CN112609854A - 一种消能减震增强型施工结构和摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消能减震增强型施工结构和摩擦阻尼器。该摩擦阻尼器包括用以设于第一施工体和第二施工体之间的第一连接体、第二连接体和摩擦板；第一连接体的头部和第二连接体的头部分别用以连接第一施工体和第二施工体，第一连接体的尾部和第二连接体的尾部相向延伸至部分交叠；第一连接体的中部通过第一销轴铰接于第二连接体，第一销轴与第一连接体的头部的距离小于第一销轴与第一连接体的尾部的距离；摩擦板设于第一连接体的尾部和第二连接体之间，且三者滑动铰接。该摩擦阻尼器中，摩擦板在第一连接体和第二连接体的相对滑移下将结构的振能转化为摩擦板的热能，实现摩擦耗能，并结合位移放大作用充分发挥消能减震作用。

Description

一种消能减震增强型施工结构和摩擦阻尼器

技术领域

本发明涉及抗震领域，尤其涉及一种摩擦阻尼器。本发明还涉及一种消能减震增强型施工结构，包括上述摩擦阻尼器。

背景技术

摩擦阻尼器是目前工程应用较为普遍的阻尼器之一，摩擦阻尼器对结构进行振动控制的机理为：摩擦阻尼器安装在结构相对变形较大的位置，当结构构件产生滑移或变形时，依靠阻尼器的摩擦材料界面产生摩擦力，将前述结构构件的振动能量转为热量消耗，从而降低前述结构构件的地震反应。

考虑到摩擦阻尼器所应用的结构构件在地震作用下产生的相对滑移量或变形量有限，摩擦阻尼器难以充分发挥自身的摩擦耗能作用，因此，如何有效提升摩擦阻尼器的摩擦耗能作用，提高摩擦阻尼器对结构构件地震反应的响应灵敏度，成为了研究人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦阻尼器，可以提高摩擦阻尼器的摩擦耗能作用。本发明的另一目的是提供一种消能减震增强型施工结构，包括上述摩擦阻尼器。

为实现上述目的，本发明提供一种摩擦阻尼器，包括用以设于第一施工体和第二施工体之间的第一连接体、第二连接体和摩擦板；

所述第一连接体的头部和所述第二连接体的头部分别用以连接第一施工体和第二施工体，所述第一连接体的尾部和所述第二连接体的尾部相向延伸至部分交叠；所述第一连接体的中部通过第一销轴铰接于所述第二连接体，所述第一销轴与所述第一连接体的头部的距离小于与所述第一连接体的尾部的距离；所述摩擦板设于所述第一连接体的尾部和所述第二连接体之间，且三者滑动铰接。

优选地，所述第一连接体的尾部、所述第二连接体和所述摩擦板三者之间穿设有轴体；所述第二连接体和所述摩擦板均设有用以供所述轴体插入的通孔；所述第一连接体的尾部设有用以供所述轴体嵌入且实现相对滑动的弧线槽；所述第一销轴与所述第一连接体的头部的距离小于所述第一销轴与所述轴体的最小距离。

