CN106245781B - 摩擦力可调型摩擦摆滑移支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，包括：两个支座板，每个支座板的朝向另一个支座板的一侧表面形成曲面；滑动摆，滑动摆在两个支座板之间可活动，且滑动摆的相对侧壁面分别形成曲面，滑动摆设有至少一端敞开且用于容纳液压油的腔室，腔室的开口位置设有托盘以封闭腔室的开口；摩擦片，摩擦片设在托盘与支座板之间且与支座板紧贴；油箱，油箱作为油源与滑动摆相连；伺服阀，伺服阀分别与滑动摆和油箱相连以调节油箱与腔室的通断；控制器，控制器控制液压油的输入和输出以调节腔室内的油压。根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，可以根据结构响应实时连续调节摩擦力，最大程度减小地震响应，成本低、应用范围广、适应性强。

Description

摩擦力可调型摩擦摆滑移支座

技术领域

本发明涉及土木工程减隔震技术领域，更具体地，涉及一种摩擦力可调型摩擦摆滑移支座。

背景技术

目前，减隔震技术在建筑结构中已经得到了广泛应用，为提升建筑结构抵抗地震等外荷载的能力，经常在结构中增设耗能构件，作为减隔震方案的核心，消能器的性能直接影响到减隔震的效果。

常见的减震耗能构件有粘滞型阻尼器、摩擦型阻尼器和耗能支撑等，隔震耗能构件有摩擦摆和隔震垫等，摩擦阻尼器是利用两个接触物体相对发生位移时在接触面上产生的与滑移方向相反的摩擦力，将建筑物的震动能量转化成内能耗散，摩擦摆通过延长结构自振周期来避开地震的特征周期，从而显著减小结构的地震响应。然而，相关技术中的摩擦型阻尼器和摩擦摆均属于被动控制技术，属于窄带控制范畴，不能依据外部扰动的特性和结构自身的响应来实时调整自身的动力特性，控制效果受外部条件影响十分明显，适应能力有很大的局限性。

再者，由于近年来，以主动控制、半主动控制和智能控制技术为代表的新型结构振动控制技术将现代控制理论的最优控制、鲁棒控制、自适应控制和人工智能技术理念引入了建筑结构的振动控制中，可在有限能量输入的条件下，依据外部扰动和结构自身响应来连续调节控制元件，来最大限度地抑制结构的地震响应，提升耗能性能，属于宽带控制，弥补了被动控制技术存在的缺陷。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，综合考虑了隔震和消能减震的设计理念，重点结合了主动控制技术的优点，该摩擦力可调型摩擦摆滑移支座可以实时摩擦力连续调节，最大程度减小地震响应，制作成本低、应用范围广，适应性强。

根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，包括：两个间隔开布置且相对活动的支座板、滑动摆、摩擦片、油箱、伺服阀和控制器，每个所述支座板的朝向另一个所述支座板的一侧表面形成曲面，所述滑动摆在两个所述支座板之间可活动，且所述滑动摆的相对侧壁面分别形成与两个所述支座板适配的曲面，所述滑动摆设有至少一端敞开且用于容纳液压油的的腔室，所述腔室的开口位置设有托盘以封闭所述腔室的开口，所述摩擦片设在所述托盘与所述支座板之间且与所述支座板紧贴，所述油箱作为油源与所述滑动摆相连，且所述油箱内存储有液压油，所述伺服阀分别与所述滑动摆和所述油箱相连以调节所述油箱与所述腔室的通断，所述控制器分别与所述伺服阀和所述油箱相连以控制液压油的输入和输出，所述控制器控制所述伺服阀调节所述腔室内的油压以调节所述托盘和摩擦片对所述支座板施加的正压力。

