CN112095833A - 变刚度摩擦阻尼器 - Google Patents
变刚度摩擦阻尼器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112095833A CN112095833A CN202011060278.XA CN202011060278A CN112095833A CN 112095833 A CN112095833 A CN 112095833A CN 202011060278 A CN202011060278 A CN 202011060278A CN 112095833 A CN112095833 A CN 112095833A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- damper
- connecting plate
- friction
- connecting rod
- central
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 7
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 12
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000922 High-strength low-alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
- E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
- E04H9/023—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising rolling elements, e.g. balls, pins
Abstract
本发明公开了一种变刚度摩擦阻尼器，包括两组分别与建筑结构节点连接的阻尼器支座，以及连接在阻尼器支座之间的连杆系统；连杆系统包括若干组铰接在一起的连杆构件，位于两端的连杆构件与阻尼器支座铰接，所有连杆构件的铰接处夹装并锁紧设置摩擦片，夹紧的摩擦片和连杆构件之间形成的摩擦副作为阻尼器的耗能结构；连杆构件中包括沿阻尼器支座之间平移的中心连接板，中心连接板上在其平移的方向上设有使中心连接板的宽度渐变的侧边，其中一组阻尼器支座上设有与侧边弹性贴紧的弹性滑杆组件，弹性滑杆组件作为阻尼器的变刚度结构。本发明构件配置较为简单、易于制作和安装、布置灵活，若震后装置损坏，其构件易更换、维护成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程结构消能减振技术领域，具体涉及一种新型变刚度摩擦阻尼器。
背景技术
地震灾害具有突发性和不可预测性的特点，并伴有严重的次生灾害，对人类社会的影响远超其它自然灾害。我国地震活动分布广、频次高、强度大、震源浅。近年来我国发生的多次较为严重的地震，直接或间接地对当地人民的生命和财产造成了巨大损失，同时抗震救灾以及灾后重建又将是无比艰难的工作，所需耗费的人力物力难以估量。因此，对建筑结构进行抗震分析并提出减震措施，减轻结构的震致破坏始终是一个重要的研究课题。
土木结构控制根据是否需要输入外部能源可以分为主动、半主动和被动控制。被动控制是指在结构的适当部位附加耗能结构或子结构系统，是无外加能源的控制，其控制力是由控制装置随着结构一起振动变形而被动产生的。目前，被动控制阻尼装置被广泛应用与各种工程结构来提高其抗震性能。
现有的被动控制阻尼装置主要包括粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、调谐质量阻尼器等，但是在一些情况下，这些阻尼器会给结构施加一个比较大的附加刚度，在对建筑结构在地震作用下的加速度响应具有放大作用，使结构破坏的可能性提高，导致抗震性能不理想；负刚度阻尼器能一定程度地解决上述问题，但现有的负刚度阻尼器通常只有一个作用阶段，在小荷载作用下提供负刚度会减小结构刚度，增大外部荷载对结构的扰动。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有被动控制阻尼装置存在的抗震性能不理想的问题，以及现有负刚度阻尼器单阶段工作的不足，提供一种变刚度摩擦阻尼器。
本发明采用如下技术方案实现：
