CN111779151B - 一种变阻尼摩擦式阻尼器、工作方法、预制式建筑物 - Google Patents

一种变阻尼摩擦式阻尼器、工作方法、预制式建筑物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变阻尼摩擦式阻尼器、工作方法、预制式建筑物，在第一结构物与第二结构物在从平衡位置到任意一远离点时，仅有一组阻尼单元在作用，且使得摩擦板与转动摩擦耗能盘之间压力逐渐增大，以提高阻尼效果。在第一结构物与第二结构物在从任意一远离点回到平衡位置到时，仅有一组阻尼单元在作用，且使得摩擦板与转动摩擦耗能盘之间压力逐渐降低，以减少阻尼效果。

Description

一种变阻尼摩擦式阻尼器、工作方法、预制式建筑物
技术领域
本发明涉及预制式建筑结构、阻尼器这一领域，具体涉及一种变阻尼摩擦式阻尼器、工作方法、预制式建筑物。
背景技术
CN 109372141 A公开了变阻尼粘弹性板式阻尼器，包括上下相对设置的外侧钢板以及位于两个外侧钢板之间的中间钢板，外侧钢板沿水平向设有多个方孔结构；还包括多组并列设置的阻尼单元，每组阻尼单元均以中间钢板为对称轴对称分布在中间钢板的上下两侧，每组阻尼单元与中间钢板均采用胶粘连接；其中，第一组阻尼单元上胶接有连接板，连接板与外侧钢板固定连接；其余组阻尼单元上均胶接有T型挡板，T型挡板包括水平部和竖直部，T型挡板的竖直部穿过外侧钢板方孔结构的中心。该发明阻尼器含有多个阻尼单元，多个阻尼单元并不是每次振动都需要全部工作，阻尼器能够根据振动幅值的大小确定参与工作的阻尼单元的个数，从而调节阻尼器阻尼力的大小。
上述文献：CN109372141A虽然提出了随振动幅值大小来调节阻尼的设计的思想。
然而对于CN109372141A粘弹性阻尼器而言，其在大震下作用后，容易损坏，无法恢复；因此，研发一种其他类型的阻尼器，也能“随振动幅值大小来调节阻尼”、且也容易恢复，成为一种研发思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种变阻尼摩擦式阻尼器、工作方法、预制式建筑物，以克服现有技术的不足。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种变阻尼摩擦式阻尼器，设置在第一结构物、第二结构物之间；其包括：第一组竖向转动杆；
所述第一组竖向转动杆包括：至少2个竖向转动杆：第一竖向杆、第二竖向杆；第一竖向杆、第二竖向杆均与第二结构物通过轴承转动连接；第一竖向杆、第二竖向杆的上部均设置有水平齿轮，在第一结构物上设置有与第一竖向杆、第二竖向杆的上部的水平齿轮对应的齿条；第一竖向杆、第二竖向杆的转动方向保持一致；在第一竖向杆的中间部位固接有第一转动摩擦耗能盘，在第一转动摩擦耗能盘的表面的上侧设置有橡胶摩擦层；在第二竖向杆的中间部位固接有第二转动摩擦耗能盘，在第一转动摩擦耗能盘的表面的上侧设置有橡胶摩擦层；
还包括：第一组阻尼单元，所述第一组阻尼单元包括：上部压力板、下部摩擦板、弹簧组件；所述上部压力板与下部摩擦板之间连接有若干组弹簧组件；
第一竖向杆、第二竖向杆上设置有相同转向的螺纹，在上部压力板设置有螺纹孔；在第一竖向杆、第二竖向杆转动时，通过两个竖向杆的螺纹-上部压力板的螺纹孔，能够带动上部压力板上升或者下降。
进一步，在初始条件下，上部压力板与下部摩擦板的距离为：弹簧组件在自然条件的长度+下部摩擦板的自重/弹簧组件的弹性系数，即在初始条件下，下部摩擦板与转动摩擦耗能盘压力为0。
进一步，第一竖向杆与第二竖向杆的结构相同。
进一步，包括4个竖向杆，上部压力板与4个竖向杆通过螺纹-螺纹孔上下转动。
进一步，还包括：至少3根导向柱，下部摩擦板的边部设置有若干导向孔，所述导向柱穿过所述导向孔；所述导向柱与导向孔的大小适配；在下部摩擦板还设置有用于穿过竖向杆的通过孔，所述通过孔较竖向杆的截面大，以防止下部摩擦板与竖向杆发生碰撞。
进一步，还包括：第二组阻尼单元，第二组阻尼单元与第一组阻尼单元的构造相同，第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘处于同一水平面上，且第二组阻尼单元与第一组阻尼单元关于第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘对称设置；
第二组阻尼单元包括：下部压力板、上部摩擦板、弹簧组件；所述下部压力板与上部摩擦板之间连接有若干组弹簧组件；下部压力板设置有螺纹孔，在第一竖向杆、第二竖向杆转动时，通过两个竖向杆的螺纹-上下部压力板的螺纹孔，能够带动下部压力板上升或者下降；在初始条件下，下部压力板与上部摩擦板的距离为：弹簧组件在无受力条件下的长度-上部摩擦板的自重/弹簧组件的弹性系数。
一种变阻尼摩擦式阻尼器的工作方法，具体如下：
第一组阻尼单元的工作过程如下：
当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第一远离点时，上部压力板下移，通过弹簧组件，对下部摩擦板的压力逐渐增大，进而使得下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力增大，即在从平衡位置到第一远离点的过程中，阻尼逐渐增大；