根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，通过在滑动摆内设置至少一端敞开的腔室，并在腔室的开口设置与支座板紧贴的摩擦片，可以通过控制器获取输入信号，由相应的控制算法得出需要的液压油出力，从而控制油箱与伺服阀以调节液压油的输入、输出，进而调节液压油所提供正压力的大小，实现摩擦力的实时、连续可调，控制精确，显著地减小了建筑的地震响应，而且性能稳定优良，可调摩擦力将地震输入的能量转化成内能耗散，实现最优能耗，而且利用上部结构自重和滑动曲面可实现自复位效果，减小了在地震作用下建筑的残余位移，安装方便、便于拆卸，正常使用状态下无需维护，降低了加工维护成本。该摩擦力可调型摩擦摆滑移支座可实时连续调节、显著减小地震响应、制作成本低、适应性强、应用范围广。

另外，根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述滑动摆内设有油液进出油道，所述油液进出油道的两端分别与所述腔室和所述伺服阀连通。

根据本发明的一个实施例，所述腔室的两端贯通所述滑动摆的相对侧壁。

根据本发明的一个实施例，摩擦力可调型摩擦摆滑移支座还包括：两个托盘，两个所述托盘分别设在所述腔室内的两端以封闭所述腔室的两端开口，每个所述托盘与所述支座板之间设有所述摩擦片。

根据本发明的一个实施例，所述滑动摆的与所述支座板紧贴的一面设有摩擦材料涂层。

根据本发明的一个实施例，所述摩擦材料涂层与所述摩擦片由高分子耐磨材料加工而成且所述摩擦材料涂层的摩擦系数小于所述摩擦片的摩擦系数。

根据本发明的一个实施例，每个所述托盘的外边沿设有沿其周向延伸且与所述腔室的内壁紧贴的密封件。

根据本发明的一个实施例，所述滑动摆大致形成圆柱体，且所述滑动摆的两个端面分别形成相对于外周沿向外凸出的凸面。

根据本发明的一个实施例，所述腔室沿所述滑动摆的轴向延伸，所述油液进出油道沿所述滑动摆的径向延伸。

根据本发明的一个实施例，两个所述支座板的相对一侧分别设有限位装置。

根据本发明的一个实施例，每个所述限位装置分别形成环形限位装置，且所述环形限位装置的内径尺寸大于所述滑动摆的外径尺寸。

根据本发明的一个实施例，摩擦力可调型摩擦摆滑移支座还包括：进油管和出油管，所述进油管的两端分别与所述油箱的出口和所述伺服阀的进油接口相连，所述出油管的两端分别与所述油箱的进口和所述伺服阀的出油接口相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座的结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖视图；

图3是沿图2中B-B线的剖视图；；

图4是根据本发明实施例的支座板的纵向剖视图；

图5是根据本发明实施例的滑动摆的纵向剖视图；

图6是根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座的调节示意图；

图7是根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座的滑动运行示意图；

图8是根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座的滞回曲线图。

附图标记：

100：摩擦力可调型摩擦摆滑移支座；

10：支座板；10a：环形限位装置；

11：上支座板；

12：下支座板；

20：滑动摆；20a：腔室；20b：油道；

30：油箱；

40：伺服阀；41：进油管；42：出油管；

50：控制器；

60：托盘；

61：上托盘；

62：下托盘；

70：摩擦片；

71：上摩擦片；

72：下摩擦片；

80：摩擦材料涂层；

81：上摩擦材料涂层；

82：下摩擦材料涂层；

90：密封件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先结合附图1至图8具体描述根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100包括：两个间隔开布置且相对活动的支座板10、滑动摆20、摩擦片70、油箱30、伺服阀40和控制器50。

具体而言，每个支座板10的朝向另一个支座板10的一侧表面形成曲面，滑动摆20在两个支座板10之间可活动，且滑动摆20的相对侧壁面分别形成与两个支座板10适配的曲面，滑动摆20设有至少一端敞开且用于容纳液压油的的腔室20a，腔室20a的开口位置设有托盘60以封闭腔室20a的开口，摩擦片70设在托盘60与支座板10之间且与支座板10紧贴，摩擦片70设在托盘60与支座板10之间且与支座板10紧贴，油箱30作为油源与滑动摆20相连，且油箱30内存储有液压油，伺服阀40分别与滑动摆20、控制器50和油箱30相连以控制油箱30与腔室20a的通断，控制器50分别与伺服阀40和油箱30相连以输出控制信号来调节液压油的输入和输出，控制器50控制伺服阀40调节腔室20a内的油压，进而调节托盘60和摩擦片70施加于支座板10的正压力。