优选地，所述轴体包括若干预紧螺栓；任一所述预紧螺栓的端部以预设压力旋拧于全部所述弧线槽的最外侧。

优选地，所述第一连接体的两侧对称设有两个所述第二连接体；所述第一连接体和任一所述第二连接体之间设有所述摩擦板。

优选地，位于所述第一连接体和所述第二连接体之间的部分所述第一销轴的外周套设有第一钢垫板；所述第一钢垫板的长度等于所述第一连接体和所述第二连接体的间距。

本发明还提供一种消能减震增强型施工结构，包括第一施工体、第二施工体和如上所述的摩擦阻尼器；所述第二连接体的头部固定连接于所述第二施工体。

优选地，所述第一连接体的头部固定连接于所述第一施工体。

优选地，所述第一连接体的头部设有与所述第一销轴平行的第二销轴；所述第二销轴用以铰接第一施工体。

优选地，所述第一施工体与所述第一连接体之间设有铰接杆；所述铰接杆的两端分别铰接所述第一施工体与所述第一连接体；所述铰接杆两端的任一旋转轴平行于所述第一销轴。

优选地，所述第一施工体设有预埋板；所述第二连接体通过多个固定螺栓固定连接所述预埋板。

相对于上述背景技术，本发明所提供的摩擦阻尼器包括用以设于第一施工体和第二施工体之间的第一连接体、第二连接体和摩擦板。

该摩擦阻尼器中，第一连接体的头部用以连接第一施工体，第二连接体的头部用以固定连接第二施工体，且第一连接体的尾部和第二连接体的尾部相向延伸至部分交叠。

该摩擦阻尼器中，第一连接体的中部还通过第一销轴铰接于第二连接体，且第一销轴与第一连接体的头部的距离小于第一销轴与第一连接体的尾部的距离。摩擦板则设于第一连接体的尾部和第二连接体之间，摩擦板的两侧分别贴合接触第一连接体的尾部表面和第二连接体的表面，摩擦板、第一连接体的尾部和第二连接体三者滑动铰接，且前述滑动铰接的轨迹与第一连接体的尾部摆动的轨迹重合。

该摩擦阻尼器中，摩擦板在第一连接体和第二连接体的相对滑移产生摩擦力，将第一施工体和第二施工体传递至第一连接体和第二连接体的振动能量转化为热能，实现摩擦耗能。在第一连接体的放大作用下，摩擦板实际所受相对滑移量大于第一施工体和第二施工体的相对位移，因而能够充分发挥摩擦板的消能减震作用，保障包括第一施工体和第二施工体在内的建筑结构的结构安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的第一种消能减震增强型施工结构的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明实施例所提供的第二种消能减震增强型施工结构的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明实施例所提供的第三种消能减震增强型施工结构的结构示意图；

图6为图5的侧视图；

图7为本发明实施例所提供的第四种消能减震增强型施工结构的结构示意图；

图8为图7的侧视图。

其中，01-第一施工体、011-上水平横梁、012-上钢筋混凝土连接墙、013-上预埋件、02-第二施工体、021-下水平横梁、022-下钢筋混凝土连接墙、023-下预埋件、03-预埋杆、1-第一连接体、2-第二连接体、3-摩擦板、4-第一销轴、5-弧线槽、6-轴体、7-第一钢垫板、8-铰接杆、9-预埋板、10-第一加劲肋、11-碟簧垫片、12-固定螺栓、13-第二钢垫板、14-第二销轴、15-耳板、16-第三销轴。

具体实施方式

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，图1为本发明实施例所提供的第一种消能减震增强型施工结构的结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为本发明实施例所提供的第二种消能减震增强型施工结构的结构示意图；图4为图3的侧视图；图5为本发明实施例所提供的第三种消能减震增强型施工结构的结构示意图；图6为图5的侧视图；图7为本发明实施例所提供的第四种消能减震增强型施工结构的结构示意图；图8为图7的侧视图。

本发明提供一种摩擦阻尼器，包括用以设于第一施工体01和第二施工体02之间的第一连接体1、第二连接体2和摩擦板3。

该摩擦阻尼器中，第一连接体1靠近第一施工体01而远离第二施工体02，第一连接体1的头部用以连接第一施工体01，尾部用以朝向第二施工体02的方向延伸。第二连接体2靠近第二施工体02而远离第一施工体01，第二连接体2的头部用以固定连接第二施工体02，尾部用以朝向第一施工体01的方向延伸。可见，上述第一连接体1的尾部和第二连接体2的尾部相向延伸，直至二者部分交叠。

该摩擦阻尼器中，第一连接体1的中部通过第一销轴4铰接于第二连接体2，此时，第二连接体2作为第一连接体1设置铰点的结构基础，可以令第一连接体1形成杠杆结构。换言之，第一连接体1以第一销轴4为分界点可分为两段，其中一段靠近第一施工体01，另一段靠近第二施工体02。其中，第一销轴4与第一连接体1或与第二连接体2的接触面之间可设置碟簧垫片11。

该摩擦阻尼器中，靠近第一施工体01的部分第一连接体1的长度小于靠近第二施工体02的部分第一连接体1的长度。基于前述结构，该摩擦阻尼器中，第一连接体1的尾部和部分第二连接体2交叠，二者之间设有摩擦板3，而前述三者滑动铰接。需要说明是，前述滑动铰接结构与第一连接体1在第一销轴4的铰接下所形成的杠杆结构相互关联，简而言之，第一连接体1绕第一销轴4摆动时，第一连接体1的尾部按照特定轨迹实现前述滑动铰接。

