CN109252601A - 应用于复杂路径的多向摩擦阻尼器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种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；在第一板上设置圆形槽，第二板上设置直线槽，在第一板与第二板之间设置紧固件；第二板与第一板通过销轴铰接，销轴设置在圆形槽的圆心位置，直线槽与销轴处于同一直线，且设置在销轴的一侧；在第一板与第二板之间设置有紧固件；在第二板上侧设置有第三板，第二板与第三板之间通过上部结构连接组件连接；上部结构连接组件包括：卡入滑动件、上部结构连接杆、螺母；上部结构连接组件中的卡入滑动件设置在直线槽中。采用本发明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

应用于复杂路径的多向摩擦阻尼器及其应用

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。

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上设置圆形槽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，紧固螺栓通过圆形槽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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多向摩擦阻尼器以及使用其的建筑物结构，通过旋转与平移来实现耗能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多向摩擦阻尼器，包括：第一板、第二板；第二板在第一板的上侧；

在第一板上设置圆形槽，第二板上设置直线槽，在第一板与第二板之间设置紧固件；

第二板与第一板通过销轴铰接，销轴设置在圆形槽的圆心位置，直线槽与销轴处于同一直线，且设置在销轴的一侧；

在第一板与第二板之间设置有紧固件；紧固件包括：弧形滑体、紧固杆；所述的弧形滑体位于圆形槽中，且弧形滑体与圆形槽的形状适配；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；

在第二板上侧设置有第三板，第二板与第三板之间通过上部结构连接组件连接；

上部结构连接组件包括：卡入滑动件、上部结构连接杆、螺母；上部结构连接组件中的卡入滑动件设置在直线槽中。

进一步，第一板上设置多个圆形槽，所述的圆心槽为同心圆，在每个圆形槽均设置多个紧固件。

进一步，卡入滑动件卡在直线槽中，使得卡入滑动件仅能在直线槽中做直线运动。

安装时，上部结构连接杆从第三板上的插孔中穿过，然后上部结构连接杆的底部旋入卡入滑动件的螺纹插孔中，使得上部结构连接杆与卡入滑动件固定；然后，螺母旋入上部结构连接杆的上部，使得第二板和第三板压紧。

进一步，在第二板上设置有插孔，便于紧固杆穿过第二板与弧形滑体连接；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，然后通过螺母固定将第一板和第二板压紧。

进一步，安装时，紧固杆从第二板上的插孔中穿过，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，初始条件下，紧固件不设置在直线槽上。

进一步，弧形滑体也采用与圆形槽相适配的形状。

一种建筑物，采用上述的多向摩擦阻尼器，第一板与建筑物的下部基础固定连接，上部结构连接组件的上部结构连接杆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组件的平面位置，不限制其自身转动。

进一步，上部结构连接组件与上部结构之间设置有转动阻尼器。

本发明的有益效果在于：

1）本申请是申请人研发的第三类基于极坐标系构思的多向摩擦阻尼器，其与第一类多向摩擦阻尼器的不同之处在于，本申请的第一板和第二板之间旋转摩擦，第二板与第三板之间的平移摩擦；第二类存在的一大问题在于，上部结构连接组件6在圆心时，然后上部结构向直线槽垂直的方向移动时，第二类的装置可能会损害，因而第二类的第二板与第一板适用于上部结构、下部基础位移较小的情况；或者第一板与第二板尺寸较大的情形（上部结构连接组件6不会到达圆心）；其与第二类多向摩擦阻尼器的不同之处在于，第三类的销轴设计在圆心处，上部结构连接组件6不会滑动圆心处，不会存在上述第二类多向摩擦阻尼器的问题。

2）第二板如何与结构物连接，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中时，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上部结构连接杆在直线槽内移动（上部结构连接杆与第三板连接，其带动第三板与第二板之间产生平移摩擦）；而垂直于直线槽的作用力使得第二板沿着第一板旋转。

3）本申请的紧固件不在直线槽中，上部结构连接组件6不会与紧固件发生碰撞。

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是紧固件5的放大图。

图8是图6的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是实施例一的上部结构连接组件6的设计示意图。