换言之，该摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100主要由两个间隔开布置且相对活动的支座板10、滑动摆20、摩擦片70、油箱30、伺服阀40和控制器50组成，其中，如图1所示，在本实施例中，支座板10主要由沿上下方向间隔开布置的上支座板11和下支座板12组成，两个支座板10相对的两个侧面(如图1所示的上支座板11的下表面和下支座板12的上表面)分别形成曲面，两个支座板10相背的两个侧面(如图1所示的上支座板11的上表面和下支座板12的下表面)分别形成平面，滑动摆20设置在两个支座板10之间，即滑动摆20位于上支座板11和下支座板12相对的两个曲面之间，且可以在上支座板11和下支座板12之间滑动，相配合地，滑动摆20的与上支座板11和下支座板12表面相接触的两个侧面也形成曲面。

进一步地，滑动摆20的中部设置有至少一端敞开的腔室20a，腔室20a的敞开端与上支座板11和/或下支座板12之间分别设置有摩擦片70，例如，若滑动摆20具有上端敞开的腔室20a，即该腔室20a的下端形成封闭端，腔室20a内的上部设有与上支座板11的下表面紧贴的摩擦片70，若滑动摆20具有两端敞开的腔室20a，腔室20a的两端分别设有与上摩擦片71的下表面和下摩擦片72的上表面紧贴的托盘60，摩擦片70位于托盘60和支座板10之间，两个摩擦片70封闭腔室20a的两个开口，油箱30与滑动摆20相连接，液压油存储在油箱30内，伺服阀40分别与滑动摆20、控制器50和油箱30相连，控制器50分别与伺服阀40和油箱30相连。

具体地，控制器50获取输入信号，通过控制器50相应的控制算法得出所需的液压油出力，再将控制信号传递给伺服阀40和油箱30，如需要增大液压油的出力，则由伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，用来调节液压油的输入腔室20a内，腔室20a内的油压增大，使得施加于支座板10的正压力变大，需要减小液压油的出力，则伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，从而调节液压油从腔室20a内向外输出，腔室20a内的油压减小，使得施加于支座板10的正压力减小；不需要改变液压油的出力时，伺服阀40控制油箱30与腔室20a发生断路，使得施加于支座板10的正压力保持不变。由此，通过控制器50与伺服阀40调节腔室10a内的油压，进而调节托盘60和摩擦片70施加于支座板10的正压力的大小。

需补充说明的是，通过上支座板11和下支座板12曲面的曲率半径来设计建筑物的隔震周期，可以避开场的卓越周期，以免发生共振，从而显著地减小了建筑的地震响应，进而实现结构隔震基本周期设计及滑动摩擦力的实时可调精确控制。

由此，根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100，通过在滑动摆20内设置至少一端敞开的腔室20a，并在腔室20a的开口设置与支座板10紧贴的摩擦片70，可以通过控制器50获取输入信号，由相应的控制算法得出需要的液压油出力，从而控制油箱30与腔室20a的通断以调节液压油的输入、输出，进而调节液压油所提供正压力的大小，实现摩擦力的实时、连续可调，控制精确，显著地减小了建筑的地震响应，而且性能稳定优良，可调摩擦力将地震输入的能量转化成内能耗散，实现最优能耗，而且具有自复位效果，减小了在地震作用下建筑的残余位移，安装方便、便于拆卸，正常使用状态下无需维护，降低了加工维护成本。

因此，该摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100的结构简单，可以实现摩擦力的实时、连续调节，显著地减小了地震响应，制作成本低、适应性强、应用范围广。