变刚度摩擦阻尼器，包括两组分别与建筑结构节点连接的阻尼器支座，以及连接在阻尼器支座之间实现阻尼器支座缓冲移动的连杆系统；
所述连杆系统包括若干组铰接在一起的连杆构件，位于两端的连杆构件与阻尼器支座铰接，所有连杆构件的铰接处夹装并锁紧设置摩擦片，夹紧的摩擦片和连杆构件之间形成的摩擦副作为阻尼器缓冲时的耗能结构；
所述连杆构件中包括沿阻尼器支座之间平移的中心连接板，所述中心连接板上在其平移的方向上设有使中心连接板的宽度渐变的侧边，其中一组阻尼器支座上设有与所述侧边弹性贴紧的弹性滑杆组件，所述弹性滑杆组件作为阻尼器缓冲过程中辅助推动中心连接板平移的变刚度结构。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述中心连接板两侧对称设有凸块，所述使中心连接板的宽度渐变的侧边对称布置在凸块的两侧边，中心连接板两侧的所述凸块分别在两侧边的中间连接位置设置相互平行的直线段。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述使中心连接板的宽度渐变的侧边为曲线段或斜线段。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述弹性滑杆组件包括滑杆、弹簧和弹簧座，所述弹簧座与其中一组阻尼器支座固定，所述弹簧沿中心连接板的宽度方向安装在弹簧座上，所述滑杆与发生弹性变形的弹簧连接并被压紧在所述中心连接板的侧边上。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述弹簧和滑杆均为两组，所述弹簧分别安装在中心连接板的两个表面，两组所述滑杆分别将两组弹簧的两端串接，并通过弹簧的弹性作用力夹紧在中心连接板两侧的凸块侧边上。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述滑杆在阻尼器初始状态下与所述凸块两侧边中间连接位置的直线段夹紧接触。在阻尼器不受外力作用时，弹簧与滑杆位于凸块的侧边中间位置，通过固定的弹簧座可保证弹簧和滑杆在该阻尼器运动过程中不相对固定的一侧阻尼器支座发生移动。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述弹簧的两端固定设有用于滑杆连接的耳板，滑杆穿过耳板上的安装孔与弹簧连接。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述弹簧座包括容纳弹簧发生伸缩变形的套管，所述套管通过固定杆与阻尼器支座固定连接，所述套管朝向中心连接板的一侧设置有供滑杆伸出并导向滑动的开槽。
在本发明的变刚度摩擦阻尼器中，所述中心连接板的端部通过第一连接板和第二连接板与靠近该端部的阻尼器支座连接，所述第一连接板和第二连接板均为两组，其中，两组所述第一连接板的同一端分别与阻尼器支座上的耳板铰接，两组所述第二连接板的同一端分别与第一连接板的另一端铰接，两组第二连接板的另一端同时铰接在中心连接板的同一端，两组所述第一连接板和第二连接板在中心连接板的端部和靠近该端部的阻尼器支座之间形成对称的M形支撑连杆系统；
所述中心连接板两端部分别与两组阻尼器支座之间设置两组对称的M形支撑连杆系统，对称的连杆系统可以保证阻尼器之间稳定的支撑结构。
上述方案中的变刚度摩擦阻尼器，进一步的，所述中心连接板、第一连接板、第二连接板、阻尼器支座之间的铰接位置采用高强螺栓作为铰轴，所述摩擦片采用夹装在铰接的连杆构件之间或者铰接的连杆构件与阻尼器支座之间的环形摩擦片，所述高强螺栓穿过摩擦片中心孔，通过高强螺栓上螺接螺母将摩擦片与铰接位置的连杆构件锁紧，作为耗能结构的摩擦片在该阻尼器运动过程中始终保持连杆构件的铰接平面内转动。
本发明的阻尼器支座通过螺栓与外界待减震结构连接，振动时连接点处结构产生的不一致位移通过阻尼器支座传输给阻尼器支座之间连杆系统的耗能结构，同时令连杆系统的中心连接板平移；当结构受到小荷载作用时，阻尼器支座间的相对位移较小，中心连接板上的凸块滑动位移小于预设的间直线段的长度，变刚度结构处于“零刚度段”，此时所述阻尼器不改变结构的刚度，避免小震和风荷载对结构的扰动；当滑杆相对凸块产生的滑动位移超出中间直线段到达两侧边的曲线段或斜线段时，滑杆与凸块接触点处的法向与竖直方向存在夹角α，0°≤α＜90°，此时弹簧的弹性恢复力施加给凸块的反力的分力促进中心连接板运动。