图13是实施例二中的多向复合摩擦阻尼器的俯视图。

具体实施方式

实施例一:如图6所示，一种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上设置圆形槽3-1，第二板4上设置直线槽4-1，在第一板3与第二板4之间设置紧固件5；

第二板4与第一板3通过销轴9铰接，销轴9设置在圆形槽3-1的圆心位置，直线槽4-1与销轴9处于同一直线，且设置在销轴9的一侧；

在第一板与第二板之间设置有紧固件5；

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位于圆形槽中，且弧形滑体5-1与圆形槽的形状适配；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，在第二板上设置有插孔，便于紧固杆5-2穿过第二板与弧形滑体5-1连接；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从第二板上的插孔中穿过，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。

紧固件5不设置在直线槽4-1上。

在第二板4上侧设置有第三板8，第二板4与第三板8之间通过上部结构连接组件6连接；

上部结构连接组件6包括：卡入滑动件6-1、上部结构连接杆6-2、螺母；上部结构连接组件6中的卡入滑动件6-1设置在直线槽4-1中；

卡入滑动件6-1卡在直线槽4-1中，使得卡入滑动件6-1仅能在直线槽4-1中做直线运动。

安装时，上部结构连接杆6-2从第三板8上的插孔中穿过，然后上部结构连接杆6-2的底部旋入卡入滑动件6-1的螺纹插孔中，使得上部结构连接杆6-2与卡入滑动件6-1固定；然后，螺母旋入上部结构连接杆6-2的上部，使得第二板4和第三板8压紧。

弧形滑体5-1也采用与圆形槽3-1相适配的形状。

第一板3与建筑物的下部基础固定连接，上部结构连接组件6的上部结构连接杆6-2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组件6的平面位置，不限制其自身转动）；

上部结构连接组件6与上部结构之间设置有转动阻尼器7；

进一步，转动阻尼器7的设计如下，上部结构连接组件6的上部为波浪状；还有与上部结构连接组件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，以及第二板与第三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、第三板可采用钢板或者其他金属材质。

实施例二：本申请中的第一板3上可以设置多个同心圆的圆形槽3-1，在每个圆形槽3-1均设置多个紧固件。

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 (8)

1.一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，其特征在于，包括：第一板、第二板；第二板在第一板的上侧；

在第一板上设置圆形槽，第二板上设置直线槽，在第一板与第二板之间设置紧固件；

第二板与第一板通过销轴铰接，销轴设置在圆形槽的圆心位置，直线槽与销轴处于同一直线，且设置在销轴的一侧；

在第一板与第二板之间设置有紧固件；紧固件包括：弧形滑体、紧固杆；所述的弧形滑体位于圆形槽中，且弧形滑体与圆形槽的形状适配；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；

在第二板上侧设置有第三板，第二板与第三板之间通过上部结构连接组件连接；

上部结构连接组件包括：卡入滑动件、上部结构连接杆、螺母；上部结构连接组件中的卡入滑动件设置在直线槽中。

2.如权利要求1所述的一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，其特征在于，第一板上设置多个圆形槽，所述的圆心槽为同心圆，在每个圆形槽均设置多个紧固件。

3.如权利要求1所述的一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，其特征在于，卡入滑动件卡在直线槽中，使得卡入滑动件仅能在直线槽中做直线运动；

安装时，上部结构连接杆从第三板上的插孔中穿过，然后上部结构连接杆的底部旋入卡入滑动件的螺纹插孔中，使得上部结构连接杆与卡入滑动件固定；然后，螺母旋入上部结构连接杆的上部，使得第二板和第三板压紧。

4.如权利要求3所述的一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，其特征在于，在第二板上设置有插孔，便于紧固杆穿过第二板与弧形滑体连接；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，然后通过螺母固定将第一板和第二板压紧。

5.如权利要求4所述的一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，其特征在于，安装时，紧固杆从第二板上的插孔中穿过，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。

6.如权利要求1所述的一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，其特征在于，紧固件不设置在直线槽上。

7.一种建筑物，采用如权利要求1所述的一种适用于复杂路径的多向摩擦阻尼器，第一板与建筑物的下部基础固定连接，上部结构连接组件的上部结构连接杆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组件的平面位置，不限制其自身转动。

8.如权利要求7所述的一种建筑物，其特征在于，上部结构连接组件与上部结构之间设置有转动阻尼器。