参照图1至图3，根据本发明的一个实施例，滑动摆20内设有油液进出油道20b，油液进出油道20b的两端分别与腔室20a和伺服阀40连通。

也就是说，液压油可以通过油液进出油道20b从腔室20a流向油箱30，也可以通过油液进出油道20b从油箱30流向腔室20a，腔室20a与油箱30通过油液进出油道20b实现导通。

具体地，油液进出油道20b的一端与腔室20a相连并导通，另一端与伺服阀40相连接，油液进出油道20b是腔室20a与伺服阀40的连接通道，需要增大液压油的出力时，则由伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，液压油通过油液进出油道20b输入腔室20a内，液压油提供的正压力变大；需要减小液压油的出力时，则伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，液压油通过油液进出油道20b从腔室20a内向外输出，液压油提供的正压力减小。

在本发明的一些具体实施方式中，腔室20a的两端贯通滑动摆20的相对侧壁。具体地，如图2、图3和图5所示，腔室20a位于滑动摆20的中部，腔室20a沿竖直方向(如图2所示的上下方向)延伸，且腔室20a的两端敞开形成两个开口，便于在上支座板11与滑动摆20之间和下支座板12与滑动摆20之间分别设置上摩擦片71和下摩擦片72，这样在腔室20a内容纳有液压油时，可以同时对上摩擦片71和下摩擦片72施加可调的正压力，通过支座板的相对滑动产生滑动摩擦力，使得该滑动摩擦力连续可调。

其中，摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100的托盘60包括两个，两个托盘60分别设在腔室20a内的两端以封闭腔室20a的两端开口，每个托盘60与支座板10之间设有摩擦片70。

如图2和图6所示，在摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100上还设置有两个托盘60，两个托盘60分别位于腔室20a与摩擦片70之间，即上托盘61位于腔室20a与上摩擦片71之间，下托盘62位于腔室20a与下摩擦片72之间，从而封闭腔室20a的两个开口，使腔室20a形成封闭的腔室20a，两个托盘60分别部分包围在上摩擦片71和下摩擦片72上，从而分别将腔室20a与上摩擦片71和下摩擦片72隔离开来。

参照图2、图5和图6，有利地，滑动摆20的与支座板10紧贴的一面设有摩擦材料涂层80，即在滑动摆20与上支座板11相互接触的表面设置有上摩擦材料涂层81，在滑动摆20与下支座板12相互接触的表面设置有下摩擦材料涂层82，支座板10与摩擦材料涂层80保持紧密接触，由液压油可调节摩擦片70的正压力。

有利地，摩擦材料涂层80与摩擦片70由高分子耐磨材料加工而成且摩擦材料涂层80的摩擦系数小于摩擦片70的摩擦系数。

换句话说，摩擦材料涂层80与摩擦片70均采用高分子耐磨材料，上摩擦材料涂层81和下摩擦材料涂层82采用摩擦系数小且稳定的摩擦材料，而上摩擦片71与下摩擦片72采用摩擦系数大且稳定的摩擦材料，从而保证分别与上支座板11和下支座板12紧密接触，使摩擦材料涂层80、摩擦片70与支座板10之间的滑动摩擦力可调。

由此，在滑动摆20表面设置了低摩擦系数的摩擦材料涂层80，可以尽可能消除滑动摆20与支座板10之间的滑动摩擦力，即用于地震能量耗散的摩擦力主要由高摩擦系数的摩擦片70与支座板10的相对滑动来提供，概念清晰，易于进行摩擦力的精确控制与设计。

此外，每个托盘60的外边沿设有沿其周向延伸且与腔室20a的内壁紧贴的密封件90，即上托盘61和下托盘62与腔室20a内壁之间设有沿着其周向延伸且紧密接触的密封件90，密封件90分别对腔室20a的两个开口进行密封，防止腔室20a中的液压油由开口缝隙渗出腔室20a外，避免影响摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100的性能。

