CN109098304A - 放大位移型摩擦阻尼器及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放大位移型摩擦阻尼器，包括顶板与基座，所述顶板与基座之间间隔设置有若干组摩擦腹板，所述摩擦腹板包含相互交叉设置的第一摩擦斜腹杆与第二摩擦斜腹杆；本发明还涉及一种放大位移型摩擦阻尼器的装配方法。本发明不仅结构设计简单、合理，装配方便，便于震后拆卸更换，而且通过增大有效位移s和充分利用摩擦面间的接触压力来更好地发挥耗能功能，具有广阔的应用前景。

Description

放大位移型摩擦阻尼器及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种放大位移型摩擦阻尼器及其装配方法。

背景技术

摩擦阻尼器是一种利用摩擦机制实现耗能，构造简单、制作方便的减震装置。摩擦阻尼器的耗能机理是：阻尼器在外荷载作用下发生滑移或变形，通过摩擦将地震能量转化为热能，同时结构变形后自振周期增大，地震作用减小，从而达到降低结构地震反应的目的。目前研究开发的摩擦阻尼器主要有：PaII 摩擦阻尼器、Sunito - me摩擦阻尼器、摩擦剪切铰阻尼器、滑移型长孔螺栓节点阻尼器、T 形芯板摩擦阻尼器、拟粘滞摩擦阻尼器、多级摩擦阻尼器以及一些摩擦复合耗能器。这些摩擦阻尼器均具有较好的库仑特性，摩擦耗能效果明显。但传统摩擦阻尼器的缺点是其所期望的摩擦系数会因为长期的静接触发生改变，摩擦循环次数也会急剧地降低阻尼器的摩擦系数，使得摩擦装置发生退化，工作性能降低。

摩擦阻尼器为位移型阻尼器，耗能能量公式，其中为摩擦系数，为摩擦面间的接触压力，s为有效位移。传统摩擦阻尼器的有效位移通常为连接点的相对位移，故阻尼器宜设置在结构相对变形较大的位置。若结构相对变形小，阻尼器因位移小而不能有效发挥其耗能功能。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种放大位移型摩擦阻尼器及其装配方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种放大位移型摩擦阻尼器，包括顶板与基座，所述顶板与基座之间间隔设置有若干组摩擦腹板，所述摩擦腹板包含相互交叉设置的第一摩擦斜腹杆与第二摩擦斜腹杆。

进一步的，所述顶板包含上翼板，所述上翼板的底面间隔布置有若干个矩形摩擦腹板，所述矩形摩擦腹板上开设有条形孔。

进一步的，所述基座包含弧形体，所述弧形体的内凹面间隔布置有若干个弧形摩擦腹板，所述弧形摩擦腹板上开设有弧形孔。

进一步的，所述第一摩擦斜腹杆包含从上到下顺序设置的第一上U形紧固件、第一腹杆以及第一下U形紧固件，所述第一上U形紧固件上开设有第一上螺栓孔，高强螺栓穿过所述第一上螺栓孔、条形孔后将第一上U形紧固件与矩形摩擦腹板连接在一起；所述第一下U形紧固件上开设有第一下螺栓孔，高强螺栓穿过所述第一下螺栓孔、弧形孔后将第一下U形紧固件与弧形摩擦腹板连接在一起。

进一步的，所述第二摩擦斜腹杆包含从上到下顺序设置的第二上U形紧固件、第二腹杆以及第二下U形紧固件，所述第二上U形紧固件上开设有第二上螺栓孔，高强螺栓穿过所述第二上螺栓孔、条形孔后将第二上U形紧固件与矩形摩擦腹板连接在一起；所述第二下U形紧固件上开设有第二下螺栓孔，高强螺栓穿过所述第二下螺栓孔、弧形孔后将第二下U形紧固件与弧形摩擦腹板连接在一起。

进一步的，所述第一腹杆的中部开设有第一中部螺栓孔，所述第二腹杆的中部开设有第二中部螺栓孔，高强螺栓穿过所述第一中部螺栓孔、第二中部螺栓孔后将第一腹杆与第二腹杆连接在一起。

