CN113958005A - 一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统 - Google Patents

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CN113958005A CN202111283983.0A CN202111283983A CN113958005A CN 113958005 A CN113958005 A CN 113958005A CN 202111283983 A CN202111283983 A CN 202111283983A CN 113958005 A CN113958005 A CN 113958005A
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Abstract

本发明公开了一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，阻尼系统包括阻尼器，阻尼器包括阻尼器外壳、阻尼器盖板、阻尼器活塞、压电堆、摩擦片、弹簧挡板和弹簧；阻尼器活塞包括套筒和活塞杆，套筒的底面与阻尼器外壳的底面相接触组成第一摩擦副，阻尼器通过阻尼器外壳和活塞杆连接在结构杆件中；压电堆设置在套筒内；摩擦片设置在压电堆和阻尼器盖板之间，摩擦片与阻尼器盖板相接触组成第二摩擦副；套筒左、右侧壁的外部分别设置有弹簧挡板，每个弹簧挡板与阻尼器外壳之间设置有弹簧。本发明通过调节压电堆表面电压，使得压电堆沿上下表面法向伸长或缩短，改变摩擦副法向压力，从而改变阻尼器的摩擦力，实现大跨空间结构振动响应的有效抑制。

Description

一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统
技术领域
本发明涉及大跨空间结构振动控制技术，特别涉及一种适用于网架、网壳、钢管桁架结构及张弦梁结构等大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统。
背景技术
大跨空间结构多应用于人员密集的公共建筑，结构在强震、大风、暴雨等振动激励作用下的结构动力响应强烈，已严重影响了大跨空间结构的发展。控制结构在振动激励下的动力响应，提高结构在强震、大风、暴雨等灾害下的抗灾能力，是目前大跨空间结构亟待解决的问题。
传统的抗震方法以“抗”为主，通过提高结构的强度和刚度抵抗灾害振动，依靠结构自身的耗能能力消耗灾害作用的能量，在较强的振动激励下容易导致结构产生损伤或发生破坏。基于阻尼器的结构振动控制技术，利用阻尼器消耗环境振动输入结构的能量，结合振动控制算法，能有效抑制结构的振动响应。
摩擦阻尼器通过摩擦副滑动耗能，消耗环境振动激励输入结构的能量，增强结构的耗能能力，避免结构因振动产生损伤或发生破坏。摩擦阻尼器一般安装于框架结构的侧向支撑杆件，具有结构简单、耗能能力强、易修复的优点，既能为结构提供水平刚度，也能在水平振动激励下提供较强的耗能能力。然而，竖向振动对大跨建筑结构的影响尤为显著。要控制大跨空间结构的竖向振动响应，阻尼器必须克服原杆件在竖向静力荷载下的轴力。如果摩擦阻尼器摩擦力较小，在正常使用下阻尼器滑动，影响结构正常使用；如果提高摩擦阻尼器摩擦力，会影响摩擦阻尼器的减振能力和复位能力。因此，如何克服原杆件在竖向静力荷载下的轴力是影响摩擦阻尼器在大跨空间结构推广应用的制约因素。
采用传统的摩擦阻尼器进行结构振动控制属于被动控制，对环境变化适应能力差。随着结构振动控制领域的发展，主动振动控制技术、半主动振动控制技术逐渐成熟。其中，主动振动控制需要精确的结构数学模型、复杂的实时控制系统和庞大能量供给系统；半主动振动控制只需要外部输入较小能量便可以调节结构的动力特性，实现结构的振动控制，具有一定的环境变化适应能力，克服了被动控制和主动控制的缺点。将半主动控制系统与适用于大跨空间结构的变摩擦阻尼器结合，能够实现对大跨空间结构振动响应的有效控制。