在本实施例中，滑动摆20大致形成圆柱体，且滑动摆20的两个端面分别形成相对于外周沿向外凸出的凸面。

具体地，如图2和图5所示，滑动摆20大体呈圆柱体状，且滑动摆20的中心线沿着图2和图5中上下方向延伸，滑动摆20中部的厚度大于两端的厚度，即滑动摆20的形状类似于凸透镜，中部较厚，沿着径向延伸的方向边缘逐渐变薄，该形状与上支座和下支座形成的曲面相配合，便于滑动摆20在上支座和下支座之间滑动，实现减小地震相应的功能。

如图3所示，腔室20a沿滑动摆20的轴向延伸，油液进出油道20b沿滑动摆20的径向延伸，腔室20a位于滑动摆20的中部，油液进出油道20b沿着滑动摆20径向方向延伸，一端延伸至滑动摆20的边缘，另一端延伸至腔室20a内，液压油可以通过油液进出油道20b输入腔室20a内，即需要增大液压油的出力时，液压油通过油液进出油道20b输入腔室20a内，油压增大，液压油提供的正压力变大；需要减小液压油的出力时，液压油通过油液进出油道20b从腔室20a内向外输出，油压减小，液压油提供的正压力减小，实现实时可调液压油正压力的大小，进而调节滑动摩擦力的大小。

另外，两个支座板10的相对一侧分别设有限位装置，具体地，上支座板11的朝向下支座板12的侧面的外侧边缘设置有限位装置，限位装置沿着上支座板11的周向方向延伸布置，下支座板12的朝向上支座板11的侧面的外侧边缘也设有限位装置，该限位装置可以沿着下支座板12的周向方向延伸布置，上支座板11上的限位装置与下支座板12上的限位装置朝向相对，可以防止滑动摆20在滑动过程中、从上支座板11与下支座板12之间滑出。

优选地，每个限位装置分别形成环形限位装置10a，且环形限位装置10a的内径尺寸大于滑动摆20的外径尺寸。

如图2、图3和图5所示，上支座板11上的限位装置沿着上支座板11的周向延伸形成环形限位装置10a，下支座板12上的限位装置沿着下支座板12的周向延伸形成环形限位装置10a，每个环形限位装置10a的内径尺寸大于滑动摆20的外径尺寸，给滑动摆20在上支座板11与下支座板12的之间的活动留出空间，便于滑动摆20在上支座板11与下支座板12的之间滑动。

在本发明的一些具体实施方式中，摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100还包括：进油管41和出油管42，进油管41的两端分别与油箱30的出口和伺服阀40的进油接口相连，出油管42的两端分别与油箱30的进口和伺服阀40的出油接口相连。

具体地，进油管41的一端与油箱30的出口连接，另一端与伺服阀40的进油接口相连，出油管42的一端与油箱30的进口连接，另一端与伺服阀40的出油接口相连。需要增大液压油的出力，则由伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，液压油由油箱30通过进油管41，经过进油接口达到油液进出油道20b，进入腔室20a内，随着液压油不断地向腔室20a内输入，液压油提供的正压力逐渐变大，直至达到所需正压力，然后伺服阀40控制进油接口关闭，切断油箱30与腔室20a的通路。

需要减小液压油的出力时，则伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，液压油由腔室20a经过油液进出油道20b穿过出油接口，通过出油管42进入油箱30内，将液压油从腔室20a输出到油箱30中，随着液压油不断地从腔室20a内输出，液压油提供的正压力逐渐减小，达到所需正压力时，然后伺服阀40控制出油接口关闭，切断油箱30与腔室20a的通路。

不需要改变液压油的出力时，伺服阀40控制油箱30与腔室20a发生断路，液压油的正压力保持不变，通过控制器50与伺服阀40可以调节液压油所提供正压力的大小。

利用液压油的出力提供摩擦片70与支座板10之间的可调正压力，在地震中摩擦片70与支座板10发生相对滑动时，两者之间的可调摩擦力将地震输入能量转化成内能耗散，可根据上支座板11的响应对摩擦力进行调节来实现最优耗能。