当从第一远离点回到平衡位置时，上部压力板上移，通过弹簧组件，其对下部摩擦板的压力逐渐减小，进而使得下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力减小，即在从第一远离点到平衡位置到的过程中，阻尼逐渐减小；
而当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第二远离点时，上部压力板继续上移，上部压力板通过弹簧组件提升上部摩擦板；上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离；
当第一结构物与第二结构物从第二远离点回到平衡位置时，上部压力板下移，上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘仍然处于分离；
第二组阻尼单元的工作过程如下：
当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第一远离点时，下部压力板下移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板下移，下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离；
当第一结构物与第二结构物从第一远离点，移动到平衡位置时，下部压力板上移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板上移，此时，下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘仍然保持分离；
当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第二远离点时，下部压力板上移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力增大，即阻尼增大；
当第一结构物与第二结构物从第二远离点移动到平衡位置时，下部压力板下移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力减小，即阻尼减小。
一种预制式建筑物，在预制上梁以及预制下梁之间安装有前述的变阻尼摩擦式阻尼器，即第一结构物为预制上梁，第二结构物为预制下梁。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本申请的工作方式是：在第一结构物与第二结构物在从平衡位置到任意一远离点时，仅有一组阻尼单元在作用，且使得摩擦板与转动摩擦耗能盘之间压力逐渐增大，以提高阻尼效果。在第一结构物与第二结构物在从任意一远离点回到平衡位置到时，仅有一组阻尼单元在作用，且使得摩擦板与转动摩擦耗能盘之间压力逐渐降低，以减少阻尼效果。
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是实施例一的第一组阻尼单元的设计示意图。
图2是实施例一的第一组阻尼单元的设计示意图。
图3是实施例一的第一组阻尼单元的下部摩擦板的俯视图。
图4是实施例一的第一组阻尼单元的另外一种的下部摩擦板的俯视图。
图5是实施例一的一种变阻尼摩擦式阻尼器的设计示意图。
图6是实施例一的第一组阻尼单元、第二组阻尼单元的设计示意图。
图1-6的附图标记说明如下：
第一结构物1，第二结构物2，第一竖向杆3-1，第二竖向杆3-2，
第一转动摩擦耗能盘4-1，第二转动摩擦耗能盘4-2，橡胶摩擦层4-3，
第一组阻尼单元5，上部压力板5-1，下部摩擦板5-2，弹簧组件5-3；
导向柱6，
具体实施方式
实施一，摩擦阻尼器，其耗能基本公式如下：Q＝F*μ*s；F代表两者之间的压力，μ代表摩擦系数，s代表摩擦距离。
而要想改变阻尼，只能从F、μ、s三者来入手。
一种变阻尼摩擦式阻尼器，设置在第一结构物1、第二结构物2之间；
具体包括：第一组竖向转动杆；
第一组竖向转动杆，至少2个竖向转动杆：第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2；
第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2均与第二结构物2通过轴承转动连接；
第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2的上部均设置有水平齿轮，在第一结构物1上设置有与第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2的上部的水平齿轮对应的齿条；
第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2的转动方向保持一致；
在第一竖向杆3-1的中间部位固接有第一转动摩擦耗能盘4-1，在第一转动摩擦耗能盘4-1的表面的两侧设置有橡胶摩擦层4-3；
在第二竖向杆3-2的中间部位固接有第二转动摩擦耗能盘4-2，在第一转动摩擦耗能盘4-1的表面的两侧设置有橡胶摩擦层4-3；
还包括：第一组阻尼单元5，所述第一组阻尼单元5包括：上部压力板5-1、下部摩擦板5-2、弹簧组件5-3；所述上部压力板5-1与下部摩擦板5-2之间连接有若干组弹簧组件5-3；
包括：至少3根导向柱6，下部摩擦板5-2的边部设置有若干导向孔，所述导向柱6穿过所述导向孔；所述导向柱6与导向孔的大小适配；
