CN109252589B - 基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器、使用其的建筑物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器及使用其的建筑物，包括：第一板、第二板；第二板在第一板的上侧；在第一板上设置环形槽，第二板上设置直线槽，在第一板与第二板之间设置紧固件；直线槽方向为环形槽的直径；在第二板上固定有上部结构连接杆，上部结构连接杆与直线槽在同一直线上。采用本发明的基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器以及建筑物，可以在各个方向上起到减震耗能的作用。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程防震减灾领域，更具体地说，尤其涉及一种基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器、使用其的建筑物。
背景技术
CN203238810U提出了一种多向摩擦抗拉阻尼器，包括：摩擦长钢板、摩擦方钢板、垫板、侧向挡块、固定端块、加压螺栓,摩擦长钢板和摩擦方钢板交替叠置，叠置的摩擦长钢板和摩擦方钢板分成两部分而正交叠放，叠放层数根据需要的阻尼器性能决定；摩擦长钢板和摩擦方钢板用螺栓连接加压，螺栓大小和压力根据需要的阻尼力和竖向抗拉力决定；正交叠放的两部分摩擦长钢板的侧向由侧向长挡块或侧向短挡块限制钢板侧向变形，侧向长挡块或侧向短挡块与摩擦长钢板接触面焊接；摩擦长钢板两端的相邻两块板中夹入一块垫板后与固定端块链接；固定端块分别与基础和上部结构链接，在基础与上部结构有相对位移时，摩擦长钢板与摩擦方钢板摩擦产生阻尼力。上述阻尼器的主要优势在于：在工作时能够在平面内各方向提供较大阻尼力、大变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器以及使用其的建筑物。
本发明的技术方案是这样实现的：
基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，包括：第一板、第二板；第二板在第一板的上侧；
在第一板上设置环形槽，第二板上设置直线槽，在第一板与第二板之间设置紧固件；直线槽为环形槽的直径；
在第二板上固定有上部结构连接杆，上部结构连接杆与直线槽在同一直线上。
进一步，上部结构连接杆与上部结构之间设置有转动阻尼器；
进一步，所述紧固件的数量为2个。
进一步，紧固件包括：弧形滑体、紧固杆；所述的弧形滑体位于弧形槽中，且弧形滑体与弧形槽的形状适配；弧形滑体设置有螺纹插孔，紧固杆的底部区域的外表面上设置有螺纹，紧固杆与弧形滑体采用螺纹连接；
进一步，紧固杆的上部突出于第一板，在紧固杆的上部区域的外表面设置有螺纹，然后通过螺母固定将第一板和第二板压紧。
进一步，安装时，紧固杆从直线槽中穿过，然后紧固杆的底部旋入弧形滑体的螺纹插孔中，使得紧固杆与弧形滑体固定；然后，螺母旋入紧固杆的上部，使得第一板和第二板压紧。
进一步，转动阻尼器的设计如下，上部结构连接杆的上部为波浪状；还有与上部结构连接杆适配的套管。
一种建筑物，其上部结构与基础之间安装上述的基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，其中，第一板与下部基础固定连接，第二板通过上部结构连接杆与上部结构活动连接。
本发明的有益效果在于：
1）本申请提供了第一类基于极坐标系的多向摩擦阻尼器，其依靠第一板与第二板之间的“旋转与平移”摩擦来实现耗能。
2）第二板如何与结构物连接，才能满足第二板在旋转的同时、还有沿着直线槽的方向移动，是本申请能否实现的关键之一，上部结构连接杆设置在直线槽外的一端，受到上部结构作用力时，其可以分解成2个分量：一是沿着直线槽方向，二是垂直于直线槽；沿着直线槽方向的作用力使得第一板与第二板产生直线的摩擦；而垂直于直线槽的作用力使得第二板沿着第一板旋转。
3）紧固件的安装也是本申请能够实现的关键之一，本申请采用了3个独立的构件，使得紧固件得以组装，且使得第一板与第二板之间产生一定的压紧力。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是现有技术的设计图。
图2是现有技术的设计原理图。
图3是极坐标原理图。
图4是对比例的设计图。
图5是对比例的设计原理图。
图6是实施例一中的多向复合摩擦阻尼器的俯视图。
图7是A部位的放大图。
图8是B-B示意图。
图9是实施例一的弧形滑体与紧固杆的三维示意图。
图10是实施例一种的紧固件的组成设计图。
图11是实施例一种的转动阻尼器的示意图。
图12是实施例一的复合多向摩擦阻尼器的变化示意图。
具体实施方式