需要说明的是，任何能够实现该摩擦力连续可调的结构形式，例如本发明实施例的伺服阀40可由其他控制阀替代，通过改变伺服阀40、摩擦片70的数量、控制器50类型来实现摩擦力连续可调的结构形式等都属于本发明的保护范围之内。

如图8所示，为滑动摆20与支座板10之间滑动摩擦力F与支座板10相对位移x的相关曲线，当液压油出力增加时，图8所示的向上的箭头表示摩擦片70与支座板10之间的正压力增大，滑动摩擦力增大，使得恢复力F增大，即滞回曲线所包络面积增加，阻尼耗能增大；当液压油出力减小时，图8所示的向下的箭头表示摩擦片70与支座板10之间的正压力减小，滑动摩擦力减小，使得恢复力F减小，即滞回曲线所包络面积减小，阻尼耗能降低；即可实现滑动摩擦力和耗能性能的连续调节。

滑动摩擦力的正压力主要由液压油的出力进行控制，液压油的出力根据地震响应由控制器50的相应控制算法计算得出，使得上支座板11、下支座板12与上摩擦片71、下摩擦片72之间始终保持可靠接触，与相关技术中的摩擦摆支座相比，本发明实施例中的滑动摩擦力在地震作用下可实时、连续调节，达到性能最优，且保持稳定。

需要进一步说明的是，摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100主要采用钢材、复合摩擦材料，液压油等，无需特殊材料，与一般的磁流变弹性体隔震支座和带有磁流变阻尼器的组合隔震支座相比，大大降低了单个智能隔震支座的生产成本，便于在结构抗震领域大量推广使用，即制作成本低，易于进行工程推广。

摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100与传统摩擦摆具有相似的施工、安装及更换方法，安装方便、便于拆卸，正常使用状态下无需维护，在经历小震、中震后无需更换，一旦支座发生破坏，可及时更换，使得主体结构尽快恢复使用，符合“功能可恢复”的理念。

下面具体描述根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100的工作过程。

根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100包括支座板10、滑动摆20、摩擦片70、油箱30、伺服阀40、控制器50、托盘60、进油管41和出油管42。

其中，支座板10由上支座板11和下支座板12构成。上支座板11与下支座板12相对设置，上支座板11与下支座板12相对的侧面分别形成曲面，上支座板11与下支座板12相对的侧面的外边缘分别设置有相对布置的限位装置，每个限位装置分别形成沿着上支座板11与下支座板12周向延伸环形限位装置10a，上支座板11与下支座板12之间设有可活动的滑动摆20，滑动摆20大致呈圆柱体状，且滑动摆20的与上支座板11与下支座板12相对的两个侧面分别形成与上支座板11的下表面和下支座板12的上表面适配的曲面，

进一步地，滑动摆20的中部设置有沿其轴向延伸且两端贯通的腔室20a，腔室20a的每个开口内分别设置有摩擦片70和托盘60，摩擦片70位于托盘60与支座板10之间，每个托盘60封闭腔室20a的开口，摩擦片70与支座板10紧密接触，在滑动摆20与支座板10之间设置有摩擦材料涂层80。

此外，滑动摆20上还设置有沿其径向延伸的油液进出油道20b，油液进出油道20b的一端与腔室20a导通，油液进出油道20b的另一端与伺服阀40相连，伺服阀40与油箱30通过进油管41和出油管42相连接，进油管41的两端分别与油箱30的出口和伺服阀40的进油接口相连，出油管42的两端分别与油箱30的进口和伺服阀40的出油接口相连，控制器50与伺服阀40和油箱30相连接。

控制器50获取输入信号，通过控制器50相应的控制算法得出所需的液压油出力，再将控制信号输出传递给伺服阀40和油箱30，如控制信号要求增大液压油的出力，则由伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，液压油由油箱30通过进油管41，由进油接口经过油液进出油道20b，进入腔室20a内，将液压油从油箱30输入到腔室20a中，随着液压油不断地向腔室20a内输入，液压油提供的正压力逐渐变大，直至达到所需正压力，伺服阀40控制进油接口关闭，切断油箱30与腔室20a的通路。