进一步的，所述顶板的底面为摩擦面A，所述矩形摩擦腹板的底面为摩擦面A´，所述矩形摩擦腹板的侧面为摩擦面B，所述第一上U形紧固件的顶面为摩擦面a1，所述第一上U形紧固件的内底面为摩擦面a1´，所述第一上U形紧固件的内侧面为摩擦面b1，所述第二上U形紧固件的顶面为摩擦面a2，所述第二上U形紧固件的内底面为摩擦面a2´，所述第二上U形紧固件的内侧面为摩擦面b2，所述摩擦面A与摩擦面a1、摩擦面a2相配合，所述摩擦面A´与摩擦面a1´、摩擦面a2´相配合，所述摩擦面B与摩擦面b1、摩擦面b2相配合；所述弧形体的内凹面为摩擦面C，所述弧形摩擦腹板的内凹面为摩擦面C´，所述弧形摩擦腹板的侧面为摩擦面D，所述第一下U形紧固件的底面为摩擦面c1，所述第一下U形紧固件的内顶面为摩擦面c1´，所述第一下U形紧固件的内侧面为摩擦面d1，所述第二下U形紧固件的底面为摩擦面c2，所述第二下U形紧固件的内顶面为摩擦面c2´，所述第二下U形紧固件的内侧面为摩擦面d2，所述摩擦面C与摩擦面c1、摩擦面c2相配合，所述摩擦面C´与摩擦面c1´、摩擦面c2´相配合，所述摩擦面D与摩擦面d1、摩擦面d2相配合；所述第一腹杆面向第二腹杆的面为摩擦面E，所述第二腹杆面向第一腹杆的面为摩擦面e，所述摩擦面E与摩擦面e相配合。

进一步的，所述第一摩擦斜腹杆与水平线的夹角为45~60度，所述第二摩擦斜腹杆与水平线的夹角为120~145度。

进一步的，所述上翼板的两端均开设有上翼板螺栓孔，高强螺栓穿过所述上翼板螺栓孔将上翼板经与目标结构A连接在一起；所述弧形体的底部设置有下翼板，所述下翼板的两端均开设有下翼板螺栓孔，高强螺栓穿过所述下翼板螺栓孔将下翼板经与目标结构B连接在一起。

一种放大位移型摩擦阻尼器的装配方法，包括上述任意一项所述的放大位移型摩擦阻尼器，包含以下步骤：

步骤S1：预制尺寸相匹配的顶板、基座以及若干组摩擦腹板；

步骤S2：每组摩擦腹板中的第一摩擦斜腹杆与第二摩擦斜腹杆均相互交叉连接，所述第一摩擦斜腹杆连接顶板与基座，所述第二摩擦斜腹杆连接顶板与基座。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明的耗能机理是通过增大有效位移s和增加摩擦面数量，充分利用摩擦面间的接触压力来达到更好的耗能效果，当本发明发生变形时，第一摩擦斜腹杆、第二摩擦斜腹杆会与顶板、基座产生摩擦力与相对位移，增大有效位移s是实际相对位移的倍，大幅强化了耗能能力；（2）本发明随着结构振动有效位移s的增加，摩擦力随着第一摩擦斜腹杆、第二摩擦斜腹杆受力增大而增大，克服了传统摩擦阻尼器的摩擦力随着结构变形的增大而减少，或不随结构变形而改变的缺点，因此耗能能力大幅增加。（3）本发明结构设计简单、合理，施工方便，易于拆装，便于检修和震后更换。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图。