当阻尼器的变刚度结构处于“零刚度段”时，弹簧处于拉伸量最大状态并垂直挤压凸块；当变刚度结构的滑杆进入工作状态后，弹簧施加给凸块的反力的分力始终促使阻尼器远离平衡位置，阻尼器偏离平衡位置越远，弹簧产生的促进阻尼器运动的分力越大，所以此时耗能结构表现出负刚度性能，可以增加结构的等效阻尼比，降低结构的动力响应，避免结构震致破坏。
变刚度结构可通过选择不同的弹簧刚度、对弹簧预设不同的初始拉伸量、改变凸块曲线段的圆弧半径或者斜线段的斜度，调节阻尼器的有效作用范围及可为结构提供的最大负刚度值。
本发明的阻尼器中的耗能结构的工作状态分为两个阶段：第一阶段为静止阶段，耗能结构的摩擦片受到的外力小于旋转起滑力，连杆构件的铰接位置则不产生转动，不能通过摩擦做工耗能，此时可为结构提供阻尼器的附加刚度，避免结构收到小荷载扰动；第二阶段是滑动阶段，当耗能结构的摩擦片所受外力大于旋转起滑力时，将产生转动为结构提供附加阻尼，耗散一部分能量。
耗能结构主要是通过连杆构件的连接板与摩擦片之间的旋转摩擦耗散能量，由高强螺栓为钢板与摩擦片之间的接触面提供压紧的法向压力，形成接触面内的摩擦力矩。耗能结构的摩擦片起滑力由高强螺栓的预紧力控制，通过调节高强螺栓的预紧力改变连杆构件与摩擦片之间的正压力，以获得耗能结构不同的旋转起滑力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的变刚度摩擦阻尼器将分阶段变刚度机制与摩擦耗能机制联合使用，可以减小结构受到小荷载的扰动，而在较大的地震工况时，阻尼器表现出的负刚度特性降低结构等效刚度的同时增大结构等效阻尼比，降低了结构固有频率，延长结构周期，可以提高结构耗能能力、减小结构的加速度响应。其中，变刚度结构可通过选择不同的弹簧刚度、对弹簧预设不同的初始拉伸量、凸块圆弧段的半径，调节阻尼器的有效作用范围及可为结构提供的最大负刚度值；耗能结构可通过设置高强螺栓的预紧力获得不同的起滑力。
本发明具有构件配置较为简单、易于制作和安装、布置灵活，若震后装置损坏，其构件易更换、维护成本较低等优点，具有较高的实用价值和经济效益。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例的变刚度摩擦阻尼器的立体结构示意图。
图2为实施例的变刚度摩擦阻尼器的俯视图。
图3为实施例的变刚度摩擦阻尼器的侧视图。
图4为实施例中的中心连接板的结构示意图。
图5为实施例中的弹簧的结构示意图。
图6为实施例中的一处摩擦片装配形成的耗能结构示意图。
图7为实施例中的阻尼器支座的结构示意图。
图8为实施例的变刚度摩擦阻尼器的变刚度耗能结构滞回曲线。
图中标号：1-弹簧、2-滑杆、3-固定杆、4-摩擦片、5-阻尼器支座，51-双耳连接板、6-第一连接板、7-第二连接板、8-中心连接板，81-凸块，81A-侧边中心段、81B-侧边曲线段、9-套管、10-高强螺栓、12-单耳连接板。
具体实施方式
实施例
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1、图2和图3，图示中的变刚度摩擦阻尼器为本发明的一种具体实施方案，具体包括弹簧1、滑杆2、固定杆3、摩擦片4、阻尼器支座5、第一连接板6、第二连接板7、中心连接板8、套管9、高强螺栓10等，其中，两组阻尼器支座5相对设置，其上设置若干连接孔，分别为阻尼器连接支撑的建筑结构节点的连接结构，两组阻尼器支座5之间通过若干连杆构件组成的连杆系统实现连接，位于两端的连杆构件与阻尼器支座之间以及中间的连杆构件之间相互铰接，通过连杆构件之间的铰接摆动提供阻尼器支座5相对缓冲移动变形。本实施例的阻尼器具有耗能结构和变刚度结构，具体如下：
在连杆构件之间和连杆构件和阻尼器支座之间的铰接重叠位置夹装设置摩擦片4，摩擦片4与所在铰接处重叠的连杆构件之间锁紧，在阻尼器支座5之间受压相向移动的趋势下，外部作用力要克服摩擦片4和连杆构件之间的摩擦力才能够使连杆构件的铰接处发生摆动，消耗部分作用在阻尼器上的外部能量，这样夹紧的摩擦片4和连杆构件之间形成的摩擦副形成阻尼器缓冲时的耗能结构。
中心连接板8为若干连杆构件中的一种，中心连接板8位于连杆系统的中间，两端分别通过其他连杆构件与阻尼座支座5实现连接，中心连接板8具备在阻尼器支座之间整体平移的移动方式。中心连接板8上在其平移的方向上设有使中心连接板的宽度渐变的侧边，本实施例在其中一组阻尼器支座上设有与该侧边弹性贴紧的弹性滑杆组件，该侧边形成相对阻尼器支座5之间受压相向移动方向的倾斜作用面，弹性滑杆组件在中心连接板8发生平移的过程中，弹性滑杆组件压紧在沿该侧边上的作用力沿该倾斜作用面形成一个与中心连接板8同向的分力，作为阻尼器缓冲过程中辅助推动中心连接板平移的变刚度结构。