控制信号要求减小液压油的出力时，则伺服阀40控制油箱30与腔室20a导通，液压油由腔室20a经过油液进出油道20b穿过出油接口，通过出油管42进入油箱30内，将液压油从腔室20a输出到油箱30中，随着液压油不断地从腔室20a内输出，液压油提供的正压力逐渐减小，达到所需正压力时，伺服阀40控制出油接口关闭，切断油箱30与腔室20a的通路。

控制信号不要求改变液压油的出力时，伺服阀40控制油箱30与腔室20a断路，液压油的正压力保持不变，因此，通过控制器50与伺服阀40可以控制调节液压油所提供正压力的大小，进而实时连续对滑动摩擦力进行调节。

综合来说，摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100属于土木工程结构减隔震技术和主动控制技术(即控制器50和伺服阀40控制液压油的出力)的交叉领域，综合考虑了隔震和消能减震的设计理念，具体涉及一种建筑结构工程用耗能构件，特别指一种用于减隔震耗能的可调金属阻尼器，在控制结构隔震周期的同时，通过可调滑动摩擦力实现最优耗能。

通过结合主动控制技术，使得摩擦力能够连续可调可使摩擦摆具有自适应的阻尼，即阻尼在一个可计算和可控制的幅值下进行调节，实现了可调节耗能，适应性更强，能够提供一个多级性能目标和多级地震动优化的隔震系统，具有更广泛的应用前景，可实现减隔震领域的重大突破。通过延长结构的自振周期，来减小结构的地震响应，通过滑动摩擦实现耗能，通过施加稳定连续可调的摩擦力，使得结构在多遇地震下获得可调起滑摩擦力，在罕遇地震下，根据结构实际的地震响应，实现可调附加阻尼来耗散地震能量，实现对建筑结构地震响应的鲁棒和最优控制。

该摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100，打破了传统隔震和减震设计分离的思路，结合了主动控制技术，综合了隔震设计增加结构基本周期、减震结构增加附加阻尼比、主动控制技术连续可调性的优点。构造上，除了采用结构施加在滑移支座上的重力所提供的摩擦片70与连接板曲面的摩擦压力外，通过控制器50控制液压油出力，来实现摩擦片70与支座板10之间的可调摩擦力，主要通过可调摩擦力来实现最优摩擦耗能。同时，通过滑动摆20沿设计曲面滑动来实现隔震结构基本周期的控制。

此外，在发生地震时，高层建筑会产生较大的倾覆弯矩，从而引起底部柱轴力发生较大的变化，传统摩擦摆依靠上部柱轴力作为正压力产生摩擦力进行耗能，耗能性能不够稳定，本发明在上部柱轴力发生变化时，即上部结构发生轻微抬起的时候，通过液压油提供的可调正压力可使支座板10与摩擦片70保持紧密接触，并且根据震动响应由控制器50计算得到最优的液压油出力，提供可调的正压力，以产生合理稳定的摩擦力进行耗能，可以有效地用于高层建筑隔震，扩大了摩擦摆支座在高层建筑中的使用范围。

通过调节上支座板11和下支座板12的曲率半径来设计隔震周期，利用主动控制技术，通过调节液压油出力可实时调节滑动摩擦力，进而可以根据震动响应来调节滑移支座在多遇地震下的起滑摩擦力和罕遇地震下的附加阻尼，即阻尼在一个可计算和可控制的幅值下进行调节，能够提供一个多级性能目标和多级地震动优化的隔震系统，与传统摩擦摆相比，设计灵活，适应性强。

利用主动控制技术不仅使得摩擦力连续可调，可根据上部结构响应进行调节来实现最优的耗能性能，具有更强的鲁棒性和适应性，在结构自重作用下具有自复位效果，有效减小地震作用下的建筑的残余位移，使建筑可尽快恢复正常使用，能实现震后“功能可恢复”的理念,结构新颖合理，易于加工，使用方便，具有良好的变形和耗能能力，可以有效提高建筑结构的减隔震性能，更可用于高层建筑隔震，具有广阔的市场应用和推广前景。