图2为本发明实施例顶板的主视示意图。

图3为本发明实施例顶板的侧视示意图。

图4为本发明实施例顶板的俯视示意图。

图5为本发明实施例基座的主视示意图。

图6为本发明实施例基座的侧视示意图。

图7为本发明实施例基座的俯视示意图。

图8为本发明实施例第一摩擦斜腹杆的主视示意图。

图9为本发明实施例第一摩擦斜腹杆的侧视示意图。

图10为本发明实施例第一摩擦斜腹杆的俯视示意图。

图11为本发明实施例第二摩擦斜腹杆的主视示意图。

图12为本发明实施例第二摩擦斜腹杆的侧视示意图。

图13为本发明实施例第二摩擦斜腹杆的俯视示意图。

图14为本发明实施例第一摩擦斜腹杆与第二摩擦斜腹杆的主视示意图。

图中：

1-顶板，101-上翼板，102-矩形摩擦腹板，103-条形孔，104-上翼板螺栓孔，2-基座，201-弧形体，202-弧形摩擦腹板，203-弧形孔，204-下翼板，205-下翼板螺栓孔，3-第一摩擦斜腹杆，301-第一上U形紧固件，302-第一腹杆，303-第一下U形紧固件，304-第一上螺栓孔，305-第一下螺栓孔，306-第一中部螺栓孔，4-第二摩擦斜腹杆，401-第二上U形紧固件，402-第二腹杆，403-第二下U形紧固件，404-第二上螺栓孔，405-第二下螺栓孔，406-第二中部螺栓孔；5-高强螺栓；

A-摩擦面A，A´-摩擦面A´，B-摩擦面B，a1-摩擦面a1，a1´-摩擦面a1´，b1-摩擦面b1，a2-摩擦面a2，a2´-摩擦面a2´，b2-摩擦面b2，C-摩擦面C，C´-摩擦面C´，D-摩擦面D，c1-摩擦面c1，c1´-摩擦面c1´，d1-摩擦面d1，c2-摩擦面c2，c2´-摩擦面c2´，d2-摩擦面d2，E-摩擦面E，e-摩擦面e。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~14所示，一种放大位移型摩擦阻尼器，包括顶板1与基座2，所述顶板1与基座2之间间隔设置有若干组摩擦腹板，所述摩擦腹板包含相互交叉设置的第一摩擦斜腹杆3与第二摩擦斜腹杆4。

在本发明实施例中，所述顶板1包含上翼板101，所述上翼板101的底面间隔布置有若干个矩形摩擦腹板102，所述矩形摩擦腹板102上开设有条形孔103。

在本发明实施例中，所述基座2包含弧形体201，所述弧形体201的内凹面间隔布置有若干个弧形摩擦腹板202，所述弧形摩擦腹板202上开设有弧形孔203。

在本发明实施例中，所述第一摩擦斜腹杆3包含从上到下顺序设置的第一上U形紧固件301、第一腹杆302以及第一下U形紧固件303，所述第一上U形紧固件301上开设有第一上螺栓孔304，高强螺栓穿过所述第一上螺栓孔304、条形孔103后将第一上U形紧固件301与矩形摩擦腹板102连接在一起；所述第一下U形紧固件303上开设有第一下螺栓孔305，高强螺栓穿过所述第一下螺栓孔305、弧形孔203后将第一下U形紧固件303与弧形摩擦腹板202连接在一起。

在本发明实施例中，所述第二摩擦斜腹杆4包含从上到下顺序设置的第二上U形紧固件401、第二腹杆402以及第二下U形紧固件403，所述第二上U形紧固件401上开设有第二上螺栓孔404，高强螺栓穿过所述第二上螺栓孔404、条形孔103后将第二上U形紧固件401与矩形摩擦腹板102连接在一起；所述第二下U形紧固件403上开设有第二下螺栓孔405，高强螺栓穿过所述第二下螺栓孔405、弧形孔203后将第二下U形紧固件403与弧形摩擦腹板202连接在一起。

在本发明实施例中，所述第一腹杆302的中部开设有第一中部螺栓孔306，所述第二腹杆402的中部开设有第二中部螺栓孔406，高强螺栓穿过所述第一中部螺栓孔306、第二中部螺栓孔406后将第一腹杆302与第二腹杆402连接在一起。