现有技术CN203238810U的目的是提供一种：在工作时能够在平面内任意方向提供较大阻尼力、大变形，如图2所示，当上部结构和基础产生位移u时，且角度为θ （与摩擦长钢板1的长穿槽的夹角），由此可知，摩擦长钢板1和摩擦方钢板2之间分别沿着第一长穿槽、第二长穿槽的移动距离为：ucosθ、usinθ，即：摩擦方钢板2沿着第一长穿槽移动ucosθ，沿着第二长穿槽移动usinθ，即可。
从上述构思背后的数学原理是基于正交坐标系下，即正交坐标系（对应于摩擦长钢板1以及方钢板2的长穿槽）可以清楚的位移。然而，极坐标系也可表述位移，其采用两个分量，转角η，半径r即可。
而“如何实现转角η，半径r”，也即，如何实现将极坐标系的构思引入到多向摩擦阻尼器的第一个难点。
对比例1：如图4所示，在第一板3上设置环形槽3-1，第二板4上设置直线槽4-1，在第一板3与第二板4之间设置紧固螺栓5，紧固螺栓通过环形槽3-1、直线槽4-1。
如图5所示，第二板与第一板之间的摩擦阻尼器，第一板与第二板之间的摩擦分为：第二板与第一板之间的旋转摩擦+沿着第二板直线槽方向的摩擦。
然而图5可知，第二板与第一板之间的夹角也会发生转动，然而第二板与结构物之间不能采用固定的方式；同时，在结构物发生转角为η，半径为r的位移时，第二板与结构物。
然而上述对比例1的问题在于，第二板如何与结构物连接，才能满足第二板在旋转 的同时、还有沿着直线槽的方向移动。
如图6所示，基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，包括：第一板3、第二板4；第二板4在第一板3的上侧；
在第一板3上设置环形槽3-1（圆形），第二板4上设置直线槽4-1，在第一板3与第二板4之间设置紧固件5；直线槽4-1为环形槽3-1的直径；所述紧固件5的数量为2个；
紧固件5包括：弧形滑体5-1、紧固杆5-2；所述的弧形滑体5-1位于弧形槽中，且弧形滑体5-1与弧形槽的形状适配；弧形滑体5-1设置有螺纹插孔，紧固杆5-2的底部区域的外表面上设置有螺纹，紧固杆5-2与弧形滑体5-1采用螺纹连接；
进一步，紧固杆5-2的上部突出于第二板4，在紧固杆5-2的上部区域的外表面设置有螺纹，然后通过螺母5-3固定将第一板3和第二板4压紧。
安装时，紧固杆5-2从直线槽4-1中穿过，然后紧固杆5-2的底部旋入弧形滑体5-1的螺纹插孔中，使得紧固杆5-2与弧形滑体5-1固定；然后，螺母5-3旋入紧固杆5-1的上部，使得第一板3和第二板4压紧；
在第二板4上固定有上部结构连接杆6；
第一板3与建筑物的下部基础固定连接，第二板4通过上部结构连接杆6与建筑物的上部结构活动连接（上部结构仅限制上部结构连接杆6的平面位置，不限制其自身转动）；
上部结构连接杆6与上部结构之间设置有转动阻尼器7；
上部结构连接杆6与直线槽4-1在同一直线上；
进一步，转动阻尼器7的设计如下，上部结构连接杆6的上部为波浪状；还有与上部结构连接杆6适配的套管；波浪状的设计主要增加上部结构连接杆-套管之间的接触面积，提高摩擦阻尼效果。
转动阻尼器7也可以采用现有技术中其他类型的转动阻尼器。
第一板与第二板之间的接触面材料可以现有技术中的摩擦阻尼器的材料。
第一板、第二板可采用钢板或者其他金属材质。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (4)
1.基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，其特征在于，包括：第一板、第二板；第二板在第一板的上侧；
在第一板上设置环形槽，第二板上设置直线槽，在第一板与第二板之间设置紧固件；直线槽方向为环形槽的直径；
在第二板上固定有上部结构连接杆，上部结构连接杆与直线槽在同一直线上；
紧固件包括：弧形滑体、紧固杆；所述的弧形滑体位于弧形槽中，且弧形滑体与弧形槽的形状适配；弧形滑体设置有螺纹插孔，紧固杆的底部区域的外表面上设置有螺纹，紧固杆与弧形滑体采用螺纹连接；
紧固杆的上部突出于第二板，在紧固杆的上部区域的外表面设置有螺纹；
安装时，紧固杆从直线槽中穿过，然后紧固杆的底部旋入弧形滑体的螺纹插孔中，使得紧固杆与弧形滑体固定；然后，螺母旋入紧固杆的上部，使得第一板和第二板压紧。
2.如权利要求1所述的基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，其特征在于，上部结构连接杆与上部结构之间设置有转动阻尼器。
3.如权利要求1所述的基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，其特征在于，所述紧固件的数量为2个。
4.一种建筑物，其特征在于，其上部结构与基础之间安装如权利要求1所述的基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，其中，第一板与下部基础固定连接，第二板通过上部结构连接杆与上部结构活动连接。
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