本发明所采用的摩擦板3通过与第一连接体1和第二连接体2的相对滑移产生摩擦力，进而将第一施工体01和第二施工体02传递至第一连接体1和第二连接体2的振动能量转化为热能，实现消能减震。由于该摩擦阻尼器中，第一连接体1可以按照自身在第一销轴4两侧的长度之比放大第一施工体01和第二施工体02的相对位移，因此，位于第一连接体1和第二连接体2二者之间的摩擦板3实际所受相对滑移量大于第一施工体01和第二施工体02的相对位移，能够充分发挥摩擦板3的消能减震作用，保障包括第一施工体01和第二施工体02在内的建筑结构的结构安全。

此外，本发明所提供的摩擦阻尼器还可以通过及时更换摩擦板3实现装置维护，确保该摩擦阻尼器始终具有较好的阻尼效果。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的摩擦阻尼器做更进一步的说明。

在上述实施例的基础上，本发明所提供的摩擦阻尼器中，第一连接体1的尾部、第二连接体2和摩擦板3三者之间穿设有轴体6。

其中，第二连接体2和摩擦板3均设有用以供轴体6插入的通孔；第一连接体1的尾部设有用以供轴体6嵌入且实现相对滑动的弧线槽5。因此，连接于第一连接体1的尾部、第二连接体2和摩擦板3三者之间的轴体6，其一端定位连接于第二连接体2和摩擦板3，另一端相对于弧线槽5滑动。

由于上述摩擦阻尼器中，第一销轴4与第一连接体1的头部的距离小于第一销轴4与轴体6的最小距离，因此，通过轴体6约束于第一连接体1的尾部和第二连接体2之间的摩擦板3，其产生相对位移大于第一连接体1和第二连接体2的相对位移。

示例性的，本发明所提供的图1～图8中，第一连接体1的尾部、摩擦板3和第二连接体2三者之间设有多个轴体6，且全部轴体6可分为两组，分别安装于两组弧线槽5中。

针对该摩擦阻尼器所采用的轴体6，具体可设置为预紧螺栓。预紧螺栓的端部设有螺母，可以预设压力旋拧于弧线槽5的外侧，约束预紧螺栓沿轴向的移动自由度，并使摩擦板3的两侧表面分别贴合第一连接体1的表面和第二连接体2的表面，有效发挥摩擦板3的摩擦耗能作用。

为了实现更好的技术效果，该摩擦阻尼器中，第一连接体1的两侧对称设有两个第二连接体2，与之相适应地，任意一个第二连接体2和第二连接体2之间设有摩擦板3。也就是说，该摩擦阻尼器中，摩擦板3分为两组并分设于第一连接体1的两侧。

该摩擦阻尼器中，为了充分发挥第一连接体1对第一施工体01和第二施工体02的位移放大作用，应避免第一连接体1和第二连接体2二者间产生较大的摩擦，因此第一连接体1和第二连接体2应相对分离，仅通过第一销轴4实现连接。而考虑到第一连接体1应在其摆动平面内运动，避免在第一施工体01和第二施工体02的作用下产生其他方向的运动，第二连接体2应约束第一连接体1的运动方向。

综上，为了兼顾第一连接体1的位移放大功能和约束第一连接体1的运动方向，该摩擦阻尼器在第一连接体1和第二连接体2之间还设有第一钢垫板7。第一钢垫板7的厚度等于第一连接体1和第二连接体2的间距，且中部设有可供第一销轴4穿入的通孔。第一钢垫板7套设于第一销轴4，实现自身在第一连接体1和第二连接体2之间的定位。

上述结构中，第一钢垫板7的两端分别贴合第一连接体1的表面和第二连接体2的表面，实现第二连接体2对第一连接体1的运动方向的约束。而第一钢垫板7的端面尺寸远小于第二连接体2的尺寸，因此可减少对第一连接体1造成的摩擦，保证第一连接体1自由摆动。