结合参见图4，中心连接板8的主体为等宽长度的长条连杆板，两端设置有与其余连杆构件铰接的铰接孔，在中心连接板8的中间区域两侧对称设置两个凸块81，凸块81的侧边使凸块所在的中心连接板宽度发生变化，弹性滑杆组件就作用在该凸块81的侧边上。具体的，凸块81的本体为对称结构，在凸块81的侧边靠近中心连接板8两端方向为两条使中心连接板的宽度渐变的侧边曲线段81B，凸块81的侧边在两条侧边曲线段81B的中间连接位置为侧边中心段81A。在本实施例中，两个凸块81上的侧边中心段81A为两条相互平行的直线段，并且侧边中心段81A的直线方向与中心连接板8的平移方向平行，同一凸块81上的侧边曲线段81B为对称的1/4外凸圆弧段，实际应用中也可以采用内凹圆弧段、其他曲线段或斜线段。
弹性连杆组件包括弹簧1、滑杆2、固定杆3和套管9，其中弹簧1安装在套管9的内腔中，套管9的内腔直径略大于弹簧1的直径，弹簧1能够在套管9的内腔中自由伸缩变形，套管9通过两根平行的固定杆3与其中一组阻尼器支座5固定，套管9延伸到阻尼器支座5之间的中心连接板8表面，并且沿中心连接板8的宽度方向布置，在套管9朝向中心连接板的一侧设有沿中心连接板宽度的开槽，开槽宽度小于弹簧的最大外径，防止弹簧掉出，滑杆2穿过该开槽与套管内腔的弹簧1连接，弹簧1通过拉伸变形后，将滑杆2压紧在中心连接板8的凸块81的侧边上，开槽同时作为滑杆2在凸块81的侧边滑动时的导向。
弹簧1和滑杆2均为两组，弹簧1分别通过两个套管9安装在中心连接板的两个表面，如图5中所示，弹簧1两端分别固定连接两组单耳连接板12，两组滑杆2分别穿过两组弹簧同一端的单耳连接板12上的限位孔实现两组弹簧的串接，弹簧1上单耳连接板12的限位孔直径略大于滑杆2的直径，通过弹簧1预拉伸产生弹性作用力将两组滑杆2夹紧作用在中心连接板8两侧凸块81的侧边上，滑杆2与凸块8的侧边相贴合，并发生相对滑动。
在阻尼器未受到外部能量的初始状态下，滑杆2与凸块81的侧边中心段81A的直线侧边夹紧接触，此时滑杆2的压紧力与侧边中心段81A垂直，在阻尼器不受外力作用时，弹簧1与滑杆2位于凸块的侧边中间位置，通过固定的套管9可保证弹簧和滑杆在该阻尼器运动过程中不相对固定的一侧阻尼器支座发生移动。
结合参见图1、图2、图6和图7，阻尼器连杆系统中的连杆构件还包括第一连接板6和第二连接板7，中心连接板8的端部通过第一连接板6和第二连接板7与靠近该端部的阻尼器支座5连接，第一连接板6和第二连接板7均为两组，其中，两组第一连接板6的同一端分别与阻尼器支座5上的耳板铰接，两组第二连接板7的同一端分别与第一连接板6的另一端铰接，两组第二连接板7的另一端同时铰接在中心连接板8的同一端，两组第一连接板6和第二连接板7在中心连接板8的端部和靠近该端部的阻尼器支座5之间形成对称的M形支撑连杆系统，同时，在中心连接板8的两个端部分别与两组阻尼器支座5之间设置两组对称的M形支撑连杆系统，对称的连杆系统可以保证阻尼器之间稳定的支撑结构，在阻尼器支座5之间受到外部能量而发生相对移动时，中心连接板8在两端的M形支撑连杆系统作用实现相对阻尼器支座5之间的平移。
所述中心连接板8与第二连接板7之间、第二连接板7与第一连接板6之间，第一连接板6与阻尼器支座5之间的铰接位置采用高强螺栓10作为铰轴，在各个铰接位置安装的摩擦片4采用夹装在铰接的连杆构件之间或者铰接的连杆构件与阻尼器支座之间的环形摩擦片，安装时，将摩擦片4的中心孔与铰接位置的铰孔对齐，高强螺栓10穿过摩擦片4中心孔和铰接孔，通过高强螺栓10上螺接螺母将摩擦片4与铰接位置的连杆构件锁紧。对应的连杆构件或阻尼器支座上的耳板设置成圆头结构，保证摩擦片4的摩擦作用面积，在该阻尼器运动过程中始终保持连杆构件的铰接平面内转动。作为耗能结构的摩擦片4在连杆构件的铰接位置锁紧后，连杆构件具备一个额定的起滑力，在阻尼器受到低于该起滑力的外力时，阻尼器4可以看作刚性结构，在阻尼器受到超过该起滑力的外力时，连杆构件的铰接位置克服与摩擦片的摩擦力发生摆动，摩擦片4的摩擦过程消耗部分阻尼器受到的外力能量，减小对建筑结构的破坏。
