CN114718204A - 一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，包括上T形内板、下T形内板、外板、碟簧、螺母、腹板连接螺栓、上连接螺栓和下连接螺栓。T形内板和两侧外板通过螺栓连接固定，T形内板和外板上均加工有可贴合的坡面，当T形内板与外板发生水平方向相对移动时，两侧外板向外移动，碟簧受压变形。碟簧变形产生的压力引起坡面之间的法向力，进而产生摩擦力，同时碟簧变形产生的压力大小随变形量的变化而变化，实现了变摩擦机制。本发明外板的内侧和T形内板的腹板两侧均加工有纵向坡面，地震引起的结构层间位移使T形内板和外板发生水平相对移动，碟簧受压变形，同时碟簧变形产生的压力大小随变形量的变化而变化，实现了变摩擦机制。

Description

一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器
技术领域
本发明涉及一种新型柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，本发明属于土木工程的结构消能减震技术领域。
背景技术
消能减震技术是一种常用的结构被动控制方法，通过在结构体系中安装耗能构件或耗能装置消耗地震能量，可有效减小结构的地震反应，提高结构的抗震性能，减轻结构的损伤。与支撑型阻尼器相比，墙式阻尼器通过上下墙体/支墩与结构的上下层梁连接，具有构造简单、布置灵活、节省建筑空间和不影响梁柱节点等优势。常见墙式阻尼器中的关键消能装置有剪切型金属阻尼器、粘滞阻尼器和摩擦阻尼器等。然而，这些墙式阻尼器都不具有自复位性能，无法控制结构的震后残余变形，会影响结构的震后使用功能，进而造成严重的经济损失和时间损失。
为了克服上述缺点，本发明提出了一种墙式自复位滑动摩擦阻尼器，该发明利用坡面变摩擦机制消耗地震能量，结合碟簧实现自复位，可与结构墙式连接，兼具消能能力和自复位性能，在消能减震的同时有效减小结构残余变形，提高抗震韧性。
发明内容
为了克服传统墙式阻尼器震后残余变形较大的缺点，提高结构抗震韧性，本发明提出了一种新型的墙式阻尼器，相较于传统墙式阻尼器，该阻尼器具有杰出的自复位能力，可有效减小结构残余变形。
本发明的T形内板和两侧外板通过螺栓连接固定，T形内板和外板上均加工有可贴合的坡面，当T形内板与外板发生水平方向相对移动时，两侧外板向外移动，碟簧受压变形。碟簧变形产生的压力引起坡面之间的法向力，进而产生摩擦力，同时碟簧变形产生的压力大小随变形量的变化而变化，实现了变摩擦机制。第一坡面与第二坡面之间的摩擦实现该阻尼器的耗能能力，碟簧的弹性实现阻尼器的自复位性能。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种墙式自复位滑动摩擦阻尼器，主要包括上T形内板(1)、下T形内板(2)、外板(3)、碟簧(4)、螺母(5)、腹板连接螺栓(6)、上连接螺栓(7)和下连接螺栓(8)。上T形内板(1)与下T形内板(2)腹板两侧加工有多个连续纵向坡面和横向长槽孔。上T形内板(1)与下T形内板(2)翼缘两侧加工有第一螺栓孔和第二螺栓孔。外板(3)的内侧加工有多个连续纵向坡面(15)和第三螺栓孔(16)。该阻尼器由一块上T形内板(1)、一块下T形内板(2)和两块外板(3)组成，两块外板(3)拼装在上T形内板(1)与下T形内板(2)两侧，上T形内板(1)与下T形内板(2)腹板两侧的第一坡面、与外板(3)长边外侧的第二坡面(15)相吻合。腹板连接螺栓(6)穿过两块外板(3)上的第三螺栓孔(16)、T形内板(1)(2)上的长槽孔和碟簧(4)，两侧通过螺母(5)固定于外板(3)上。
本发明可与结构实现墙式连接，如图1所示。上连接螺栓(7)穿过上T形内板(1)翼缘两侧的螺栓孔(11)与上连接墙螺栓连接，下连接螺栓(8)穿过下T形内板(2)翼缘两侧的螺栓孔(14)与下连接墙螺栓连接。当结构遭遇地震水平荷载，T形内板将与外板(3)发生水平方向相对移动，由于T形内板与外板(3)是通过第一坡面和第二坡面(15)贴合在一起，水平方向的相对移动将引起两侧外板(3)向外移动，间距增大，进而使得碟簧(4)受压变形，如图7所示。T形内板腹板两侧的长槽孔避免当T形内板将与外板(3)发生相对错动时腹板连接螺栓(6)受到剪切。碟簧(4)的压力使得第一坡面和第二坡面(15)之间存在法向接触力，进而产生摩擦力。地震结束后，碟簧(4)由于其保持弹性状态而具有的恢复力将使T形内板与外板(3)回复至初始位置，实现阻尼器的自复位性能。该阻尼器的耗能能力由第一坡面与第二坡面(15)之间的摩擦耗能实现。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明与传统墙式阻尼器相比具有自复位性能，消能减震的同时帮助减小结构残余变形，提高抗震韧性。
(3)本发明外板的内侧和T形内板的腹板两侧均加工有纵向坡面，地震引起的结构层间位移使T形内板和外板发生水平相对移动，碟簧受压变形，同时碟簧变形产生的压力大小随变形量的变化而变化，实现了变摩擦机制。
(4)本发明T形内板的腹板上加工有横向的长槽孔，当T形内板和外板发生水平方向的相对移动时，避免了腹板连接螺栓受到剪切。
(5)本发明T形内板连接上下墙体，避免了外板接触墙体，当T形内板和外板发生水平方向的相对移动时，受到剪切滑移。
附图说明
图1是阻尼器与结构连接示意图。
图2是阻尼器装配示意图。
图3是阻尼器的俯视图、侧视图和俯视图。
图4是T形内板示意图。
图5是外板示意图。
图6是碟簧示意图。
图7是阻尼器变形示意图(轴测)。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
如图1-7所述，一种墙式自复位滑动摩擦阻尼器，该阻尼器的施作方法如下：上T形内板(1)、上T形内板两侧的长槽孔(9)、第一坡面A(10)和第一螺栓孔(11)、下T形内板(2)、下T形内板两侧的长槽孔B(12)、第一坡面B(13)、和第二螺栓孔(14)、外板(3)、外板(3)上的第二坡面(15)、第三螺栓孔(16)、槽孔等均在工厂事先预制而成，而后运输至施工现场。
首先通过上连接螺栓(7)将上T形内板(1)与上连接墙螺栓连接，接着通过下连接螺栓(8)将下T形内板(2)与下连接墙螺栓连接之后将外板(3)安装至T形内板两侧，使上T形内板(1)和下T形内板(2)上的第一坡面A(10)、第一坡面B(13)和外板(3)上的第二坡面(15)完全接触。为防止坡面磨损和生锈，可根据实际情况在坡面之间涂抹润滑脂。将腹板连接螺栓(6)穿过外板(3)的第三螺栓孔(16)和上T形内板(1)和下T形内板(2)的长槽孔A(9)、长槽孔B(12)，腹板连接螺栓(6)两侧安装碟簧(4)，之后通过螺母(5)将腹板连接螺栓(6)两端固定，施加预紧力至设计值。

