CN112196130A - 一种转角位移型摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转角位移型摩擦阻尼器，涉及建筑房屋抗震、防风技术领域。本发明包括支撑杆，上述支撑杆的两端分别相对转动设置有上连接铰和下连接铰，上述上连接铰和上述下连接铰的转动平面与上述支撑杆的轴线平行，上述支撑杆的两端均设有摩擦片，两个上述摩擦片分别与上述上连接铰和上述下连接铰摩擦配合。本发明解决了现有摩擦阻尼器耗能效率低的问题。

Description

一种转角位移型摩擦阻尼器

技术领域

本发明涉及建筑房屋抗震、防风技术领域，具体而言，涉及一种转角位移型摩擦阻尼器。

背景技术

高层、超高层、高耸结构等重大工程结构的建设在我国方兴未艾，并将长期在社会经济发展中发挥重要作用。我国作为一个灾害多发国家，高层、超高层建筑的抗震、抗风等防灾减灾设计始终是影响建筑安全性能的重要问题。进入新世纪以来，高层、超高层、高耸结构进入了快速发展时期，特别是城市的地标性建筑已经成为城市经济实力的象征，如何保证这些高层、超高层、高耸结构的地震作用下的安全性以及强风作用下的舒适性和安全性已经成为需要迫切解决的关键问题。

阻尼器，是以提供运动的阻力，耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术，在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能，从二十世纪七十年代后，人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，其发展十分迅速。阻尼器可以在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态，耗散大量输入结构体系的地震、风振能量，使结构本身需消耗的能量大大减少，主体结构反应大大减小，从而有效地保护主体结构，使其不再受到地震波或风能的损伤或破坏，提高其防震性能，在建筑物、构筑物的建造过程中，得到广泛的应用，提高建筑物、构筑物的安全性能。

现在市场上的产品为水平滑动型的摩擦阻尼器，通过连接件连接于上下楼层的梁间。但由于连接件和梁刚度有限，阻尼器的变形明显小于结构的水平变形，存在耗能效率低的问题。

综上所述，我们提出了一种转角位移型摩擦阻尼器解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种转角位移型摩擦阻尼器，解决了现有摩擦阻尼器耗能效率低的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种转角位移型摩擦阻尼器，包括支撑杆，上述支撑杆的两端分别相对转动设置有上连接铰和下连接铰，上述上连接铰和上述下连接铰的转动平面与上述支撑杆的轴线平行，上述支撑杆的两端均设有摩擦片，两个上述摩擦片分别与上述上连接铰和上述下连接铰摩擦配合。

在本发明的一些实施例中，上述上连接铰和上述下连接铰的结构相同，上述上连接铰包括连接座，上述连接座的一侧设有连接片，上述支撑杆与上述连接片的一侧转动配合连接，上述支撑杆朝向上述连接片的一侧设有摩擦片，上述摩擦片与上述连接片相接触。

在本发明的一些实施例中，上述支撑杆呈平板状。

在本发明的一些实施例中，上述连接座上设有多个接地螺孔。

在本发明的一些实施例中，上述上连接铰和上述支撑杆的连接方式、上述下连接铰与上述支撑杆的连接方式均相同，上述连接片与上述支撑杆通过定位销连接。

在本发明的一些实施例中，上述连接片与上述支撑杆通过多个预紧装置转动配合连接。

在本发明的一些实施例中，上述连接片上设有多个弧形滑动槽，多个上述弧形滑动槽沿以上述定位销为圆心的圆周方向设置，上述弧形滑动槽的圆心为上述定位销，上述弧形滑动槽内穿设有连接上述支撑杆的预紧装置。

在本发明的一些实施例中，上述预紧装置包括顺次穿过上述弧形滑动槽和上述支撑杆的紧固螺栓，穿过上述支撑杆的上述紧固螺栓上套设有紧固螺母。

在本发明的一些实施例中，上述紧固螺栓上套设有定位块、碟簧、垫片，上述定位块设置在上述紧固螺栓和上述连接片之间，上述碟簧设置在上述连接片和上述定位块之间，上述垫片设置在上述连接片和上述紧固螺栓的固定端之间。

在本发明的一些实施例中，上述连接片的两侧均设有支撑杆，两个上述支撑杆的相对侧相对设有摩擦片，两个上述支撑杆上的上述摩擦片均与上述连接片摩擦配合。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种转角位移型摩擦阻尼器，包括支撑杆，上述支撑杆的两端分别相对转动设置有上连接铰和下连接铰，上述上连接铰和上述下连接铰的转动平面与上述支撑杆的轴线平行，上述支撑杆的两端均设有摩擦片，两个上述摩擦片分别与上述上连接铰和上述下连接铰摩擦配合。