发明内容
本发明的目的是克服现有摩擦阻尼器的不足，提供一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，根据振动控制算法调节压电堆表面电压，压电堆沿上下表面法向伸长或缩短，改变摩擦副法向压力，从而改变阻尼器的摩擦力，实现大跨空间结构振动响应的有效抑制。
本发明所采用的技术方案是：一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，所述阻尼系统包括阻尼器，所述阻尼器包括：
阻尼器外壳，所述阻尼器外壳为由左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底面组成的顶面敞开的结构；
阻尼器盖板，所述阻尼器盖板连接在所述阻尼器外壳的顶面上；
阻尼器活塞，所述阻尼器活塞包括套筒和活塞杆，所述套筒为由左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底面组成的顶面敞开的结构，所述套筒设置在所述阻尼器外壳内，并且，所述套筒的底面与所述阻尼器外壳的底面相接触组成第一摩擦副；所述活塞杆包括相对的第一端和第二端，所述活塞杆的第一端连接在所述套筒的右侧壁上、第二端穿过所述阻尼器外壳的右侧壁延伸至所述阻尼器外壳的外部；
压电堆，所述压电堆设置在所述套筒内；
摩擦片，所述摩擦片设置在所述压电堆和所述阻尼器盖板之间，所述摩擦片的上表面与所述阻尼器盖板的下表面相接触组成第二摩擦副；
其中，所述阻尼器通过所述阻尼器外壳的左侧壁和所述活塞杆的第二端连接在所述大跨空间结构的杆件中；
其中，所述压电堆能伸长或缩短，从而改变所述第一摩擦副和所述第二摩擦副的法向压力，从而改变所述阻尼器的摩擦力；
所述阻尼器还包括分别设置在所述套筒左侧壁和右侧壁外部的左弹簧挡板和右弹簧挡板，所述左弹簧挡板和所述阻尼器外壳的左侧壁之间设置有左弹簧、所述右弹簧挡板和所述阻尼器外壳的右侧壁之间设置有右弹簧；
其中，在初始位置，所述左弹簧挡板与所述套筒的左侧壁相接触、所述右弹簧挡板与所述套筒的右侧壁相接触，并且，所述左弹簧和所述右弹簧均被配置为具有预压力；
当所述阻尼器在所述大跨空间结构的杆件中受到轴向压力，并且，该轴向压力大于所述左弹簧的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞连同所述左弹簧挡板向左移动，直至所述左弹簧所受的压力与所述阻尼器的摩擦力之和等于该轴向压力，而所述右弹簧挡板保持在初始位置不发生移动；
当所述阻尼器在所述大跨空间结构的杆件中受到轴向拉力，并且，该轴向拉力大于所述右弹簧的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞连同所述右弹簧挡板向右移动，直至所述右弹簧所受的压力与所述阻尼器的摩擦力之和等于该轴向拉力，而所述左弹簧挡板保持在初始位置不发生移动。
进一步地，所述阻尼器盖板通过螺栓与所述阻尼器外壳连接，通过调节所述螺栓的预紧力能调节所述阻尼器的初始摩擦力。
进一步地，所述阻尼器盖板和所述阻尼器外壳之间设置有抗剪连接件，以防止所述阻尼器工作时所述阻尼器盖板与所述螺栓和所述阻尼器外壳之间发生滑动，影响阻尼器工作性能。
进一步地，所述抗剪连接件包括设置在所述阻尼器盖板下表上的卡块和开设在所述阻尼器外壳侧壁顶面内的凹槽，在所述阻尼器盖板和所述阻尼器外壳连接时，所述卡块和所述凹槽相卡合。
进一步地，所述左弹簧挡板配置有至少一对左弹簧限位螺栓组，每对所述左弹簧限位螺栓组包括两个分别连接在所述阻尼器外壳前侧壁和后侧壁上的左弹簧限位螺栓，所述左弹簧限位螺栓的端部穿过所述阻尼器外壳的侧壁伸入至所述阻尼器外壳内，并且，所述左弹簧限位螺栓设置在初始位置时所述左弹簧挡板所在位置处，用于使得所述阻尼器活塞向右移动时、所述左弹簧挡板能保持在初始位置不发生移动；