由此，通过在滑动摆20内设置至少一端敞开的腔室20a，并在腔室20a的开口设置与支座板10紧贴的摩擦片70，可以通过控制器50获取输入信号，由相应的控制算法得出需要的液压油出力，从而控制油箱30与腔室20a的通断以调节液压油的输入、输出，进而调节液压油所提供正压力的大小，实现摩擦力的实时、连续可调，控制精确，显著地减小了建筑的地震响应，而且性能稳定优良，可调摩擦力将地震输入的能量转化成内能耗散，实现最优能耗，可有效地消除滑动摆20与支座板10之间的滑动摩擦力，具有自复位效果，减小了在地震作用下建筑的残余位移，安装方便、便于拆卸，正常使用状态下无需维护，降低了加工维护成本。该摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100可实时连续调节、显著减小地震响应、制作成本低、适应性强、应用范围广。

根据本发明实施例的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，包括：

两个间隔开布置且相对活动的支座板，每个所述支座板的朝向另一个所述支座板的一侧表面形成曲面；

滑动摆，所述滑动摆在两个所述支座板之间可活动，且所述滑动摆的相对侧壁面分别形成与两个所述支座板适配的曲面，所述滑动摆设有至少一端敞开且用于容纳液压油的腔室，所述腔室的开口位置设有托盘以封闭所述腔室的开口，所述滑动摆内设有油液进出油道；

摩擦片，所述摩擦片设在所述托盘与所述支座板之间且与所述支座板紧贴；

油箱，所述油箱作为油源与所述滑动摆相连，且所述油箱通过所述油液进出油道与所述腔室相连通，所述油箱内存储有液压油；

伺服阀，所述伺服阀分别与所述滑动摆和所述油箱相连以调节所述油箱与所述腔室的通断；

控制器，所述控制器分别与所述伺服阀和所述油箱相连以控制液压油的输入和输出，所述控制器输出控制信号控制所述伺服阀调节所述腔室内的油压以调节所述托盘和所述摩擦片对所述支座板施加的正压力。

2.根据权利要求1所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述油液进出油道的两端分别与所述腔室和所述伺服阀连通。

3.根据权利要求1所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述腔室的两端贯通所述滑动摆的相对侧壁。

4.根据权利要求3所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述托盘包括两个，两个所述托盘分别设在所述腔室内的两端以封闭所述腔室的两端开口，每个所述托盘与所述支座板之间设有所述摩擦片。

5.根据权利要求4所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述滑动摆的与所述支座板紧贴的一面设有摩擦材料涂层。

6.根据权利要求5所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述摩擦材料涂层与所述摩擦片由高分子耐磨材料加工而成且所述摩擦材料涂层的摩擦系数小于所述摩擦片的摩擦系数。

7.根据权利要求4所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，每个所述托盘的外边沿设有沿其周向延伸且与所述腔室的内壁紧贴的密封件。

8.根据权利要求2所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述滑动摆形成圆柱体，且所述滑动摆的两个端面分别形成相对于外周沿向外凸出的凸面。

9.根据权利要求8所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，所述腔室沿所述滑动摆的轴向延伸，所述油液进出油道沿所述滑动摆的径向延伸。

10.根据权利要求8所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，两个所述支座板的相对一侧分别设有限位装置。

11.根据权利要求10所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，每个所述限位装置分别形成环形限位装置，且所述环形限位装置的内径尺寸大于所述滑动摆的外径尺寸。

12.根据权利要求1所述的摩擦力可调型摩擦摆滑移支座，其特征在于，还包括：进油管和出油管，所述进油管的两端分别与所述油箱的出口和所述伺服阀的进油接口相连，所述出油管的两端分别与所述油箱的进口和所述伺服阀的出油接口相连。