同时，在下部摩擦板5-2还设置有用于穿过竖向杆的通过孔，所述通过孔较竖向杆的截面大，以防止下部摩擦板5-2与竖向杆发生碰撞；
第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2上设置有螺纹，在上部压力板5-1设置有螺纹孔；在第一竖向杆3-1、第二竖向杆3-2转动时，通过两个竖向杆的螺纹-上部压力板5-1的螺纹孔，带动上部压力板上升或者下降，进而通过上部压力板5-1与下部摩擦板5-2之间的压(拉)力(上部压力板5-1有2个螺纹孔，使得上部压力板只能上下移动而不能转动)；
优选的，包括4个竖向杆，上部压力板5-1与4个竖向杆通过螺纹-螺纹孔上下转动。
第一组阻尼单元5的作用过程如下：当第一结构物1与第二结构物2从平衡位置，移动到第一远离点时，上部压力板下移，通过弹簧组件5-3，对下部摩擦板的压力逐渐增大，进而使得下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘4-1、第二转动摩擦耗能盘4-2的压力增大，即在从平衡位置到第一远离点(位移逐渐增大)的过程中，阻尼逐渐增大；
当从第一远离点回到平衡位置时，上部压力板上移，通过弹簧组件5-3，其对下部摩擦板的压力逐渐减小，进而使得下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘4-1、第二转动摩擦耗能盘4-2的压力减小，即在从第一远离点到平衡位置到的过程中，阻尼逐渐减小；
与此对应的，橡胶摩擦层4-3具有一定的弹性，可以适应下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘4-1、第二转动摩擦耗能盘4-2的压力增大的情形；
而当第一结构物1与第二结构物2从平衡位置，移动到第二远离点时(第一远离点与第二远离点对应，在平衡位置的反方向)，上部压力板继续上移，上部压力板通过弹簧组件5-3提升下部摩擦板；下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离；
当第一结构物1与第二结构物2从第二远离点回到平衡位置时，下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离。
从上述工作过程可以知晓：在初始条件下，上部压力板与下部摩擦板的距离为：弹簧组件在无受力条件下的长度+下部摩擦板的自重/弹簧组件5-3的弹性系数(在初始条件下，下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力为0)(弹簧处于拉伸状态)。
在工程实际中，弹簧组件5-3的弹性系数较高时(多个弹簧串联)，在初始条件下，保持0作用力也可。
通过以上的分析可以知晓，仅有一组阻尼单元是不足以完成工作的，据此，需要设置第二组阻尼单元7。
如图5-6所示，第二组阻尼单元7与第一组阻尼单元5的构造相同，且第二组阻尼单元7与第一组阻尼单元5关于第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘对称设置(第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘处于同一水平面上)。
所述第二组阻尼单元7包括：下部压力板、上部摩擦板、弹簧组件；所述下部压力板与上部摩擦板之间连接有若干组弹簧组件。
第二组阻尼单元7的作用过程如下：
当第一结构物1与第二结构物2从平衡位置，移动到第一远离点时，下部压力板下移，通过弹簧组件5-3，带动上部摩擦板下移，上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离；
当第一结构物1与第二结构物2从第一远离点，移动到平衡位置时，下部压力板上移，通过弹簧组件，带动上部摩擦板上移，此时，上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘仍然保持分离；
当第一结构物1与第二结构物2从平衡位置，移动到第二远离点时，下部压力板上移，通过弹簧组件，带动上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力增大，即阻尼增大；
当第一结构物1与第二结构物2从第二远离点移动到平衡位置时，下部压力板下移，通过弹簧组件，带动上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力减小，即阻尼减小。
从上述工作过程可以知晓：在初始条件下，下部压力板与上部摩擦板的距离为：弹簧组件在无受力条件下的长度-上部摩擦板的自重/弹簧组件5-3的弹性系数(在初始条件下，上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力为0)(弹簧处于压缩状态)。
实施例一的方式是：在第一结构物与第二结构物在从平衡位置到任意一远离点时，仅有一组阻尼单元在作用，且使得摩擦板与转动摩擦耗能盘之间压力逐渐增大，以提高阻尼效果。
在第一结构物与第二结构物在从任意一远离点回到平衡位置到时，仅有一组阻尼单元在作用，且使得摩擦板与转动摩擦耗能盘之间压力逐渐降低，以减少阻尼效果。
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 (3)