所述右弹簧挡板配置有至少一对右弹簧限位螺栓组，每对所述右弹簧限位螺栓组包括两个分别连接在所述阻尼器外壳前侧壁和后侧壁上的右弹簧限位螺栓，所述右弹簧限位螺栓的端部穿过所述阻尼器外壳的侧壁伸入至所述阻尼器外壳内，并且，所述右弹簧限位螺栓设置在初始位置时所述右弹簧挡板所在位置处，用于使得所述阻尼器活塞向左移动时、所述右弹簧挡板能保持在初始位置不发生移动。
进一步地，所述左弹簧限位螺栓组与所述右弹簧限位螺栓组一一对应，并且，每对所述左弹簧限位螺栓组均与该左弹簧限位螺栓组对应的所述右弹簧限位螺栓组位于同一高度处，所述套筒的前侧壁和后侧壁内、位于该高度处开设有与所述左弹簧限位螺栓和所述右弹簧限位螺栓配合的滑槽，以避免所述左弹簧限位螺栓和所述右弹簧限位螺栓影响所述阻尼器活塞的往复运动。
进一步地，所述阻尼系统还包括半主动控制系统，所述半主动控制系统包括加速度传感器和控制系统；所述加速度传感器用于采集所述大跨空间结构的振动信息并传递至所述控制系统；所述控制系统通过导线与所述阻尼器中的压电堆相连接，所述控制系统根据所述大跨空间结构的振动信息调节输出电压，从而调节所述压电堆表面电压，以控制所述压电堆的伸长或缩短。
进一步地，所述半主动控制系统还包括信号放大电路，所述信号放大电路分别通过导线与所述控制系统和所述压电堆相连接。
进一步地，所述半主动控制系统还包括能源系统，所述能源系统为所述控制系统和所述信号放大电路提供能量。
本发明的有益效果是：本发明一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，能有效控制大跨空间结构的振动响应。相较于传统的摩擦阻尼器，本发明可用于替换正常使用工况下存在较大轴力的杆件，比如桁架结构杆件、张弦梁结构杆件、网壳结构杆件等，适用于大跨空间结构，且在各种振动激励下具有良好的耗能能力、复位能力与工作稳定性；同时，将压电变摩擦阻尼器与半主动控制系统结合，实现结构振动的半主动控制，兼具被动控制系统结构简单和主动控制系统环境适应能力强的优点。
附图说明
图1：本发明立体结构示意图；
图2：本发明的阻尼器内部立体结构示意图一；
图3：本发明的阻尼器内部立体结构示意图二；
图4：本发明的阻尼器剖面示意图；
图5：本发明的阻尼器外壳立体结构示意；
图6：本发明的阻尼器盖板立体结构示意；
图7：本发明的阻尼器活塞立体结构示意；
图8：本发明的摩擦片立体结构示意；
图9：本发明的左、右弹簧挡板立体结构示意；
图10：本发明的左(右)弹簧立体结构示意；
图11：本发明的压电堆立体结构示意。
附图标注：
1——阻尼器外壳； 2——阻尼器盖板；
3——阻尼器活塞； 4——压电堆；
5——摩擦片； 6——左弹簧挡板；
7——右弹簧挡板； 8——左弹簧；
9——右弹簧； 10——螺栓；
11——卡块； 12——凹槽；
13——左弹簧限位螺栓； 14——右弹簧限位螺栓；
15——滑槽； 16——加速度传感器；
17——控制系统； 18——导线；
19——信号放大电路； 20——能源系统。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1至图11所示，一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，包括阻尼器和半主动控制系统。
所述阻尼器包括阻尼器外壳1、阻尼器盖板2、阻尼器活塞3、压电堆4、摩擦片5、左弹簧挡板6、右弹簧挡板7、左弹簧8、右弹簧9、螺栓10、左弹簧限位螺栓13和右弹簧限位螺栓14。