本发明还提供一种消能减震增强型施工结构，包括第一施工体01和第二施工体02，还包括上述任一实施例所提供的摩擦阻尼器。

该消能减震增强型施工结构中，第二连接体2的头部固定连接于第二施工体02，二者可采用焊接等方式实现固定连接。以第一施工体01设有上水平横梁011和上钢筋混凝土连接墙012、第二施工体02设有下水平横梁021和下钢筋混凝土连接墙022为例，第二施工体02的下钢筋混凝土连接墙022内可预埋下预埋件023。第二连接体2的头部可采用焊接或紧固件锁紧的方式固定连接下预埋件023。

以下提供两种第二施工体02和第二连接体2的头部的固定连接方式。

在第一种固定连接方式中，第二施工体02设有下预埋件023，第二连接体2采用焊接的方式固定于下预埋件023，实现第二连接体2的头部与第二施工体02的相对固定。

在第二种固定连接方式中，第二施工体02在下钢筋混凝土连接墙022内预埋有预埋板9，第二连接体2的头部通过紧固件锁紧于预埋板9，实现第二连接体2的头部与第二施工体02的相对固定。例如，预埋板9和第二连接体2的头部均设有若干连接孔，预埋板9和第二连接体2通过穿设于前述多个连接孔内的固定螺栓12实现固定连接。其中，第二连接体2和预埋板9之间还接设置第二钢垫板13，用于提高第二连接体2和第二施工体02的固定连接强度。

上述两种固定连接方式中，后者减少了焊接工作量，考虑摩擦阻尼器的结构尺寸而言，方便施工人员实现摩擦阻尼器与第二施工体02的安装，避免因焊接作业而给该摩擦阻尼器的安装工作带来困难。

该消能减震增强型施工结构中，第一连接体1的头部和第一施工体01之间可固定连接，也可铰接。以下提供三种第一施工体01和第一连接体1的头部的固定连接方式。

在第一种固定连接方式中，第一连接体1的头部固定连接于第一施工体01，二者之间可设置第一加劲肋10以提高固定连接强度。仍以第一施工体01设有上水平横梁011和上钢筋混凝土连接墙012、第二施工体02设有下水平横梁021和下钢筋混凝土连接墙022为例，第一施工体01的上钢筋混凝土连接墙012内可预埋上预埋件013。第一连接体1的头部可采用焊接或紧固件锁紧的方式固定连接上预埋件013，实现二者固定连接。

在第二种固定连接方式中，第一连接体1的头部通过第二销轴14铰接于第一施工体01，且第二销轴14平行于第一连接体1和第二连接体2之间的第一销轴4。例如，第一施工体01固定连接有两个相对分布的耳板15，而第一连接体1的端部可插入前述两个耳板15之间，并通过第二销轴14实现与两个耳板15的铰接。此外，考虑到第一连接体1在第一施工体01和第二施工体02二者之间的运动，第二销轴14与阻尼器位移放大装置中的第一销轴4平行。耳板15的端部呈半圆板状，可通过第二销轴14安装于第一连接体1的端部中点处。

在第三种固定连接方式中，第一施工体01与第一连接体1之间设有铰接杆8，铰接杆8的两端分别铰接第一施工体01和第一连接体1，且铰接杆8两端的任一旋转轴平行于第一销轴4。例如，铰接杆8的两端分别通过第三销轴16铰接于第一施工体01和第一连接体，两个第三销轴16均平行于第一销轴4。该固定连接方式中，第一施工体01内可预埋朝向第一连接体1设置的预埋杆03，用于与铰接杆8的其中一端铰接。

相较于前两种固定连接方式而言，第三种固定连接方式中，通过铰接杆8连接的第一施工体01和第一连接体1的旋转轴并非固定不动，而是可以随第一施工体01和第二施工体02的相对运动产生平移。当然，铰接杆8两端的旋转轴在第一连接杆的摆动平面内的平移。

基于第三种固定连接方式中铰接杆8及其连接关系，摩擦阻尼器可以承受第一施工体01和第二施工体02在图7和图8竖向方向所产生的相对位移。反之，上述第一种固定连接方式和第二种固定连接方式中，第一施工体01和第二施工体02向摩擦阻尼器两端传递的竖向方向的位移则受到约束。

