CN104153482B - 框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置，包括框架和四个摩擦阻尼装置，所述框架为矩形框架结构，包括四个首尾相连的钢板，所述钢板的两端分别设有连接部，所述连接部上设有通槽，相邻两个所述钢板的所述连接部上的所述通槽相对应并通过所述摩擦阻尼装置连接，所述摩擦阻尼装置可沿所述通槽滑动，所述摩擦阻尼装置包括螺栓和依次套接在所述螺栓的螺杆上的摩擦阻尼垫、堆栈式压电片堆、螺母。本发明的所述钢板可以调节尺寸与所应用的梁柱尺寸相符，施工速度快、效率高；同时本发明采用了太阳能电池所以耗电量少，不需要安装高压电源，并且太阳能电池和堆栈式压电片堆的拆卸更换安装简单易行；由于采用四点摩擦，所以耗能效果较好。

Description

框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置
技术领域
本发明涉及框架式结构的减震控制领域，具体地说是一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置。
背景技术
目前常用的框架结构适用的减振控制装置多为X型和T型装置，X型装置是外围框架结构，然后通过四个撑杆与中间摩擦阻尼器相连，组成X型，如图1所示；T型装置是由一个T型芯板与框架相连，T型芯板分别与框架左、右和下部钢板相连，与下部连接处安装摩擦阻尼器，如图2所示。装置虽然耗能效果可以达到要求，但都存在影响建筑造型和使用功能的缺陷，装置所在位置无法设置门窗，且必须设置墙体进行遮盖。同时由于遮盖结构要保证减振装置的空间，所以该处结构构造较为复杂，耗时较多，必须现场安装。
发明内容
根据上述提出的现有技术存在影响建筑造型和使用功能，安装位置无法设置门窗，且必须设置墙体进行遮盖和现场安装等技术问题，而提供一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置。
本发明采用的技术手段如下：
一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置，包括框架和四个摩擦阻尼装置，所述框架为矩形框架结构，包括四个首尾相连的钢板，所述钢板的两端分别设有连接部，所述连接部上设有通槽，相邻两个所述钢板的所述连接部上的所述通槽相对应并通过所述摩擦阻尼装置连接，所述摩擦阻尼装置可沿所述通槽滑动，所述摩擦阻尼装置包括螺栓和依次套接在所述螺栓的螺杆上的摩擦阻尼垫、堆栈式压电片堆、螺母；
所述堆栈式压电片堆的外表面上还套接有电路板和太阳能电池，所述螺栓穿过相邻两个所述钢板的所述连接部，所述摩擦阻尼垫位于相邻两个所述钢板的所述连接部之间；
相邻两个所述钢板的所述连接部，所述摩擦阻尼垫和所述堆栈式压电片堆通过所述螺栓和所述螺母预紧在所述螺栓的头部与所述螺母之间；
所述相邻两个所述钢板的所述连接部之间还设有传感器；
工作状态下，所述传感器感知所述框架发生剪切运动，并将位移信号传递给所述电路板，所述电路板控制所述太阳能电池提供给所述堆栈式压电片堆的电量，进而控制所述堆栈式压电片堆的形变量。
当所述框架发生剪切运动时，所述摩擦阻尼装置将在所述通槽内滑动，所述传感器感知所述框架发生剪切运动，并将位移信号传递给所述电路板，所述电路板根据所述位移信号确定所需电压，所述电路板控制所述太阳能电池提供给所述堆栈式压电片堆的电量，进而控制所述堆栈式压电片堆的形变量；由于所述堆栈式压电片堆通过所述螺栓和所述螺母的预紧作用与相邻两个所述钢板的所述连接部紧密结合，当所述堆栈式压电片堆发生形变时能够使相邻两个所述钢板的所述连接部与所述摩擦阻尼垫之间的压力发生变化，实现相邻两个所述钢板的所述连接部与所述摩擦阻尼垫之间摩擦力的改变，进而增加相邻两个所述钢板的所述连接部与所述摩擦阻尼垫之间的耗能能力；由于所述太阳能电池提供给所述堆栈式压电片堆的所述电量的改变能够迅速调节所述堆栈式压电片堆的形变量，所以可以实时的调节相邻两个所述钢板的所述连接部与所述摩擦阻尼垫之间的摩擦阻力。
进一步地，所述连接部呈向所述框架内突出的圆弧状，所述通槽呈向所述框架内突出的圆弧状，所述通槽与所述连接部的曲率相一致。
进一步地，所述螺栓的头部与所述钢板之间设有垫片一，所述螺母与所述堆栈式压电片堆之间设有垫片二。
与现有技术相比，本发明的所述钢板可以调节尺寸与所应用的梁柱尺寸相符，而所述摩擦阻尼装置所在位置为相邻两个所述钢板的所述连接部上，因此所述摩擦阻尼装置的位置不会影响结构整体造型及建筑使用功能，因此具有较高的实用性。同时，由于本发明的构造简单，可以提前在工厂生产加工好，到现场直接安装即可，因此施工速度快、效率高；同时本发明采用了太阳能电池所以耗电量少，不需要安装高压电源，并且太阳能电池和堆栈式压电片堆的拆卸更换安装简单易行；由于采用四点摩擦，所以耗能效果较好。
基于上述理由本发明可在框架式结构的减震控制领域等领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是X型减振控制装置结构示意图。