本发明的原理：将本发明预埋在建筑房屋中时，支撑杆处于纵向方向，上连接铰与房屋建筑预制水泥板的上侧固定连接，下连接铰与房屋建筑预制板的下侧固定连接，在地震或风力较大时，房屋发生水平方向的晃动时，以地面为参考平面，越往房屋上侧，发生的水平位移越大，即上连接铰的水平位移大于下连接铰的水平位移，由于上连接铰与下连接铰存在位移差，在支撑杆发生偏移的时候，支撑杆与上连接铰之间、支撑杆与下连接铰之间发生相对转动，摩擦片与上连接铰之间、摩擦片与下连接铰之间产生相对摩擦的作用力(提供阻尼力)，与促使上连接铰和下连接铰的摆动外力方向相反，减少上述促使房屋摆动外力的能量，耗散能量。本发明中，上连接铰和下连接铰的转动位移等于房屋的水平变形，相对于传统的水平滑动型摩擦阻尼器，充分利用楼层变形，耗能效率提高。本发明的设计解决了现有摩擦阻尼器耗能效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一种转角位移型摩擦阻尼器的结构示意图；

图2为图1的轴测图；

图3为图1的侧视图；

图4为图1中支撑杆和摩擦片连接的结构示意图；

图5为图1中预紧装置的爆炸图；

图6为上连接铰的正视图；

图7为图6的轴测图。

图标：1-上连接铰，101-连接座，102-连接片，2-下连接铰，3-支撑杆，4-定位销，5-弧形滑动槽，6-紧固螺栓，7-碟簧，8-定位块，9-垫片，10-紧固螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1-图4，本实施例提供一种转角位移型摩擦阻尼器，解决了现有摩擦阻尼器耗能效率低的问题。

一种转角位移型摩擦阻尼器，包括支撑杆3，上述支撑杆3的两端分别相对转动设置有上连接铰1和下连接铰2，上述上连接铰1和上述下连接铰2的转动平面与上述支撑杆3的轴线平行，上述支撑杆3的两端均设有摩擦片，两个上述摩擦片分别与上述上连接铰1和上述下连接铰2摩擦配合。

本发明的原理：将本发明预埋在建筑房屋中时，支撑杆3处于纵向方向，上连接铰1与房屋建筑预制水泥板的上侧固定连接，下连接铰2与房屋建筑预制板的下侧固定连接，在地震或风力较大时，房屋发生水平方向的晃动时，以地面为参考平面，越往房屋上侧，发生的水平位移越大，即上连接铰1的水平位移大于下连接铰2的水平位移，由于上连接铰1与下连接铰2存在位移差，在支撑杆3发生偏移的时候，支撑杆3与上连接铰1之间、支撑杆3与下连接铰2之间发生相对转动，摩擦片与上连接铰1之间、摩擦片与下连接铰2之间产生相对摩擦的作用力(提供阻尼力)，与促使上连接铰1和下连接铰2的摆动外力方向相反，减少上述促使房屋摆动外力的能量，耗散能量。本发明中，上连接铰1和下连接铰2的转动位移等于房屋的水平变形，相对于传统的水平滑动型摩擦阻尼器，充分利用楼层变形，耗能效率提高。本发明的设计解决了现有摩擦阻尼器耗能效率低的问题。

请参照图1、图6、图7，在本发明的一些实施例中，上述上连接铰1和上述下连接铰2的结构相同，上述上连接铰1包括连接座101，上述连接座101的一侧设有连接片102，上述支撑杆3与上述连接片102的一侧转动配合连接，上述支撑杆3朝向上述连接片102的一侧设有摩擦片，上述摩擦片与上述连接片102相接触。

在上述实施例中，将上连接铰1、支撑杆3、下连接铰2安装在房屋的墙体内，支撑杆3的轴线沿重力方向，摩擦片与连接片102相接触，摩擦片与支撑杆3固定连接，在上连接铰1或下连接铰2与支撑杆3发生相对转动时，连接片102与摩擦片发生相对转动，摩擦片与连接片102之间产生摩擦阻力，限制上连接铰1或下连接铰2的转动，具有耗散能量的目的。上述连接片102的表面积大于摩擦片的表面积，使摩擦片与连接片102的接触面积达到最大，在连接片102与摩擦片相对转动时，使摩擦阻力达到最大。