在本发明实施例中，所述顶板1的底面为摩擦面A，所述矩形摩擦腹板102的底面为摩擦面A´，所述矩形摩擦腹板102的侧面为摩擦面B，所述第一上U形紧固件301的顶面为摩擦面a1，所述第一上U形紧固件301的内底面为摩擦面a1´，所述第一上U形紧固件301的内侧面为摩擦面b1，所述第二上U形紧固件401的顶面为摩擦面a2，所述第二上U形紧固件401的内底面为摩擦面a2´，所述第二上U形紧固件401的内侧面为摩擦面b2，所述摩擦面A与摩擦面a1、摩擦面a2相配合，所述摩擦面A´与摩擦面a1´、摩擦面a2´相配合，所述摩擦面B与摩擦面b1、摩擦面b2相配合；所述弧形体201的内凹面为摩擦面C，所述弧形摩擦腹板202的内凹面为摩擦面C´，所述弧形摩擦腹板202的侧面为摩擦面D，所述第一下U形紧固件303的底面为摩擦面c1，所述第一下U形紧固件303的内顶面为摩擦面c1´，所述第一下U形紧固件303的内侧面为摩擦面d1，所述第二下U形紧固件403的底面为摩擦面c2，所述第二下U形紧固件403的内顶面为摩擦面c2´，所述第二下U形紧固件403的内侧面为摩擦面d2，所述摩擦面C与摩擦面c1、摩擦面c2相配合，所述摩擦面C´与摩擦面c1´、摩擦面c2´相配合，所述摩擦面D与摩擦面d1、摩擦面d2相配合；所述第一腹杆302面向第二腹杆402的面为摩擦面E，所述第二腹杆402面向第一腹杆302的面为摩擦面e，所述摩擦面E与摩擦面e相配合；上述所有摩擦面均由表面喷砂处理技术得到。

在本发明实施例中，所述第一摩擦斜腹杆3与水平线的夹角为45~60度，所述第二摩擦斜腹杆4与水平线的夹角为120~145度，所述第一摩擦斜腹杆3与第二摩擦斜腹杆4对称设置，优选的，所述第一摩擦斜腹杆3与水平线的夹角为60度，所述第二摩擦斜腹杆4与水平线的夹角为120；优选的，所述第一摩擦斜腹杆3与第二摩擦斜腹杆4呈X字形状布置。

在本发明实施例中，所述上翼板101的两端均开设有上翼板螺栓孔104，高强螺栓穿过所述上翼板螺栓孔104将上翼板101经与目标结构A连接在一起；所述弧形体201的底部设置有下翼板204，所述下翼板204的两端均开设有下翼板螺栓孔205，高强螺栓穿过所述下翼板螺栓孔205将下翼板204经与目标结构B连接在一起。

在本发明实施例中，所述顶板1、基座2、第一摩擦斜腹杆3以及第二摩擦斜腹杆4均采用Q345制成。

在本发明实施例中，一种放大位移型摩擦阻尼器的装配方法，包括上述任意一项所述的放大位移型摩擦阻尼器，包含以下步骤：

步骤S1：预制尺寸相匹配的顶板1、基座2以及若干组摩擦腹板；

步骤S2：每组摩擦腹板中的第一摩擦斜腹杆3与第二摩擦斜腹杆4均相互交叉连接，所述第一摩擦斜腹杆3连接顶板1与基座2，所述第二摩擦斜腹杆4连接顶板1与基座2。

在本发明实施例中，高强螺栓穿过所述第一上螺栓孔304、条形孔103后将第一上U形紧固件301与矩形摩擦腹板102连接在一起、再用螺母锁紧，高强螺栓穿过所述第一下螺栓孔305、弧形孔203后将第一下U形紧固件303与弧形摩擦腹板202连接在一起、再用螺母锁紧，高强螺栓穿过所述第二上螺栓孔404、条形孔103后将第二上U形紧固件401与矩形摩擦腹板102连接在一起、再用螺母锁紧，高强螺栓穿过所述第二下螺栓孔405、弧形孔203后将第二下U形紧固件403与弧形摩擦腹板202连接在一起、再用螺母锁紧高强螺栓穿过所述第一中部螺栓孔306、第二中部螺栓孔406后将第一腹杆302与第二腹杆402连接在一起、再用螺母锁紧；高强螺栓穿过所述上螺栓孔104将上翼板101经与目标结构A连接在一起、再用螺母锁紧，高强螺栓穿过所述下螺栓孔205将下翼板204经与目标结构B连接在一起、再用螺母锁紧；所述矩形摩擦腹板102、弧形摩擦腹板202以及摩擦腹板一一对应设置。

