7在转轴4的径向上的重叠长度为第一钢板6在转轴4的径向上的长度的1/3，以保证第一钢板6和第二钢板7能够有效地碰撞、摩擦和变形。
如图2所示，优选第一钢板6均匀布置在转轴4的周向上，第二钢板7均匀布置在下套筒2内壁的周向上，第一钢板6和第二钢板7的数量相等。
使用时，将旋转耗能减震装置的两端与建筑物固定连接，并斜支撑在楼层之间，如图1所示。当地震来临时，建筑物发生楼层间位移，使得该装置被压缩或者拉伸。当该装置被拉伸或压缩时，上套筒1和/或下套筒2产生轴向运动，该轴向运动通过螺旋杆传动机构（即螺旋杆3与上套筒1底部的矩形通孔8的配合）转换成转轴4的旋转运动，进而使转轴4上的第一钢板6与下套筒2内壁上的第二钢板7产生碰撞、摩擦和变形，从而消耗地震能量，以将部分输入到建筑物的地震能量转化为钢板之间的弹性势能，从而减轻地震对结构的不利影响。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种旋转耗能减震装置，其特征在于，包括螺旋杆传动机构、转轴、上套筒和下套筒，所述上套筒的下端套接在所述下套筒的上端；所述螺旋杆传动机构的一端与所述上套筒连接，另一端与所述转轴连接，以将所述上套筒和/或所述下套筒的轴向运动转换成所述转轴的旋转运动，在所述转轴上设置有从所述转轴向外凸出的第一钢板，在所述下套筒的内壁上设置有与所述第一钢板对应的第二钢板，且所述第一钢板和所述第二钢板在所述转轴的径向上部分重叠。
2.根据权利要求1所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，所述螺旋杆传动机构包括螺旋杆和端盖，所述端盖设置在所述上套筒的底部，在所述端盖上设置有与所述螺旋杆配合的矩形通孔；所述螺旋杆的一端穿过所述矩形通孔，并与所述上套筒的顶端间隔一定距离，所述螺旋杆的另一端与所述转轴连接。
3.根据权利要求2所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，在所述下套筒底部设置有转轴孔，所述转轴与所述转轴孔转动式连接。
4.根据权利要求3所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，所述转轴位于所述下套筒的中央。
5.根据权利要求4所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，所述第一钢板和所述第二钢板在所述转轴的径向上的长度分别为所述下套筒内径与所述转轴外径之差的1/3。
6.根据权利要求5所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，所述第一钢板均匀布置在所述转轴的周向上，所述第二钢板均匀布置在所述下套筒内壁的周向上，所述第一钢板和所述第二钢板的数量相等。
7.根据权利要求6所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，在所述转轴孔内设置有轴承，所述转轴通过所述轴承与所述转轴孔连接。
8.根据权利要求7所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，在所述转轴孔内涂抹有润滑油。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，所述端盖与所述上套筒是一体的。
10.根据权利要求2-8中任一项所述的旋转耗能减震装置，其特征在于，所述转轴和所述螺旋杆是一体的。
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