图2是T型减振控制装置结构示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是位于图1中I部的摩擦阻尼装置结构示意图。
图5是图4中A-A向示意图。
图6是本发明的传感器，电路板，太阳能电源，堆栈式压电片堆之间的电路示意图。
具体实施方式
如图3-图5所示，一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置，包括框架和四个摩擦阻尼装置5，所述框架为矩形框架结构，包括四个首尾相连的钢板，所述四个钢板包括钢板一1，钢板二2，钢板三3和钢板四4，所述钢板的两端分别设有连接部7，所述连接部7上设有通槽8，所述连接部7呈向所述框架内突出的圆弧状，所述通槽8呈向所述框架内突出的圆弧状，所述通槽8与所述连接部7的曲率相一致，相邻两个所述钢板的所述连接部7上的通槽8相对应并通过所述摩擦阻尼装置5连接，所述摩擦阻尼装置5可沿所述通槽8滑动，所述摩擦阻尼装置5包括螺栓501和依次套接在所述螺栓501的螺杆上的摩擦阻尼垫502、堆栈式压电片堆504、螺母506；
所述堆栈式压电片堆504的外表面上还套接有电路板507和太阳能电池508，所述螺栓501穿过相邻两个所述钢板的所述连接部7，所述摩擦阻尼垫502位于相邻两个所述钢板的所述连接部7之间；
相邻两个所述钢板的所述连接部7，所述摩擦阻尼垫503和所述堆栈式压电片堆504通过所述螺栓501和所述螺母506预紧在所述螺栓501的头部与所述螺母506之间；
所述相邻两个所述钢板的所述连接部7之间还设有传感器6；
工作状态下，如图6所示，所述传感器6感知所述框架发生剪切运动，并将位移信号传递给所述电路板507，所述电路板507控制所述太阳能电池508提供给所述堆栈式压电片堆504的电量，进而控制所述堆栈式压电片堆504的形变量。
当所述框架发生剪切运动时，所述摩擦阻尼装置5将在所述通槽8内滑动，所述传感器6感知所述框架发生剪切运动，并将位移信号传递给所述电路板507，所述电路板507根据所述位移信号确定所需电压，所述电路板507控制所述太阳能电池508提供给所述堆栈式压电片堆504的电量，进而控制所述堆栈式压电片堆504的形变量；由于所述堆栈式压电片堆504通过所述螺栓501和所述螺母506的预紧作用与相邻两个所述钢板的所述连接部7紧密结合，当所述堆栈式压电片堆504发生形变时能够使相邻两个所述钢板的所述连接部7与所述摩擦阻尼垫503之间的压力发生变化，实现相邻两个所述钢板的所述连接部7与所述摩擦阻尼垫503之间摩擦力的改变，进而增加相邻两个所述钢板的所述连接部7与所述摩擦阻尼垫503之间的耗能能力；由于所述太阳能电池508提供给所述堆栈式压电片堆504的所述电量的改变能够迅速调节所述堆栈式压电片堆504的形变量，所以可以实时的调节相邻两个所述钢板的所述连接部7与所述摩擦阻尼垫503之间的摩擦阻力。框架结构相邻两钢板之间的相对位移最大可以达到15cm，所述堆栈式压电片堆504所需的输入电压量程为-150V～150V，所述堆栈式压电片堆504最大伸长量可以达到60μm，所述摩擦阻尼垫503与相邻两钢板之间的摩擦系数为0.4，产生的摩擦力能达到100kN。
所述螺栓501的头部与所述钢板之间设有垫片一502，所述螺母506与所述堆栈式压电片堆504之间设有垫片二505。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置，包括框架和四个摩擦阻尼装置，其特征在于：所述框架为矩形框架结构，包括四个首尾相连的钢板，所述钢板的两端分别设有连接部，所述连接部上设有通槽，相邻两个所述钢板的所述连接部上的所述通槽相对应并通过所述摩擦阻尼装置连接，所述摩擦阻尼装置可沿所述通槽滑动，所述摩擦阻尼装置包括螺栓和依次套接在所述螺栓的螺杆上的摩擦阻尼垫、堆栈式压电片堆、螺母；
所述堆栈式压电片堆的外表面上还套接有电路板和太阳能电池，所述螺栓穿过相邻两个所述钢板的所述连接部，所述摩擦阻尼垫位于相邻两个所述钢板的所述连接部之间；
相邻两个所述钢板的所述连接部，所述摩擦阻尼垫和所述堆栈式压电片堆通过所述螺栓和所述螺母预紧在所述螺栓的头部与所述螺母之间；
相邻两个所述钢板的所述连接部之间还设有传感器；
工作状态下，所述传感器感知所述框架发生剪切运动，并将位移信号传递给所述电路板，所述电路板控制所述太阳能电池提供给所述堆栈式压电片堆的电量，进而控制所述堆栈式压电片堆的形变量。
2.根据权利要求1所述的一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置，其特征在于：所述连接部呈向所述框架内突出的圆弧状，所述通槽呈向所述框架内突出的圆弧状，所述通槽与所述连接部的曲率相一致。
3.根据权利要求1所述的一种框架结构剪切式压电摩擦阻尼装置，其特征在于：所述螺栓的头部与所述钢板之间设有垫片一，所述螺母与所述堆栈式压电片堆之间设有垫片二。
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