在本发明实施例中，在没有地震作用的正常使用阶段，释放阻尼器沿纵桥向的约束，避免结构出现不利内力；当荷载超过限值时，本放大位移型摩擦阻尼器发生变形，所述摩擦面A与摩擦面a1、摩擦面a2之间、所述摩擦面A´与摩擦面a1´、摩擦面a2´之间、所述摩擦面B与摩擦面b1、摩擦面b2之间、所述摩擦面C与摩擦面c1、摩擦面c2之间、所述摩擦面C´与摩擦面c1´、摩擦面c2´之间、所述摩擦面D与摩擦面d1、摩擦面d2之间、所述摩擦面E与摩擦面e之间均会产生相对位移及摩擦力，所述第一摩擦斜腹杆3、第二摩擦斜腹杆4、矩形摩擦腹板102、弧形摩擦腹板202均为五个一一相对设置，此时中的n为5，本放大位移型摩擦阻尼器有效相对位移s是实际相对位移的倍，大幅强化了耗能能力；所述摩擦面A与摩擦面a1之间的接触压力、所述摩擦面A´与摩擦面a1´之间的接触压力均由第一摩擦斜腹杆3的竖向力提供，所述摩擦面A与摩擦面a2之间的接触压力、所述摩擦面A´与摩擦面a2´之间的接触压力由第二摩擦斜腹杆4的竖向力提供；所述摩擦面B与摩擦面b1之间的摩擦力由第一摩擦斜腹杆3的水平力提供，所述摩擦面B与摩擦面b2的之间的摩擦力直接由摩擦斜腹杆的水平力提供；所述摩擦面C、摩擦面c1、摩擦面C´、摩擦面c1´与第一摩擦斜腹杆3始终垂直，所述第一摩擦斜腹杆3的作用力直接提供所述摩擦面C、摩擦面c1、摩擦面C´、摩擦面c1´的接触压力，所述摩擦面C、摩擦面c2、摩擦面C´、摩擦面C2´与第二摩擦斜腹杆4始终垂直，所述第二摩擦斜腹杆4的作用力直接提供所述摩擦面C、摩擦面c2、摩擦面C´、摩擦面c2´的接触压力；摩擦面D、摩擦面d1、摩擦面d2、摩擦面E以及摩擦面e均由高强螺栓的紧栓力提供接触压力；随着本放大位移型摩擦阻尼器振动位移的增加，摩擦力随着第一摩擦斜腹杆3、第二摩擦斜腹杆4受力的增大而增大，克服了传统摩擦阻尼器的摩擦力随着结构变形的增大而减少，或不随结构大变形而改变的缺点，因此耗能能力大幅增加。

上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：包括顶板与基座，所述顶板与基座之间间隔设置有若干组摩擦腹板，所述摩擦腹板包含相互交叉设置的第一摩擦斜腹杆与第二摩擦斜腹杆。

2.根据权利要求1所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述顶板包含上翼板，所述上翼板的底面间隔布置有若干个矩形摩擦腹板，所述矩形摩擦腹板上开设有条形孔。

3.根据权利要求2所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述基座包含弧形体，所述弧形体的内凹面间隔布置有若干个弧形摩擦腹板，所述弧形摩擦腹板上开设有弧形孔。