所述阻尼器外壳1为由左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底面组成的顶面敞开的结构。所述阻尼器盖板2通过螺栓10连接在所述阻尼器外壳1的顶面上。所述螺栓10为第一摩擦副和第二摩擦副提供法向压力，并且，通过调节所述螺栓10的预紧力能调节所述阻尼器的初始摩擦力。所述阻尼器盖板2和所述阻尼器外壳1之间设置有抗剪连接件，以防止所述阻尼器工作时所述阻尼器盖板2与所述螺栓10和所述阻尼器外壳1之间发生滑动，本实施例中，所述抗剪连接件包括设置在所述阻尼器盖板2下表上的卡块11和开设在所述阻尼器外壳1侧壁顶面内的凹槽12，在所述阻尼器盖板2和所述阻尼器外壳1连接时，所述卡块11和所述凹槽12相卡合。所述阻尼器外壳1、所述阻尼器盖板2、所述螺栓10按照刚度要求设计，所述抗剪连接件按照强度要求设计。
所述阻尼器活塞3包括套筒和活塞杆。所述套筒为由左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底面组成的顶面敞开的结构，所述套筒设置在所述阻尼器外壳1内，并且，所述套筒的底面与所述阻尼器外壳1的底面相接触组成第一摩擦副。所述活塞杆包括相对的第一端和第二端，所述活塞杆的第一端连接在所述套筒的右侧壁上、第二端穿过所述阻尼器外壳1的右侧壁延伸至所述阻尼器外壳1的外部；所述活塞杆为中空结构，并且，所述活塞杆的第一端与所述套筒的内部空间相连通，所述活塞杆的第二端侧壁上开设有便于导线18穿过的小孔。
所述阻尼器通过所述阻尼器外壳1的左侧壁和所述活塞杆的第二端与大跨空间结构的杆件相连，以杆件局部替换的形式安装于大跨空间结构的杆件中，所述阻尼器与大跨空间结构的杆件刚性连接。
所述压电堆4设置在所述套筒内，所述压电堆4通过导线18与控制系统17连接，本实施例中，所述压电堆4为与所述套筒内部空间相匹配的立方体结构。所述摩擦片5设置在所述压电堆4和所述阻尼器盖板2之间，随所述压电堆4和所述阻尼器活塞3移动，所述摩擦片5的上表面与所述阻尼器盖板2的下表面相接触组成第二摩擦副。所述压电堆4能在控制系统17的控制下沿压电堆4上下表面法向伸长或缩短，从而改变所述第一摩擦副和所述第二摩擦副的法向压力，从而改变所述阻尼器的摩擦力。
所述左弹簧挡板6和所述右弹簧挡板7分别设置在所述套筒左侧壁和右侧壁外部，所述左弹簧挡板6和所述阻尼器外壳1的左侧壁之间设置有左弹簧8、所述右弹簧挡板7和所述阻尼器外壳1的右侧壁之间设置有右弹簧9，其中，所述右弹簧挡板7和所述右弹簧9均套设在所述活塞杆上，所述右弹簧挡板7的中心开设有用于穿设所述活塞杆的通孔。其中，在初始位置(即安装时，所述阻尼器活塞3、左弹簧挡板6和右弹簧挡板7所处位置)，所述左弹簧挡板6与所述套筒的左侧壁相接触、所述右弹簧挡板7与所述套筒的右侧壁相接触，并且，所述左弹簧8和所述右弹簧9均被配置为具有预压力；阻尼器工作时，作用在活塞杆的第二端的轴向压力通过阻尼器活塞3、左弹簧挡板6、左弹簧8、阻尼器外壳1，传递至被替换杆件的另一端，或者，作用在活塞杆的第二端的轴向拉力通过阻尼器活塞3、右弹簧挡板7、右弹簧9、阻尼器外壳1，传递至被替换杆件的另一端。由预压的左弹簧8(或右弹簧9)承担正常使用工况下杆件轴力，避免正常使用工况下摩擦阻尼器发生滑移，克服了传统摩擦阻尼器不适用于大跨空间结构的不足。
所述左弹簧挡板6配置有至少一对左弹簧限位螺栓组，若所述左弹簧限位螺栓组设置有多对，则多对所述左弹簧限位螺栓组在所述阻尼器高度方向上间隔布置；每对所述左弹簧限位螺栓组包括两个分别连接在所述阻尼器外壳1前侧壁和后侧壁上的左弹簧限位螺栓13，所述左弹簧限位螺栓13的端部穿过所述阻尼器外壳1的侧壁伸入至所述阻尼器外壳1内，并且，所述左弹簧限位螺栓13设置在初始位置时所述左弹簧挡板6所在位置处，用于使得所述阻尼器活塞3向右移动时，所述左弹簧挡板6能保持在初始位置不发生移动，即，限制所述左弹簧挡板6进一步向所述阻尼器的中间移动。