为了增加摩擦片4的摩擦阻尼作用，本实施例将第二连接板7采用双层结构，即两层第二连接板7的两端分别与单层中心连接板8和单层第一连接板6夹装铰接，在阻尼器支座5上设置双耳连接板51，与单层第一连接板6铰接，在第二连接板7和中心连接板8之间以及第二连接板7和第一连接板6之间分别可以夹装两组摩擦片4，通过增加摩擦片4的摩擦面，提高阻尼器的摩擦阻尼。
阻尼器的变刚度结构可通过选择不同的弹簧刚度、对弹簧1预设不同的初始拉伸量或改变凸块8的侧边曲线段半径，调节阻尼器的有效作用范围及可为结构提供的最大负刚度值；阻尼器耗能结构的起滑力则由高强螺栓10的预紧力控制，通过调节高强螺栓10的预紧力改变连杆构件与摩擦片4之间的正压力，以获得耗能结构不同的旋转起滑力。
阻尼器中的连杆构件不作为屈服耗能构件，因此要求其具有足够的刚度；各材料选取如下：第一连接板6、第二连接板7、中心连接板8优选为Q345钢，滑杆2、固定杆3优选为Q460的高强度低合金钢；摩擦片4优选为黄铜。
本实施例中的变刚度摩擦阻尼器的组装过程如下：首先拼装阻尼器的耗能结构，利用高强螺栓10连接第一连接板6、第二连接板7与摩擦片4，如图6所示；将M形支撑连杆系统对称布置，并使用高强螺栓10将其与中心连接板8、阻尼器支座5的双耳连接板连接；在中心连接板8的上下表面对弹簧1施加预拉力，预拉力施加到位后，滑杆2依次穿过两个弹簧1的单耳连接板以固定弹簧的初始位置；使用未封口的套管将弹簧1及滑杆2置于内部，再将固定杆3固定在其中一侧阻尼器支座5的内侧，将套管9与该阻尼器支座5固定连接，最后使用圆形钢板焊接在套管9的两端进行封口。至此，变刚度摩擦阻尼器组装完成。
变刚度摩擦阻尼器组装完成后，运至施工现场，将其阻尼器支座5的外侧分别与建筑结构的节点通过螺栓形成可靠连接。本阻尼器以支撑形式应用于建筑结构，可以斜向布置，与建筑物的连接方向灵活。
本实施例的变刚度摩擦阻尼器的具体工作原理如下：
振动时连接点处结构产生的不一致位移通过阻尼器支座5传输给阻尼器的耗能结构，若耗能结构受到的外力小于摩擦片4旋转起滑力，则不产生转动，不能通过摩擦做工耗能，此时可为建筑结构提供附加刚度；当耗能结构所受外力大于摩擦片4旋转起滑力时，耗能结构处于滑动阶段，连杆构件通过铰接结构产生的转动为阻尼器提供附加阻尼，耗散一部分能量，此时整个连杆系统将带动中心连接板8平移。而当阻尼器支座5间的相对位移较小时，中心连接板8的滑动位移小于其上凸块81的侧边中心段81A的直线长度，变刚度装置处于“零刚度段”，如图8中的横坐标所在的(-50mm，50mm)，此时阻尼器不改变结构的刚度，避免小震和风荷载对结构的扰动；当滑杆2相对中心连接板8产生的滑动位移超出其上凸块81的侧边中心段81A的直线长度到达侧边曲线段81B时，滑杆2与中心连接板8接触点处的法向与竖直方向存在夹角α(0°≤α＜90°)，此时弹簧1的恢复力施加给中心连接板8的反力的分力促进中心连接板8继续运动。
当变刚度结构处于“零刚度段”时，弹簧1处于拉伸量最大状态并垂直挤压中心连接板8；当变刚度结构进入工作状态后，弹簧1施加给中心连接板8的反力的分力始终促使阻尼器远离平衡位置，阻尼器偏离平衡位置越远，弹簧1产生的促进阻尼器运动的分力越大，如图8中的横坐标所在的(-175mm，-50mm)和(50mm，175mm)，所以此时耗能结构表现出负刚度性能，可以增加结构的等效阻尼比，降低结构的动力响应，避免结构震致破坏。
本实施例中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应该理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：包括两组分别与建筑结构节点连接的阻尼器支座，以及连接在阻尼器支座之间实现阻尼器支座缓冲移动的连杆系统；
所述连杆系统包括若干组铰接在一起的连杆构件，位于两端的连杆构件与阻尼器支座铰接，所有连杆构件的铰接处夹装并锁紧设置摩擦片，夹紧的摩擦片和连杆构件之间形成的摩擦副作为阻尼器缓冲时的耗能结构；
所述连杆构件中包括沿阻尼器支座之间平移的中心连接板，所述中心连接板上在其平移的方向上设有使中心连接板的宽度渐变的侧边，其中一组阻尼器支座上设有与所述侧边弹性贴紧的弹性滑杆组件，所述弹性滑杆组件作为阻尼器缓冲过程中辅助推动中心连接板平移的变刚度结构。
2.根据权利要求1所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述中心连接板两侧对称设有凸块，所述使中心连接板的宽度渐变的侧边对称布置在凸块的两侧边，中心连接板两侧的所述凸块分别在两侧边的中间连接位置设置相互平行的直线段。