综上可知，本文针对消能减震增强型施工结构的安装方式，分别列举了三种实现第一施工体01和第一连接体1的安装方式和两种实现第二施工体02和第二连接体2的安装方式，因此，通过上述五种安装方式的组合，本文实际列举了六种摩擦阻尼器在该消能减震增强型施工结构中的连接结构。

其中，说明书附图中提供其中四种连接结构。图1和图2中，第一施工体01与第一连接体1焊接固定，第二施工体02和第二连接体2焊接固定。图3和图4中，第一施工体01和第一连接体1焊接固定，第二施工体02和第二连接体2通过预埋板9和紧固件锁紧固定。图5和图6中，第一施工体01和第一连接体1通过耳板和第二销轴14铰接，第二施工体02和第二连接体2焊接固定。图7和图8中，第一施工体01和第一连接体1通过铰接杆铰接，第二施工体02和第二连接体2焊接固定。

以上对本发明所提供的消能减震增强型施工结构和摩擦阻尼器进行了详细介绍。本文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，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种摩擦阻尼器，其特征在于，包括用以设于第一施工体(01)和第二施工体(02)之间的第一连接体(1)、第二连接体(2)和摩擦板(3)；

所述第一连接体(1)的头部和所述第二连接体(2)的头部分别用以连接第一施工体(01)和第二施工体(02)，所述第一连接体(1)的尾部和所述第二连接体(2)的尾部相向延伸至部分交叠；所述第一连接体(1)的中部通过第一销轴(4)铰接于所述第二连接体(2)，所述第一销轴(4)与所述第一连接体(1)的头部的距离小于所述第一销轴(4)与所述第一连接体(1)的尾部的距离；所述摩擦板(3)设于所述第一连接体(2)的尾部和所述第二连接体(2)之间，且三者滑动铰接。

2.根据权利要求1所述的摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一连接体(1)的尾部、所述第二连接体(2)和所述摩擦板(3)三者之间穿设有轴体(6)；所述第二连接体(2)和所述摩擦板(3)均设有用以供所述轴体(6)插入的通孔；所述第一连接体(1)的尾部设有用以供所述轴体(6)嵌入且实现相对滑动的弧线槽(5)；所述第一销轴(4)与所述第一连接体(1)的头部的距离小于所述第一销轴(4)与所述轴体(6)的最小距离。

3.根据权利要求2所述的摩擦阻尼器，其特征在于，所述轴体(6)包括若干预紧螺栓；任一所述预紧螺栓的端部以预设压力旋拧于所述弧线槽(5)的外侧。

4.根据权利要求1所述的摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一连接体(1)的两侧对称设有两个所述第二连接体(2)；所述第一连接体(1)和任一所述第二连接体(2)之间设有所述摩擦板(3)。

5.根据权利要求4所述的摩擦阻尼器，其特征在于，位于所述第一连接体(1)和所述第二连接体(2)之间的部分所述第一销轴(4)的外周套设有第一钢垫板(7)；所述第一钢垫板(7)的长度等于所述第一连接体(1)和所述第二连接体(2)的间距。

6.一种消能减震增强型施工结构，其特征在于，包括第一施工体(01)、第二施工体(02)和如权利要求1至5任一项所述的摩擦阻尼器；所述第二连接体(2)的头部固定连接于所述第二施工体(02)。

7.根据权利要求6所述的消能减震增强型施工结构，其特征在于，所述第一连接体(1)的头部固定连接于所述第一施工体(01)。

8.根据权利要求6所述的消能减震增强型施工结构，其特征在于，所述第一连接体(1)的头部设有与所述第一销轴(4)平行的第二销轴(14)；所述第二销轴(14)用以铰接所述第一施工体(01)。

9.根据权利要求6所述的消能减震增强型施工结构，其特征在于，所述第一施工体(01)与所述第一连接体(1)之间设有铰接杆(8)；所述铰接杆(8)的两端分别铰接所述第一施工体(01)与所述第一连接体(1)；所述铰接杆(8)两端的任一旋转轴平行于所述第一销轴(4)。

10.根据权利要求6至9任一项所述的消能减震增强型施工结构，其特征在于，所述第一施工体(01)设有预埋板(9)；所述第二连接体(2)通过多个固定螺栓(12)固定连接所述预埋板(9)。

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