所述右弹簧挡板7配置有至少一对右弹簧限位螺栓组，若所述右弹簧限位螺栓组设置有多对，则多对所述右弹簧限位螺栓组在所述阻尼器高度方向上间隔布置；每对所述右弹簧限位螺栓组包括两个分别连接在所述阻尼器外壳1前侧壁和后侧壁上的右弹簧限位螺栓14，所述右弹簧限位螺栓14的端部穿过所述阻尼器外壳1的侧壁伸入至所述阻尼器外壳1内，并且，所述右弹簧限位螺栓14设置在初始位置时所述右弹簧挡板7所在位置处，用于使得所述阻尼器活塞3向左移动时，所述右弹簧挡板7能保持在初始位置不发生移动，即，限制所述右弹簧挡板7进一步向所述阻尼器的中间移动。所述左弹簧限位螺栓组与所述右弹簧限位螺栓组一一对应，并且，每对所述左弹簧限位螺栓组均与该左弹簧限位螺栓组对应的所述右弹簧限位螺栓组位于同一高度处，所述套筒的前侧壁和后侧壁内、位于该高度处开设有与所述左弹簧限位螺栓13和所述右弹簧限位螺栓14配合的滑槽15，以避免所述左弹簧限位螺栓13和所述右弹簧限位螺栓14影响所述阻尼器活塞3的往复运动。
所述左弹簧8和右弹簧9在安装时均处于受压状态，由于弹簧限位螺栓和弹簧挡板的限制，弹簧无法恢复自由长度，存在初始压力。当阻尼器安装在大跨空间结构的杆件中受轴向压力作用时，轴向压力通过所述阻尼器活塞3传递至所述左弹簧挡板6，当轴向压力小于等于所述左弹簧8的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞3无位移；当轴向压力大于所述左弹簧8的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞3连同所述左弹簧挡板6向左滑动，滑动时所述阻尼器的摩擦力耗能，所述左弹簧8进一步压缩，直至轴向压力等于所述左弹簧8所受的压力与所述阻尼器的摩擦力之和，所述阻尼器受力平衡，而在所述阻尼器活塞3连同所述左弹簧挡板6向左滑动的同时，所述右弹簧挡板7在所述右弹簧限位螺栓14的作用下保持在初始位置不发生移动。当阻尼器安装在大跨空间结构的杆件中受轴向拉力作用时，轴向拉力通过所述阻尼器活塞3传递至所述右弹簧挡板7，当轴向拉力小于等于所述右弹簧9的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞3无位移；当轴向拉力大于所述右弹簧9的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞3连同所述右弹簧挡板7向右滑动，滑动时所述阻尼器的摩擦力耗能，所述右弹簧9进一步压缩，直至轴向拉力等于所述右弹簧9所受的压力与所述阻尼器的摩擦力之和，所述阻尼器受力平衡，而在所述阻尼器活塞3连同所述右弹簧挡板7向右滑动的同时，所述左弹簧挡板6在所述左弹簧限位螺栓13的作用下保持在初始位置不发生移动。通过选择合适的弹簧参数和弹簧预压力，大跨空间结构正常使用过程中弹簧可以抵消杆件设计轴力；大跨空间结构振动时杆件轴力变化，通过设置较小的摩擦力，阻尼器在振动响应较小时便开始工作，当振动激励较大时控制压电堆4增大摩擦力，使得阻尼器在不同强度振动激励下充分耗能，并具有较好的复位能力。
所述半主动控制系统包括加速度传感器16、控制系统17、导线18、信号放大电路19和能源系统20。所述能源系统20为所述控制系统17和信号放大电路19提供能量，避免外部能源失效时阻尼器无法进行半主动控制。所述加速度传感器16用于采集大跨空间结构的振动信息并输入至所述控制系统17。所述控制系统17通过导线与所述信号放大电路19连接、所述信号放大电路19通过导线18与所述阻尼器中的压电堆4相连接，所述控制系统17根据大跨空间结构的振动信息调整控制策略，通过改变所述压电堆4表面电压，控制所述压电堆4沿其上下表面法向伸长或缩短，改变第一摩擦副和第二摩擦副的法向压力，从而改变阻尼器摩擦力，实现大跨空间结构振动控制。本发明采用半主动振动控制原理，控制压电堆4的变形，改变阻尼器摩擦力，使阻尼器具有较好的适应能力，能够较好抑制不同强度、不同频谱特性振动激励导致的振动响应。