4.根据权利要求3所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述第一摩擦斜腹杆包含从上到下顺序设置的第一上U形紧固件、第一腹杆以及第一下U形紧固件，所述第一上U形紧固件上开设有第一上螺栓孔，高强螺栓穿过所述第一上螺栓孔、条形孔后将第一上U形紧固件与矩形摩擦腹板连接在一起；所述第一下U形紧固件上开设有第一下螺栓孔，高强螺栓穿过所述第一下螺栓孔、弧形孔后将第一下U形紧固件与弧形摩擦腹板连接在一起。

5.根据权利要求4所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述第二摩擦斜腹杆包含从上到下顺序设置的第二上U形紧固件、第二腹杆以及第二下U形紧固件，所述第二上U形紧固件上开设有第二上螺栓孔，高强螺栓穿过所述第二上螺栓孔、条形孔后将第二上U形紧固件与矩形摩擦腹板连接在一起；所述第二下U形紧固件上开设有第二下螺栓孔，高强螺栓穿过所述第二下螺栓孔、弧形孔后将第二下U形紧固件与弧形摩擦腹板连接在一起。

6.根据权利要求5所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述第一腹杆的中部开设有第一中部螺栓孔，所述第二腹杆的中部开设有第二中部螺栓孔，高强螺栓穿过所述第一中部螺栓孔、第二中部螺栓孔后将第一腹杆与第二腹杆连接在一起。

7.根据权利要求6所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述顶板的底面为摩擦面A，所述矩形摩擦腹板的底面为摩擦面A´，所述矩形摩擦腹板的侧面为摩擦面B，所述第一上U形紧固件的顶面为摩擦面a1，所述第一上U形紧固件的内底面为摩擦面a1´，所述第一上U形紧固件的内侧面为摩擦面b1，所述第二上U形紧固件的顶面为摩擦面a2，所述第二上U形紧固件的内底面为摩擦面a2´，所述第二上U形紧固件的内侧面为摩擦面b2，所述摩擦面A与摩擦面a1、摩擦面a2相配合，所述摩擦面A´与摩擦面a1´、摩擦面a2´相配合，所述摩擦面B与摩擦面b1、摩擦面b2相配合；所述弧形体的内凹面为摩擦面C，所述弧形摩擦腹板的内凹面为摩擦面C´，所述弧形摩擦腹板的侧面为摩擦面D，所述第一下U形紧固件的底面为摩擦面c1，所述第一下U形紧固件的内顶面为摩擦面c1´，所述第一下U形紧固件的内侧面为摩擦面d1，所述第二下U形紧固件的底面为摩擦面c2，所述第二下U形紧固件的内顶面为摩擦面c2´，所述第二下U形紧固件的内侧面为摩擦面d2，所述摩擦面C与摩擦面c1、摩擦面c2相配合，所述摩擦面C´与摩擦面c1´、摩擦面c2´相配合，所述摩擦面D与摩擦面d1、摩擦面d2相配合；所述第一腹杆面向第二腹杆的面为摩擦面E，所述第二腹杆面向第一腹杆的面为摩擦面e，所述摩擦面E与摩擦面e相配合。

8.根据权利要求1所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述第一摩擦斜腹杆与水平线的夹角为45~60度，所述第二摩擦斜腹杆与水平线的夹角为120~145度。

9.根据权利要求3所述的放大位移型摩擦阻尼器，其特征在于：所述上翼板的两端均开设有上翼板螺栓孔，高强螺栓穿过所述上翼板螺栓孔将上翼板经与目标结构A连接在一起；所述弧形体的底部设置有下翼板，所述下翼板的两端均开设有下翼板螺栓孔，高强螺栓穿过所述下翼板螺栓孔将下翼板经与目标结构B连接在一起。

10.一种放大位移型摩擦阻尼器的装配方法，其特征在于，包括如权利要求1~9任意一项所述的放大位移型摩擦阻尼器，包含以下步骤：

步骤S1：预制尺寸相匹配的顶板、基座以及若干组摩擦腹板；

步骤S2：每组摩擦腹板中的第一摩擦斜腹杆与第二摩擦斜腹杆均相互交叉连接，所述第一摩擦斜腹杆连接顶板与基座，所述第二摩擦斜腹杆连接顶板与基座。