CN202039469U - 结构物摩擦耗能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种结构物摩擦耗能装置，属于结构物的抗风和抗震领域。将两个具有不同摩擦力的阻尼器集约成一个阻尼器，在低阻尼力侧设置可滑动范围的限定装置，使低阻力侧只在限定的小范围内滑动，当超出低阻力滑动范围后，高阻尼力也开始滑动，提高能量吸收能力。低阻尼力侧的滑动部中板开有螺栓滑动长孔，高阻尼力的侧滑动部中板开有较长的螺栓滑动长孔，与结构物固定的螺栓孔设在滑动部中板外露的一端；低阻尼力侧的两块摩擦材料和高阻尼力侧的两块摩擦材料，分别设在中板与外板之间，通过紧固螺栓及垫片将它们与两块外板固定。主要用于结构物的耗能减震。

Description

结构物摩擦耗能装置

技术领域

本实用新型涉及结构物的抗风和抗震领域。 

背景技术

摩擦阻尼器是目前国内外广泛研究的各种阻尼器中构造比较简单，性能稳定，价格便宜的一种。从上世纪70年代末开始，为适应不同建筑结构的耗能减震要求，工程研究人员先后开发了多种类不同形式的摩擦阻尼器，在新建被动控制结构、既存结构的抗震加固及提高木结构抗震性能中都得到成功应用。通过适当的选择摩擦材料，摩擦阻尼器虽然都具有较稳定的库伦特性，但只能向结构系统提供一种摩擦力作为阻尼力。如果阻尼力(起滑力)设定的较小，阻尼器过度滑移，结构可能产生较大的层间变形，如果阻尼力设定的过大，阻尼器的滑动历程虽然减小，但阻尼器系统对结构产生的内力过大，增加结构设计成本。另一方面，对于设定的阻尼力，虽然在设定的地震强度下能够起到很好的耗能减震作效果，如果地震强度远小于设定的强度，阻尼器滑动历程很小，耗能效果不佳，如果地震强度远远大于设定的强度，阻尼器滑动历程将远远大于设定范围，减震效果也会减低。也就是单一的阻尼力在大震、中震、小震时的结构性能设计上不能兼顾。针对上述问题，李宏男等发明了半主动压电摩擦阻尼器(CN 1594775A)，通过改变摩擦面正压力的大小，改变摩擦力，但装置复杂，需要一定的能源，实现起来有一定的难度；周锡元等发明了通过改变摩擦面摩擦系数的方式，提供线性阻尼力的板式变摩擦阻尼器。但是为了实现该装置，机构中使用滚轴、特氟龙镀层等技术方法来达到两种摩擦面间的摩擦系数有百分之一到五十分之一的差距，实际上对制作技术要求还是较高的。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述不足，提供一种能够提供高低两种阻尼力且制作简单的摩擦耗能装置(以下简称阻尼器)。该阻尼器能够在小振幅范围内以低阻尼力工作，振幅增大后，阻尼力能够随着振幅变化而高低切换，提高阻尼器的耗能效果，增强结构物的减震效果。 

本实用新型通过以下技术方案实现：将两个具有不同摩擦力的阻尼器集约成一个阻尼器，在低阻尼力侧设置可滑动范围的限定装置，使低阻力侧只在限定的小范围内滑动，当超出低阻力滑动范围后，高阻尼力也开始滑动，提高能量吸收能力。 

本实用新型的能量吸收部分通过以下结构实现的，阻尼器整体摩擦结构主要分为低阻尼力侧和高阻尼力侧两个区域的结构物摩擦耗能装置，包括摩擦材料，摩擦部紧固螺栓和螺栓垫片以及设有螺栓通孔的外板。低阻尼力侧的两块摩擦材料和高阻尼力侧的两块摩擦材料，分别设在中板与外板之间，通过紧固螺栓及垫片将它们与两块外板固定，摩擦材料螺栓孔位置和大小与外板匹配。低阻尼力侧的滑动部中板开有螺栓滑动长孔，高阻尼力侧的滑动部中板开有较长的螺栓滑动长孔，与结构物固定的螺栓孔设在滑动部中板外露的一端。 

有两侧的紧固力螺栓提供摩擦面紧固力。外板与摩擦材料和接触的表面打磨粗糙(摩擦系数高于摩擦材料和中板之间的摩擦系数)，使摩擦滑动限定在摩擦材料和摩擦部中板之间。摩擦材料可以根据高低两侧阻尼力设计大小的需要选择不同摩擦系数的摩擦材料，通过两侧的摩擦材料的摩擦系数的高低和该侧导入螺栓张力的大小设定高低侧阻尼力的大小。用低阻尼力侧长孔的长度尺寸限定低阻尼力侧螺栓的滑动限定在小滑移范围。保证阻尼器的位移超过低阻尼力滑动范围后，低阻尼力侧滑动停止，高阻尼力侧滑动。 

本实用新型的工作原理，本实用新型可看成有不同起滑力的摩擦阻尼器集 约而成的一个阻尼器，螺栓滑动的长孔较短的左侧，设置低阻尼力，螺栓滑动的长孔较长的右侧设置高阻尼力。当沿阻尼器长孔的长度方向施加轴向往复力时，低阻尼力侧以低阻力先滑动，此时由于高阻尼力侧不滑动，阻尼器的性能和普通摩擦阻尼器一样。由于低阻尼力侧长孔的长度设计的较短，阻尼器的往复位移超过该侧设计长孔的范围后，该侧螺栓和长孔的弧形孔壁接触停止滑动，低阻尼力侧也停止滑动。高阻尼力侧以高阻尼力开始滑动。当阻尼器反方向运动后，同样低阻尼力侧以低阻尼力先滑动，低阻力侧的螺栓和反方向的弧形孔壁接触停止滑动后，高阻尼力侧再次以高阻尼力滑动。阻尼器的滞回环在低阻尼力范围工作时呈现简单的矩形滞回环，当位移增大后，滞回环呈现出阻尼力随位移变化，高低切换的可变滞回环。 

