CN107859195B - 一种水平位移放大装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水平位移放大装置，包括箱型梁段、齿轮组、齿轮轴、铰轴支座、高强螺栓、上齿条板、下齿条板、剪切型阻尼器；通过齿轮组将结构水平位移放大数倍传给阻尼器，能使剪切型阻尼器发挥很好的消能减震效果，适用于结构层间位移较小的剪力墙、框筒等结构抗震设计。为扩大使用范围，可将剪切型阻尼器设计用于小震或是风振，将箱型梁段设为二段耗能，用于抵抗罕遇地震。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构抗震领域，具体涉及一种水平位移放大装置。
背景技术
近年来，随着高层建筑的迅速发展，使得地震振动、风致振动等问题得到广泛的重视与研究。消能减震等被动控制技术被广泛应用于减少高层建筑在地震、风力作用下的振动响应；剪切型阻尼器是一种利用剪切变形来耗能的装置，常见的有：剪切型金属阻尼器、粘滞阻尼器等，是一种位移相关型阻尼器，主要用于减少地震响应。
剪力墙结构有很强的抗侧移刚度，故在地震及风荷载作用下结构的位移很小，但阻尼器只有在较大位移下才能够发挥良好的耗能效果，故在剪力墙、框筒等结构中，无法取得令人满意的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水平位移放大装置，本发明装置能够有效的将结构层间位移放大数倍传递给阻尼器，使剪切型阻尼器能发挥很好的消能减震效果；本发明装置还可以设二段耗能，用于抵抗罕遇地震。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水平位移放大装置，由箱型梁段1、齿轮组2、齿轮轴3、铰轴支座4、高强螺栓5、上齿条板6、下齿条板7和剪切型阻尼器8组成；齿轮组２由若干个齿轮组成，相邻的齿轮相互啮合；其中：箱型梁段1的上翼缘开有长方形孔洞，齿轮组2通过销轴3、铰轴支座4以及高强螺栓5固定在箱型梁段1上翼缘长方形孔洞内，齿轮组2最左侧齿轮在顶部与上齿条板6相啮合，上齿条板6与连梁下翼缘相连；齿轮组2最右侧齿轮在底部与下齿条板7相啮合，下齿条板7通过高强螺栓5与剪切型阻尼器8相连，剪切型阻尼器8通过高强螺栓5与箱型梁段1的下翼缘相连，箱型梁段1的下翼缘与阻尼器支撑平台相连。
本发明中，每个齿轮均为圆柱形齿轮，齿轮总数为奇数，齿轮组位于最左侧和最右侧的齿轮均为双圆柱齿轮，对于中间的齿轮，处于奇数位置的齿轮采用双圆柱齿轮或是普通齿轮，偶数位置齿轮采用普通齿轮。
本发明中，根据需要放大的位移比例位移比来选择双圆柱齿轮大小传动比，但相邻两齿轮齿数相差不宜过大，避免产生很大的支座反力，当需要增加位移比时，建议增加齿轮数。
本发明中，箱型梁段1在长度方向上刚度较剪切型阻尼器8大3倍以上，以保证齿轮组２正常工作，剪切型阻尼器8进入屈服耗能；当箱型梁段1在长度方向上刚度较剪切型阻尼器8小于3倍，对箱型梁段1进行加强。
本发明中，箱型梁段1的宽度尽量接近剪切型阻尼器8的宽度，箱型梁段1上的长方形孔洞及齿轮宽度选择尽量使铰轴支座4接近箱型梁段1腹板，对孔洞边缘进行适当加强。
本发明中，可采用两阶段设计，风荷载及小震时，剪切型阻尼器8变形耗能，在箱型梁段1内设置剪切型阻尼器8限位装置，大震时强制齿轮组1停止工作，箱型梁段1变为二段剪切耗能阻尼器。
与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：
1）本发明装置能够有效的将结构层间位移放大数倍传递给阻尼器，用于位移较小的剪力墙等结构，可以更好的发挥阻尼器消能减震效果。