3.根据权利要求2所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述使中心连接板的宽度渐变的侧边为曲线段或斜线段。
4.根据权利要求2所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述弹性滑杆组件包括滑杆、弹簧和弹簧座，所述弹簧座与其中一组阻尼器支座固定，所述弹簧沿中心连接板的宽度方向安装在弹簧座上，所述滑杆与发生弹性变形的弹簧连接并被压紧在所述中心连接板的侧边上。
5.根据权利要求4所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述弹簧和滑杆均为两组，所述弹簧分别安装在中心连接板的两个表面，两组所述滑杆分别将两组弹簧的两端串接，并通过弹簧的弹性作用力夹紧在中心连接板两侧的凸块侧边上。
6.根据权利要求5所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述滑杆在阻尼器初始状态下与所述凸块两侧边中间连接位置的直线段夹紧接触。
7.根据权利要求5所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述弹簧的两端固定设有用于滑杆连接的耳板。
8.根据权利要求4所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述弹簧座包括容纳弹簧发生伸缩变形的套管，所述套管通过固定杆与阻尼器支座固定连接，所述套管朝向中心连接板的一侧设置有供滑杆伸出并导向滑动的开槽。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述中心连接板的端部通过第一连接板和第二连接板与靠近该端部的阻尼器支座连接，所述第一连接板和第二连接板均为两组，其中，两组所述第一连接板的同一端分别与阻尼器支座上的耳板铰接，两组所述第二连接板的同一端分别与第一连接板的另一端铰接，两组第二连接板的另一端同时铰接在中心连接板的同一端，两组所述第一连接板和第二连接板在中心连接板的端部和靠近该端部的阻尼器支座之间形成对称的M形支撑连杆系统；
所述中心连接板两端部分别与两组阻尼器支座之间设置两组对称的M形支撑连杆系统。
10.根据权利要求9所述的变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述中心连接板、第一连接板、第二连接板、阻尼器支座之间的铰接位置采用高强螺栓作为铰轴，所述摩擦片采用夹装在铰接的连杆构件之间或者铰接的连杆构件与阻尼器支座之间的环形摩擦片，所述高强螺栓穿过摩擦片中心孔，通过高强螺栓上螺接螺母将摩擦片与铰接位置的连杆构件锁紧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011060278.XA CN112095833B (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 变刚度摩擦阻尼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011060278.XA CN112095833B (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 变刚度摩擦阻尼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112095833A true CN112095833A (zh) | 2020-12-18 |
| CN112095833B CN112095833B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=73782908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011060278.XA Active CN112095833B (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 变刚度摩擦阻尼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112095833B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113389289A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-14 | 大连交通大学 | 一种具有耗能放大功能的桥式自复位支撑 |