在本发明的一些实施例中，上述支撑杆3呈平板状。

在上述实施例中，摩擦片与平板状的支撑杆3相接触时，平板状的支撑杆3表面积大于摩擦片的表面积，支撑杆3对摩擦片全面支撑，增加摩擦片的抗外力作用(垂直于摩擦片方向)。支撑杆3为平板状，支撑杆3所在平面与墙体所在的平面平行，且支撑杆3的厚度较小，使发明能完全密封在房屋建筑的墙体内。

在本发明的一些实施例中，上述连接座101上设有多个接地螺孔。

在上述实施例中，连接座101上设置多个接地螺孔，多个接地螺孔在连接座101上均匀布置，接地螺孔上穿设膨胀螺栓，膨胀螺栓实现连接座101和房屋预制水泥板之间的连接，具有连接稳定的优点。

在本发明的一些实施例中，上述上连接铰1和上述支撑杆3的连接方式、上述下连接铰2与上述支撑杆3的连接方式均相同，上述连接片102与上述支撑杆3通过定位销4连接。

在上述实施例中，定位销4的设计，实现连接片102和支撑杆3的转动连接，连接片102以定位销4为圆心转动，定位销4在实现连接片102支撑杆3的连接时，定位销4上设有锁片，锁片能将定位销4的位置固定，防止了连接片102或支撑杆3从定位销4上的脱落，增加了连接片102与支撑杆3连接的稳定性。

请参照图1-图7，在本发明的一些实施例中，上述连接片102与上述支撑杆3通过多个预紧装置转动配合连接。

在上述实施例中，连接片102与支撑杆3单单依靠定位销4连接时，稳定性相对较差，预紧装置进一步实现了连接片102与支撑杆3的连接，使连接片102与支撑杆3的转动连接更稳定。在连接片102与支撑杆3相对转动的过程中，预紧装置不会对连接片102和支撑杆3的相对转动起阻碍作用。

在本发明的一些实施例中，上述连接片102上设有多个弧形滑动槽5，多个上述弧形滑动槽5沿以上述定位销4为圆心的圆周方向设置，上述弧形滑动槽5的圆心为上述定位销4，上述弧形滑动槽5内穿设有连接上述支撑杆3的预紧装置。

在上述实施例中，弧形滑动槽5的数量为四个，四个沿圆周方向(以上述定位销4为圆心的圆周方向)均匀间隔设置，支撑杆3上设有与弧形滑动槽5相对的定位孔，预警装置穿设在弧形滑动槽5和定位孔上(预警装置与支撑杆3固定连接)，以实现连接片102与支撑杆3的连接，在连接片102相对支撑杆3转动时，预警装置相对连接片102在弧形滑动槽5内移动，弧形滑动槽5的设计，给预紧装置提供一个可活动的空间，以配合连接片102和支撑杆3的相对转动。

在本发明的一些实施例中，上述预紧装置包括顺次穿过上述弧形滑动槽5和上述支撑杆3的紧固螺栓6，穿过上述支撑杆3的上述紧固螺栓6上套设有紧固螺母10。

在上述实施例中，弧形滑动槽5是贯穿连接片102的，以便于弧形滑动槽5上能穿设紧固螺栓6。紧固螺栓6的螺纹端顺次穿过连接片102的弧形滑动槽5和支撑杆3的定位孔，紧固螺栓6的固定端口径大于弧形滑动槽5的口径，避免了紧固螺栓6从弧形滑动槽5上的脱落，紧固螺母10穿设在紧固螺栓6的螺纹端，紧固螺母10的口径大于定位孔的口径，紧固螺栓6与支撑杆3之间产生预紧力的作用，紧固螺栓6和紧固螺母10的配合，使连接片102和支撑杆3连接更稳定。

在本发明的一些实施例中，上述紧固螺栓6上套设有定位块8、碟簧7、垫片9，上述定位块8设置在上述紧固螺栓6和上述连接片102之间，上述碟簧7设置在上述连接片102和上述定位块8之间，上述垫片9设置在上述连接片102和上述紧固螺栓6的固定端之间。

在上述实施例中，定位块8由两个一大一小的圆环同轴线对接而成，两个圆环的内径相同，两个圆环的外经不同，定位块8套设在紧固螺栓6状，定位块8较小外径的圆环位于支撑杆3定位孔与紧固螺栓6之间的间隙处，使紧固螺栓6与定位孔之间的空隙得到填充，避免了连接片102与支撑杆3相对转动时，出现晃动的情况，定位块8较大圆环位于连接片102与紧固螺栓6之间，限制了定位块8的位移。碟簧7(belleville spring)又名贝勒维尔弹簧垫圈，最早是100多年前法国J.Belleville发明。碟形弹簧的形状为圆锥碟状，与传统弹簧不同，功能上有其特殊的作用，主要特点是，负荷大，行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，经济安全性高。适用于空间小，负荷大之精密重机械。碟簧7具有良好的缓冲吸震能力，特别是采用叠合组合时，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。垫片9的设计，能避免紧固螺栓6固定端与连接片102或支撑杆3的直接接触，具有保护作用。