在本发明中，正常使用工况下杆件轴力主要由弹簧承担，安装阻尼器时根据设计方案预压弹簧，弹簧与杆件轴力平衡后固定阻尼器盖板2的螺栓10，使阻尼器具有设计摩擦力。由于弹簧弹力已经与轴力平衡，阻尼器摩擦力取值可以远小于杆件轴力，在振动响应较小时便开始摩擦耗能。由振动激励引起的内力变化值大于摩擦力后阻尼器滑动，进入耗能状态；当振动响应较大时，控制压电堆4增大摩擦力，提升阻尼器的耗能能力。
在本发明中，压电堆4置于阻尼器活塞3端部的套筒内。通过控制系统17增大压电堆4两端电压，压电堆4沿其上下表面法向伸长，第一摩擦副和第二摩擦副的法向压力增大，阻尼器摩擦力增大。通过加速度传感器16采集大跨空间结构振动信息，通过压电变摩擦阻尼器及控制系统17实现大跨空间结构振动的半主动控制，兼具被动控制系统结构简单和主动控制系统环境适应能力强的优点。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述阻尼系统包括阻尼器，所述阻尼器包括：
阻尼器外壳(1)，所述阻尼器外壳(1)为由左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底面组成的顶面敞开的结构；
阻尼器盖板(2)，所述阻尼器盖板(2)连接在所述阻尼器外壳(1)的顶面上；
阻尼器活塞(3)，所述阻尼器活塞(3)包括套筒和活塞杆，所述套筒为由左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底面组成的顶面敞开的结构，所述套筒设置在所述阻尼器外壳(1)内，并且，所述套筒的底面与所述阻尼器外壳(1)的底面相接触组成第一摩擦副；所述活塞杆包括相对的第一端和第二端，所述活塞杆的第一端连接在所述套筒的右侧壁上、第二端穿过所述阻尼器外壳(1)的右侧壁延伸至所述阻尼器外壳(1)的外部；
压电堆(4)，所述压电堆(4)设置在所述套筒内；
摩擦片(5)，所述摩擦片(5)设置在所述压电堆(4)和所述阻尼器盖板(2)之间，所述摩擦片(5)的上表面与所述阻尼器盖板(2)的下表面相接触组成第二摩擦副；
其中，所述阻尼器通过所述阻尼器外壳(1)的左侧壁和所述活塞杆的第二端连接在所述大跨空间结构的杆件中；
其中，所述压电堆(4)能伸长或缩短，从而改变所述第一摩擦副和所述第二摩擦副的法向压力，从而改变所述阻尼器的摩擦力；
所述阻尼器还包括分别设置在所述套筒左侧壁和右侧壁外部的左弹簧挡板(6)和右弹簧挡板(7)，所述左弹簧挡板(6)和所述阻尼器外壳(1)的左侧壁之间设置有左弹簧(8)、所述右弹簧挡板(7)和所述阻尼器外壳(1)的右侧壁之间设置有右弹簧(9)；
其中，在初始位置，所述左弹簧挡板(6)与所述套筒的左侧壁相接触、所述右弹簧挡板(7)与所述套筒的右侧壁相接触，并且，所述左弹簧(8)和所述右弹簧(9)均被配置为具有预压力；
当所述阻尼器在所述大跨空间结构的杆件中受到轴向压力，并且，该轴向压力大于所述左弹簧(8)的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞(3)连同所述左弹簧挡板(6)向左移动，直至所述左弹簧(8)所受的压力与所述阻尼器的摩擦力之和等于该轴向压力，而所述右弹簧挡板(7)保持在初始位置不发生移动；
当所述阻尼器在所述大跨空间结构的杆件中受到轴向拉力，并且，该轴向拉力大于所述右弹簧(9)的预压力与所述阻尼器的摩擦力之和时，所述阻尼器活塞(3)连同所述右弹簧挡板(7)向右移动，直至所述右弹簧(9)所受的压力与所述阻尼器的摩擦力之和等于该轴向拉力，而所述左弹簧挡板(6)保持在初始位置不发生移动。
2.根据权利要求1所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述阻尼器盖板(2)通过螺栓(10)与所述阻尼器外壳(1)连接，通过调节所述螺栓(10)的预紧力能调节所述阻尼器的初始摩擦力。