| CN113482191A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-08 | 大连交通大学 | 一种具有放大功能的铅粘弹性阻尼器 |
| CN113842140A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-28 | 中南大学 | 一种膝关节术后患者机能检测装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09296626A (ja) * | 1996-05-08 | 1997-11-18 | Oiles Ind Co Ltd | 免震構造系及び該免震構造系における浮上り防止装置 |
| JP2009209983A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Miwa Tec:Kk | 摩擦ダンパー |
| CN201801974U (zh) * | 2010-05-18 | 2011-04-20 | 陈云 | 摩擦铰阻尼器 |
| CN202370116U (zh) * | 2011-11-30 | 2012-08-08 | 青岛理工大学 | 自复位形状记忆合金支撑摩擦阻尼器 |
| KR101560975B1 (ko) * | 2014-04-30 | 2015-10-16 | 성균관대학교산학협력단 | 건축구조용 하이브리드 댐퍼 |
| CN105201097A (zh) * | 2015-10-25 | 2015-12-30 | 贵州大学 | 新型摩擦耗能阻尼器 |
| CN110670935A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-10 | 上海宝冶冶金工程有限公司 | 一种损伤可控的耗能器 |
-
2020
- 2020-09-30 CN CN202011060278.XA patent/CN112095833B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09296626A (ja) * | 1996-05-08 | 1997-11-18 | Oiles Ind Co Ltd | 免震構造系及び該免震構造系における浮上り防止装置 |
| JP2009209983A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Miwa Tec:Kk | 摩擦ダンパー |
| CN201801974U (zh) * | 2010-05-18 | 2011-04-20 | 陈云 | 摩擦铰阻尼器 |
| CN202370116U (zh) * | 2011-11-30 | 2012-08-08 | 青岛理工大学 | 自复位形状记忆合金支撑摩擦阻尼器 |
| KR101560975B1 (ko) * | 2014-04-30 | 2015-10-16 | 성균관대학교산학협력단 | 건축구조용 하이브리드 댐퍼 |
| CN105201097A (zh) * | 2015-10-25 | 2015-12-30 | 贵州大学 | 新型摩擦耗能阻尼器 |
| CN110670935A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-10 | 上海宝冶冶金工程有限公司 | 一种损伤可控的耗能器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙宁, 李瑰贤: "一种能实现变刚度特性的新型抗振冲机构设计", 机械设计, no. 07, 20 July 2000 (2000-07-20), pages 16 - 19 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113389289A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-14 | 大连交通大学 | 一种具有耗能放大功能的桥式自复位支撑 |