1.一种变阻尼摩擦式阻尼器，设置在第一结构物、第二结构物之间；其特征在于，其包括：第一组竖向转动杆；
所述第一组竖向转动杆包括：至少2个竖向转动杆：第一竖向杆、第二竖向杆；第一竖向杆、第二竖向杆均与第二结构物通过轴承转动连接；第一竖向杆、第二竖向杆的上部均设置有水平齿轮，在第一结构物上设置有与第一竖向杆、第二竖向杆的上部的水平齿轮对应的齿条；第一竖向杆、第二竖向杆的转动方向保持一致；在第一竖向杆的中间部位固接有第一转动摩擦耗能盘，在第一转动摩擦耗能盘的表面的上侧设置有橡胶摩擦层；在第二竖向杆的中间部位固接有第二转动摩擦耗能盘，在第一转动摩擦耗能盘的表面的上侧设置有橡胶摩擦层；
还包括：第一组阻尼单元，所述第一组阻尼单元包括：上部压力板、下部摩擦板、弹簧组件； 所述上部压力板与下部摩擦板之间连接有若干组弹簧组件；
第一竖向杆、第二竖向杆上设置有相同转向的螺纹，在上部压力板设置有螺纹孔；在第一竖向杆、第二竖向杆转动时，通过两个竖向杆的螺纹-上部压力板的螺纹孔，能够带动上部压力板上升下降；
第一竖向杆与第二竖向杆的结构相同；
包括4个竖向杆，上部压力板与4个竖向杆通过螺纹-螺纹孔上下转动；
还包括：至少3根导向柱，下部摩擦板的边部设置有若干导向孔，所述导向柱穿过所述导向孔；所述导向柱与导向孔的大小适配；在下部摩擦板还设置有用于穿过竖向杆的通过孔，所述通过孔较竖向杆的截面大，以防止下部摩擦板与竖向杆发生碰撞；
在初始条件下，上部压力板与下部摩擦板的距离为：弹簧组件在自然条件的长度+下部摩擦板的自重/弹簧组件的弹性系数，即在初始条件下，下部摩擦板与转动摩擦耗能盘压力为0；
还包括：第二组阻尼单元，第二组阻尼单元与第一组阻尼单元的构造相同，第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘处于同一水平面上，且第二组阻尼单元与第一组阻尼单元关于第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘对称设置；
第二组阻尼单元包括：下部压力板、上部摩擦板、弹簧组件； 所述下部压力板与上部摩擦板之间连接有若干组弹簧组件；下部压力板设置有螺纹孔，在第一竖向杆、第二竖向杆转动时，通过两个竖向杆的螺纹-上下部压力板的螺纹孔，能够带动下部压力板上升或者下降；在初始条件下，下部压力板与上部摩擦板的距离为：弹簧组件在无受力条件下的长度-上部摩擦板的自重/弹簧组件的弹性系数。
2.根据权利要求1所述的一种变阻尼摩擦式阻尼器的工作方法，其特征在于，
第一组阻尼单元的工作过程如下：
当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第一远离点时，上部压力板下移，通过弹簧组件，对下部摩擦板的压力逐渐增大，进而使得下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力增大，即在从平衡位置到第一远离点的过程中，阻尼逐渐增大；
当从第一远离点回到平衡位置时，上部压力板上移，通过弹簧组件，其对下部摩擦板的压力逐渐减小，进而使得下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力减小，即在从第一远离点到平衡位置到的过程中，阻尼逐渐减小；
而当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第二远离点时，上部压力板继续上移，上部压力板通过弹簧组件提升上部摩擦板；上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离；
当第一结构物与第二结构物从第二远离点回到平衡位置时，上部压力板下移，上部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘仍然处于分离；
第二组阻尼单元的工作过程如下：
当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第一远离点时，下部压力板下移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板下移，下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘分离；
当第一结构物与第二结构物从第一远离点，移动到平衡位置时，下部压力板上移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板上移，此时，下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘仍然保持分离；
当第一结构物与第二结构物从平衡位置，移动到第二远离点时，下部压力板上移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力增大，即阻尼增大；
当第一结构物与第二结构物从第二远离点移动到平衡位置时，下部压力板下移，通过弹簧组件，带动下部摩擦板与第一转动摩擦耗能盘、第二转动摩擦耗能盘的压力减小，即阻尼减小。
3.一种预制式建筑物，其特征在于，在预制上梁以及预制下梁之间安装有如权利要求1所述的变阻尼摩擦式阻尼器，即第一结构物为预制上梁，第二结构物为预制下梁。
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