在本发明的一些实施例中，上述连接片102的两侧均设有支撑杆3，两个上述支撑杆3的相对侧相对设有摩擦片，两个上述支撑杆3上的上述摩擦片均与上述连接片102摩擦配合。

在上述实施例中，连接片102的两侧均设有支撑杆3，连接片102的两侧均摩擦配合有摩擦片，使上连接铰1与两个支撑杆3之间的摩擦作用力更大，耗散能量的效果更显著。

在这里需要说明的是，连接片102两侧均设置支撑杆3和摩擦片时，定位销4穿设在两个支撑杆3和连接片102上，以实现单个上连接铰1和两个支撑杆3的转动配合，预紧装置实现两个支撑杆3和连接片102的共同连接，以增加三者连接的稳定性。

综上，本发明提供了一种转角位移型摩擦阻尼器，其至少具有以下有益效果：

本发明的原理：将本发明预埋在建筑房屋中时，支撑杆3处于纵向方向，上连接铰1与房屋建筑预制水泥板的上侧固定连接，下连接铰2与房屋建筑预制板的下侧固定连接，在地震或风力较大时，房屋发生水平方向的晃动时，以地面为参考平面，越往房屋上侧，发生的水平位移越大，即上连接铰1的水平位移大于下连接铰2的水平位移，由于上连接铰1与下连接铰2存在位移差，在支撑杆3发生偏移的时候，支撑杆3与上连接铰1之间、支撑杆3与下连接铰2之间发生相对转动，摩擦片与上连接铰1之间、摩擦片与下连接铰2之间产生相对摩擦的作用力(提供阻尼力)，与促使上连接铰1和下连接铰2的摆动外力方向相反，减少上述促使房屋摆动外力的能量，耗散能量。本发明中，上连接铰1和下连接铰2的转动位移等于房屋的水平变形，相对于传统的水平滑动型摩擦阻尼器，充分利用楼层变形，耗能效率提高。本发明的设计解决了现有摩擦阻尼器耗能效率低的问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，包括支撑杆，所述支撑杆的两端分别相对转动设置有上连接铰和下连接铰，所述上连接铰和所述下连接铰的转动平面与所述支撑杆的轴线平行，所述支撑杆的两端均设有摩擦片，两个所述摩擦片分别与所述上连接铰和所述下连接铰摩擦配合。

2.根据权利要求1所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述上连接铰和所述下连接铰的结构相同，所述上连接铰包括连接座，所述连接座的一侧设有连接片，所述支撑杆与所述连接片的一侧转动配合连接，所述支撑杆朝向所述连接片的一侧设有摩擦片，所述摩擦片与所述连接片相接触。

3.根据权利要求2所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述支撑杆呈平板状。

4.根据权利要求2所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述连接座上设有多个接地螺孔。

5.根据权利要求2所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述上连接铰和所述支撑杆的连接方式、所述下连接铰与所述支撑杆的连接方式均相同，所述连接片与所述支撑杆通过定位销连接。

6.根据权利要求5所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述连接片与所述支撑杆通过多个预紧装置转动配合连接。

7.根据权利要求6所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述连接片上设有多个弧形滑动槽，多个所述弧形滑动槽沿以所述定位销为圆心的圆周方向设置，所述弧形滑动槽的圆心为所述定位销，所述弧形滑动槽内穿设有连接所述支撑杆的预紧装置。

8.根据权利要求7所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述预紧装置包括顺次穿过所述弧形滑动槽和所述支撑杆的紧固螺栓，穿过所述支撑杆的所述紧固螺栓上套设有紧固螺母。

9.根据权利要求8所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述紧固螺栓上套设有定位块、碟簧、垫片，所述定位块设置在所述紧固螺栓和所述连接片之间，所述碟簧设置在所述连接片和所述定位块之间，所述垫片设置在所述连接片和所述紧固螺栓的固定端之间。

10.根据权利要求2-9任一项所述的一种转角位移型摩擦阻尼器，其特征在于，所述连接片的两侧均设有支撑杆，两个所述支撑杆的相对侧相对设有摩擦片，两个所述支撑杆上的所述摩擦片均与所述连接片摩擦配合。

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