本实用新型优点在于：能提供高低两种摩擦力。这两种摩擦力可以设定成：微小振幅(小地震或强风)时以很低的摩擦阻尼力工作，大振幅(大震)时，高阻尼力侧也起滑参与工作，使阻尼器在两种极端的设定状态下，均有较好的耗能效果；也可以设定成，低阻尼力为设计强度地震时的起滑力，当经历远远超过设计强度地震时，高阻尼力侧以高阻尼力工作，增大减震耗能效果，提高结构抗震能力；还可以设定成，在中震时以低阻尼力起滑，改善结构的动力响应，提高建筑内部附属物的安全性，减小地震给建筑物带来的损坏，当大震时，高阻尼力侧工作，确保大震不倒。低阻力侧的螺栓滑动长孔，同时起到限制装置的作用，使低阻尼力侧工作范围得到限定，使阻尼器机构进一步简单化，易于施工，性能极为稳定。高低阻尼力的大小由该侧的摩擦材料和螺栓张力协调控制，高低阻尼力差别的设计范围可以从几倍到几十倍，提高阻尼器的适用范围。阻尼器的各组成材料，取材容易，造价低廉。 

附图说明

图1是本实用新型的正视图。 

图2是本实用新型的A-A剖视图。 

图3是中板7正视图。 

图4是中板8正视图。 

图5是外板4正视图。 

图6是本实用新型实施例1的正视图。 

图7是本实用新型实施例1的B-B剖面图。 

图8是本实用新型实施例2的正视图。 

图9是本实用新型实施例2的C-C剖面图。 

图10是本实用新型实施例2上下安装钢板10的构造图 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步的介绍，但不作为本实用新型的限定。 

本实用新型具体实施的关键点在于如何把有铝板摩擦材料的摩擦机构应用到摩擦阻尼器上。 

实施例1 

本实施例，钢板均为Q235钢，高低阻尼力侧的摩擦材料相同，均为铝板摩擦材料，只利用高低阻尼力侧的螺栓导入轴力大小调整两侧阻尼力的板式摩擦阻尼器。构造如图6、图7所示。低阻尼力侧的两块摩擦材料1和高阻尼力侧的两块摩擦材料11，分别设在中板7、8与外板4之间，通过紧固螺栓2及垫片3将它们与两块外板4固定，摩擦材料1、摩擦材料11螺栓孔位置和大小与外板4匹配。低阻尼力侧的滑动部中板8开有螺栓滑动长孔5，高阻尼力侧的滑动部中板7开有较长的螺栓滑动长孔6，与结构物固定的螺栓孔9设在滑动部中板7、8外露的一端； 

高低侧摩擦部紧固螺栓分别施加高低正压力于对应侧的摩擦面，形成高低 阻尼力。左侧为低阻尼力侧，右侧为高阻尼力侧。 

实施例2 

本实施例是外板承受剪切力形式的摩擦阻尼器，钢板均为Q235钢，高低阻尼力侧的摩擦材料相同，均为铝板摩擦材料，只利用高低摩擦力侧的螺栓导入轴力大小调整两侧的阻尼力的板式摩擦阻尼器。构造如图8～图10所示。两块摩擦材料1，分别设在中板7、8与外板4之间，通过紧固螺栓2及垫片3将它们与两块外板4固定，摩擦材料1螺栓孔位置和大小与外板4匹配。低阻尼力侧的滑动部中板8开有螺栓滑动长孔5，高阻尼力侧的滑动部中板7开有较长的螺栓滑动长孔6；低阻尼力侧和高阻尼力侧的摩擦材料1连成一体。 

滑动部中板7、8的外露端设置有与其呈90°的钢板10，与结构物固定的螺栓孔9开在钢板10上。 

本实用新型的实际应用： 

本实用新型用在结构的耗能减震，可以把斜支撑和实例1的阻尼器串联，通过阻尼器的接构件固定螺栓孔9和支撑的结构连构件形成固接。也可用于对结构空间使用要求较高的中间柱形式，应用实例2的上下连接钢板10通过螺栓孔9与中间柱用螺栓固接。 

Claims (2)

1.一种结构物摩擦耗能装置，包括摩擦材料(1、11)，摩擦部紧固螺栓(2)和螺栓垫片(3)以及设有螺栓通孔(12)的外板(4)，其特征在于：低阻尼力侧的两块摩擦材料(1)和高阻尼力侧的两块摩擦材料(11)，分别设在中板(7、8)与外板(4)之间，通过紧固螺栓(2)及垫片(3)将它们与两块外板(4)固定，摩擦材料(1、11)螺栓孔位置和大小与外板(4)匹配；低阻尼力侧的滑动部中板(8)开有螺栓滑动长孔(5)，高阻尼力侧的滑动部中板(7)开有较长的螺栓滑动长孔(6)，与结构物固定的螺栓孔(9)设在滑动部中板(7、8)外露的一端。

2.根据权利要求1所述的结构物摩擦耗能装置，其特征在于：滑动部中板(7、8)的外露端设置有与其呈90°的钢板(10)，与结构物固定的螺栓孔(9)开在钢板(10)上。 

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