2）与普通剪切型阻尼器位置相同，并不占用多余的空间。
3）本发明装置还可以设二段耗能，扩大了该装置的适用范围，可抵御不同强度水平荷载的作用。
附图说明
图1为本发明一种水平位移放大装置示意图。
图2为本发明一种水平位移放大装置正视图。
图3为本发明一种水平位移放大装置侧视图。
图4为本发明一种水平位移放大装置俯视图。
图中标号：1为箱型梁段、2为齿轮组、3为齿轮轴、4为铰轴支座、5为高强螺栓、6为上齿条板、7为下齿条板、8为剪切型阻尼器。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：如图1~4所示，为本发明一种水平位移放大装置，包括箱型梁段1、齿轮组2、齿轮轴3、铰轴支座4、高强螺栓5、上齿条板6、下齿条板7、剪切型阻尼器8；其特征在于：箱型梁段1上翼缘开有长方形孔洞，齿轮组2通过齿轮轴3、铰轴支座4以及高强螺栓5固定在箱型梁段1上翼缘孔洞内，齿轮组2最左侧齿轮在顶部与上齿条板6相啮合，齿轮组2最右侧齿轮在底部与下齿条板7相啮合，上齿条板6与连梁下翼缘相连，下齿条板7通过高强螺栓5与剪切型阻尼器8相连，剪切型阻尼器8通过高强螺栓5与箱型梁段1下翼缘相连，箱型梁段1下翼缘与阻尼器支撑平台相连。
Claims (6)
1.一种水平位移放大装置，由箱型梁段（1）、齿轮组（2）、齿轮轴（3）、铰轴支座（4）、高强螺栓（5）、上齿条板（6）、下齿条板（7）和剪切型阻尼器（8）组成；齿轮组（２）由若干个齿轮组成，相邻的齿轮相互啮合；其特征在于：箱型梁段（1）的上翼缘开有长方形孔洞，齿轮组（2）通过销轴（3）、铰轴支座（4）以及高强螺栓（5）固定在箱型梁段（1）上翼缘长方形孔洞内，齿轮组（2）最左侧齿轮在顶部与上齿条板（6）相啮合，上齿条板（6）与连梁下翼缘相连；齿轮组（2）最右侧齿轮在底部与下齿条板（7）相啮合，下齿条板（7）通过高强螺栓（5）与剪切型阻尼器（8）相连，剪切型阻尼器（8）通过高强螺栓（5）与箱型梁段（1）的下翼缘相连，箱型梁段（1）的下翼缘与阻尼器支撑平台相连。
2.根据权利要求1所述的一种水平位移放大装置，其特征在于：每个齿轮均为圆柱形齿轮，齿轮总数为奇数，齿轮组位于最左侧和最右侧的齿轮均为双圆柱齿轮，对于中间的齿轮，处于奇数位置的齿轮采用双圆柱齿轮或是普通齿轮，偶数位置齿轮采用普通齿轮。
3.根据权利要求２所述的一种水平位移放大装置，其特征在于：根据需要放大的位移比例来选择双圆柱齿轮大小，但相邻两齿轮齿数相差不宜过大，避免产生很大的支座反力，当需要增加位移比时，增加齿轮数。
4.根据权利要求1所述的一种水平位移放大装置，其特征在于：箱型梁段（1）在长度方向上刚度较剪切型阻尼器（8）大3倍以上，以保证齿轮组（２）正常工作，剪切型阻尼器（8）进入屈服耗能；当箱型梁段（1）在长度方向上刚度较剪切型阻尼器（8）小于3倍，对箱型梁段（1）进行加强。
5.根据权利要求1所述的一种水平位移放大装置，其特征在于：箱型梁段（1）的宽度接近剪切型阻尼器（8）的宽度，箱型梁段（1）上的长方形孔洞及齿轮宽度选择使铰轴支座（4）接近箱型梁段（1）腹板，对孔洞边缘进行适当加强。
6.根据权利要求1所述的一种水平位移放大装置，其特征在于：可采用两阶段设计，风荷载及小震时，剪切型阻尼器（8）变形耗能，在箱型梁段（1）内设置剪切型阻尼器（8）限位装置，大震时强制齿轮组（2）停止工作，箱型梁段（1）变为二段剪切耗能阻尼器。
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