| CN113389289B (zh) * | 2021-06-04 | 2022-05-31 | 大连交通大学 | 一种具有耗能放大功能的桥式自复位支撑 |
| CN113482191A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-08 | 大连交通大学 | 一种具有放大功能的铅粘弹性阻尼器 |
| CN113482191B (zh) * | 2021-07-29 | 2022-05-17 | 大连交通大学 | 一种具有放大功能的铅粘弹性阻尼器 |
| CN113842140A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-28 | 中南大学 | 一种膝关节术后患者机能检测装置 |
| CN113842140B (zh) * | 2021-09-18 | 2023-12-08 | 中南大学 | 一种膝关节术后患者机能检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112095833B (zh) | 2024-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112095833A (zh) | 变刚度摩擦阻尼器 | |
| US10202728B1 (en) | Sliding groove type friction pendulum high-pier bridge seismic mitigation and isolation bearing | |
| CN102317548B (zh) | 多向扭转滞后减震器(mthd) | |
| CN106968499B (zh) | 一种附带竖向减震功能的水平向负刚度装置 | |
| CN111719726A (zh) | 一种具有多稳态的非线性能量阱装置 | |
| CN109386067B (zh) | 一种梁柱减震连接结构 | |
| CN209907646U (zh) | 负刚度阻尼减震装置 | |
| CN213509028U (zh) | 一种变刚度摩擦阻尼器 | |
| CN212295145U (zh) | 一种具有多稳态的非线性能量阱装置 | |
| CN113356668A (zh) | 一种新型可更换的剪力墙减震支座 | |
| CN116446266B (zh) | 防落梁减震装置和防落梁减震系统 | |
| CN211875277U (zh) | 一种高碳钢管道阀门的支撑件 | |
| CN110953279B (zh) | 一种基于凸轮—滚子机械原理的多级隔振平台 | |
| CN110513432B (zh) | 一种双非线性隔振装置 | |
| CN106369103B (zh) | 用于电气设备减震体系的承载装置 | |
| CN216130375U (zh) | 一种转动式摩擦阻尼器 | |
| CN212561987U (zh) | 一种减震测控系统中的减震减重结构 | |
| CN214006079U (zh) | 一种装配式建筑减震结构 | |
| CN111173155B (zh) | 一种剪切-弯曲并联型分级消能阻尼器 | |
| CN203295963U (zh) | 钢阻尼防碰撞防落梁装置 | |
| CN112609566A (zh) | 一种粘滞阻尼球型钢支座 | |
| CN113529999B (zh) | 一种建筑的抗震连接结构 | |
| CN219825687U (zh) | 一种用于相邻结构的自复位调谐惯性质量阻尼器 | |
| CN215483748U (zh) | 一种桥梁及建筑用橡胶阻尼器 | |
| CN219734678U (zh) | 一种便于调节的设备减震降噪装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Guo Longlong Inventor after: Guo Wei Inventor after: Hu Jingyi Inventor before: Hu Jingyi Inventor before: Guo Wei Inventor before: Guo Longlong |
|
| GR01 | Patent grant |