Claims (5)

1.一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，其特征在于：包括上T形内板(1)、下T形内板(2)、外板(3)、碟簧(4)、螺母(5)、腹板连接螺栓(6)、上连接螺栓(7)和下连接螺栓(8)；上T形内板(1)与下T形内板(2)腹板两侧加工有多个连续纵向坡面和横向长槽孔；上T形内板(1)与下T形内板(2)翼缘两侧加工有第一螺栓孔和第二螺栓孔；外板(3)的内侧加工有多个连续纵向坡面(15)和第三螺栓孔(16)；该阻尼器由一块上T形内板(1)、一块下T形内板(2)和两块外板(3)组成，两块外板(3)拼装在上T形内板(1)与下T形内板(2)两侧，上T形内板(1)与下T形内板(2)腹板两侧的第一坡面、与外板(3)长边外侧的第二坡面(15)相吻合；腹板连接螺栓(6)穿过两块外板(3)上的第三螺栓孔(16)、T形内板上的长槽孔和碟簧(4)，两侧通过螺母(5)固定于外板(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，其特征在于：柱间连接型自复位变摩擦阻尼器与墙式连接结构中，上连接螺栓(7)穿过上T形内板(1)翼缘两侧的螺栓孔(11)与上连接墙螺栓连接，下连接螺栓(8)穿过下T形内板(2)翼缘两侧的螺栓孔(14)与下连接墙螺栓连接；当结构遭遇地震水平荷载，T形内板将与外板(3)发生水平方向相对移动，由于T形内板与外板(3)是通过第一坡面和第二坡面(15)贴合在一起，水平方向的相对移动将引起两侧外板(3)向外移动，间距增大，进而使得碟簧(4)受压变形，T形内板腹板两侧的长槽孔避免当T形内板将与外板(3)发生相对错动时腹板连接螺栓(6)受到剪切；碟簧(4)的压力使得第一坡面和第二坡面(15)之间存在法向接触力，进而产生摩擦力；地震结束后，碟簧(4)由于其保持弹性状态而具有的恢复力将使T形内板与外板(3)回复至初始位置，实现阻尼器的自复位性能。
3.根据权利要求2所述的一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，其特征在于：该柱间连接型自复位变摩擦阻尼器的耗能能力由第一坡面与第二坡面(15)之间的摩擦耗能实现。
4.根据权利要求2所述的一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，其特征在于：上T形内板(1)、上T形内板两侧的长槽孔(9)、第一坡面A(10)和第一螺栓孔(11)、下T形内板(2)、下T形内板两侧的长槽孔B(12)、第一坡面B(13)、和第二螺栓孔(14)、外板(3)、外板(3)上的第二坡面(15)、第三螺栓孔(16)、槽孔均在工厂事先预制而成，而后运输至施工现场。
5.根据权利要求1所述的一种柱间连接型自复位变摩擦阻尼器，其特征在于：首先通过上连接螺栓(7)将上T形内板(1)与上连接墙螺栓连接，接着通过下连接螺栓(8)将下T形内板(2)与下连接墙螺栓连接之后将外板(3)安装至T形内板两侧，使上T形内板(1)和下T形内板(2)上的第一坡面A(10)、第一坡面B(13)和外板(3)上的第二坡面(15)完全接触；为防止坡面磨损和生锈，根据实际情况在坡面之间涂抹润滑脂；将腹板连接螺栓(6)穿过外板(3)的第三螺栓孔(16)和上T形内板(1)和下T形内板(2)的长槽孔A(9)、长槽孔B(12)，腹板连接螺栓(6)两侧安装碟簧(4)，之后通过螺母(5)将腹板连接螺栓(6)两端固定，施加预紧力至设计值。
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