3.根据权利要求2所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述阻尼器盖板(2)和所述阻尼器外壳(1)之间设置有抗剪连接件，以防止所述阻尼器工作时所述阻尼器盖板(2)与所述螺栓(10)和所述阻尼器外壳(1)之间发生滑动，影响阻尼器工作性能。
4.根据权利要求3所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述抗剪连接件包括设置在所述阻尼器盖板(2)下表上的卡块(11)和开设在所述阻尼器外壳(1)侧壁顶面内的凹槽(12)，在所述阻尼器盖板(2)和所述阻尼器外壳(1)连接时，所述卡块(11)和所述凹槽(12)相卡合。
5.根据权利要求1所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述左弹簧挡板(6)配置有至少一对左弹簧限位螺栓组，每对所述左弹簧限位螺栓组包括两个分别连接在所述阻尼器外壳(1)前侧壁和后侧壁上的左弹簧限位螺栓(13)，所述左弹簧限位螺栓(13)的端部穿过所述阻尼器外壳(1)的侧壁伸入至所述阻尼器外壳(1)内，并且，所述左弹簧限位螺栓(13)设置在初始位置时所述左弹簧挡板(6)所在位置处，用于使得所述阻尼器活塞(3)向右移动时、所述左弹簧挡板(6)能保持在初始位置不发生移动；
所述右弹簧挡板(7)配置有至少一对右弹簧限位螺栓组，每对所述右弹簧限位螺栓组包括两个分别连接在所述阻尼器外壳(1)前侧壁和后侧壁上的右弹簧限位螺栓(14)，所述右弹簧限位螺栓(14)的端部穿过所述阻尼器外壳(1)的侧壁伸入至所述阻尼器外壳(1)内，并且，所述右弹簧限位螺栓(14)设置在初始位置时所述右弹簧挡板(7)所在位置处，用于使得所述阻尼器活塞(3)向左移动时、所述右弹簧挡板(7)能保持在初始位置不发生移动。
6.根据权利要求5所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述左弹簧限位螺栓组与所述右弹簧限位螺栓组一一对应，并且，每对所述左弹簧限位螺栓组均与该左弹簧限位螺栓组对应的所述右弹簧限位螺栓组位于同一高度处，所述套筒的前侧壁和后侧壁内、位于该高度处开设有与所述左弹簧限位螺栓(13)和所述右弹簧限位螺栓(14)配合的滑槽(15)，以避免所述左弹簧限位螺栓(13)和所述右弹簧限位螺栓(14)影响所述阻尼器活塞(3)的往复运动。
7.根据权利要求1所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述阻尼系统还包括半主动控制系统，所述半主动控制系统包括加速度传感器(16)和控制系统(17)；所述加速度传感器(16)用于采集所述大跨空间结构的振动信息并传递至所述控制系统(17)；所述控制系统(17)通过导线(18)与所述阻尼器中的压电堆(4)相连接，所述控制系统(17)根据所述大跨空间结构的振动信息调节输出电压，从而调节所述压电堆(4)表面电压，以控制所述压电堆(4)的伸长或缩短。
8.根据权利要求7所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述半主动控制系统还包括信号放大电路(19)，所述信号放大电路(19)分别通过导线与所述控制系统(17)和所述压电堆(4)相连接。
9.根据权利要求8所述的适用于大跨空间结构的压电变摩擦阻尼系统，其特征在于，所述半主动控制系统还包括能源系统(20)，所述能源系统(20)为所述控制系统(17)和所述信号放大电路(19)提供能量。
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