CN203320720U - 一种摩擦-铅复合阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种摩擦-铅复合阻尼器，包括铅剪切阻尼器和摩擦放大阻尼器，铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器之间通过驱动连杆串联在一起。从而实现传统铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器的串联，串联后的摩擦阻尼器外盒和铅剪切阻尼器外板端部设有端部固定板，构成可在大变形条件下保护铅阻尼器不被剪坏，由摩擦放大阻尼器继续耗能并实现震后自复位功能的新型具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器。解决传统铅剪切阻尼器在较大地震作用下的大变形、持续耗能能力和震后复位等问题。

Description

一种摩擦-铅复合阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种复合阻尼器，具体涉及一种可实现自复位的复合阻尼器。 

背景技术

近几年来，世界范围内地震频发，人们对结构进行抗震设计的同时，也开始注重消能减震技术的运用。一般是在非承重结构部位采用具有耗能能力的阻尼器。多遇地震时，结构本身具有足够刚度，处于弹性阶段；罕遇地震时，随着结构变形增大，阻尼器先于主体结构进入非弹性阶段，阻尼增大，耗能减震，从而避免或减小主体结构的损伤。铅因其滞回饱满，性能稳定的特征，其制造的阻尼器构造简单，加工方便而得到推广和运用。目前国内外已研制出各种铅阻尼器，如铅剪切阻尼器、铅挤压阻尼器、扭转型铅剪切阻尼器等。就目前所提出和采用的铅剪切阻尼器而言，在罕遇地震作用下，铅剪切阻尼器可能由于无法承受过大的变形而被剪坏，丧失耗能能力，震后无法复位更换困难。因此，有必要对现有的铅剪切阻尼器加以改造，提出一种罕遇地震作用下在结构产生大变形时，铅剪切阻尼器受到保护，并持续耗能且具有自复位能力的新型复合阻尼器。 

实用新型内容

为了弥补现有技术的缺陷，本实用新型专利提供了一种具有大行 程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器，能够在设计地震作用下通过传统铅剪切阻尼器耗能，同时，在罕遇地震的大变形作用下，保护铅剪切阻尼器不被剪坏，由摩擦放大阻尼器持续耗能，并具有震中和震后的自复位功能，可有效保证铅剪切阻尼器在不确定大变形强震下的适用性和安全性，增强建筑耗能能力，更具实用价值。 

为了实现上述技术目的，本实用新型专利的技术方案是，一种摩擦-铅复合阻尼器，包括铅剪切阻尼器和摩擦放大阻尼器，铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器之间通过驱动连杆串联在一起。 

本实用新型还在于，串联后的铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器两端设置有端部固定板板端。 

本实用新型还在于，端部固定板板端上还设置有端部固定板铰接端，端部固定板铰接端上设置有连接螺栓。 

本实用新型还在于，铅剪切阻尼器包括摩擦阻尼器外盒，摩擦阻尼器外盒内设置有弧形摩擦槽、摩擦放大杆转动槽、驱动连杆运动槽和摩擦放大杆，摩擦放大杆通过滑动孔垂直设置在驱动连杆上，摩擦放大杆两端部设置有弧形摩擦块，弧形摩擦块连接在弧形摩擦槽内，驱动连杆通过形状记忆合金复位弹簧连接在驱动连杆运动槽内，摩擦放大杆通过固定轴和摩擦阻尼器外盒卡口连接在摩擦放大杆运动槽内。 

本实用新型还在于，摩擦放大杆与摩擦放大杆转动槽之间还设置有弹性填充物。弹性填充物采用橡胶类材料（天然橡胶、合成橡胶）和塑料类材料（聚乙烯、聚丙烯等）。 

本实用新型还在于，驱动连杆上设置有两根摩擦放大杆，两根摩擦放大杆之间相互平行。 

本实用新型还在于，摩擦阻尼器外盒四周均设置有连接螺栓。 

本实用新型还在于，摩擦放大阻尼器包括铅剪切阻尼器内板，驱动连杆连接在铅剪切阻尼内板上，铅剪切阻尼内板上连接有铅剪切阻尼器外板，铅剪切阻尼器外板与铅剪切阻尼内板之间夹有铅剪切块，铅剪切阻尼器外板上设置有贯通到铅剪切块的注铅孔，铅剪切阻尼器外板、铅剪切阻尼器内板和铅剪切块之间通过连接螺栓连接。 

本实用新型还在于，铅剪切阻尼器和/或摩擦放大阻尼器为轴对称结构。 

本实用新型还在于，轴对称结构通过连接螺栓从外侧进行固接。 

一种具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器，摩擦阻尼器外盒从外部包围住摩擦放大杆、固定轴、驱动连杆、弧形摩擦块和形状记忆合金复位弹簧，弧形摩擦块焊接于摩擦放大杆两端，固定轴穿过摩擦放大杆上的轴孔和摩擦阻尼器外盒卡口在外部用螺栓固定，使摩擦放大杆可绕固定轴转动放大弧形摩擦块端的摩擦耗能，形状记忆合金复位弹簧两端分别焊接于盒内和驱动连杆上，驱动连杆一端在盒内与摩擦放大杆铰接，另一端伸出摩擦阻尼器外盒连接铅阻尼器内板，从而实现传统铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器的串联，串联后的摩擦阻尼器外盒和铅剪切阻尼器外板端部设有端部固定板，构成可在大变形条件下保护铅阻尼器不被剪坏，由摩擦放大阻尼器继续耗能并实现震后自复位功能的新型具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复 合阻尼器。解决传统铅剪切阻尼器在较大地震作用下的大变形、持续耗能能力和震后复位等问题。 

其还在于，摩擦—铅复合阻尼器可设置在梁柱构件上。端部固定板板端分别与摩擦阻尼器外盒和铅剪切阻尼器外板端部焊接，部固定板铰接端与有相对位移的外部构件通过螺栓铰接相连，保证驱动连杆中仅存在轴力。驱动连杆从摩擦阻尼器外盒的预留孔中伸出并与铅剪切阻尼器焊接连接。摩擦放大杆上有近似椭圆形的滑动孔，提供驱动连杆的移动空间。摩擦阻尼器外盒内部设有摩擦放大杆转动槽、弧形摩擦槽、驱动连杆运动槽，分别为摩擦放大杆的转动、弧形摩擦块和驱动连杆的运动提供空间，弧形摩擦块置于两个弧形摩擦槽之间。摩擦阻尼器外盒预留有螺栓孔，通过在预留螺栓孔中安装高强螺栓实现滑动摩擦力控制。摩擦阻尼器的滑动摩擦力为一保证铅剪切阻尼器不破坏的较大值，以实现在铅剪切阻尼器破坏前使摩擦阻尼器开始工作，使外力卸载，保护铅剪切阻尼器在大位移下不破坏，而进一步通过摩擦耗能实现大行程下的持续耗能。摩擦阻尼器外盒之间非凹槽部分的空隙采用弹性填充物，保护弧形摩擦块、摩擦放大杆、驱动连杆等不被杂物侵入影响滑动效果。具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器的自复位功能是通过在摩擦阻尼器外盒内部和驱动连杆之间焊接形状记忆合金复位弹簧所实现的，其中形状记忆合金复位弹簧具有一定的预拉力，调整预拉力大小即可调整自复位功能的强弱。此复位力相对稳定，利用的是形状记忆合金变形超弹性性能的变形平台段，通过设计可实现此自复位力大于弧形摩擦块的摩擦力，以保证 摩擦滑动之后还能够返回原位置。摩擦放大阻尼器、铅剪切阻尼器、驱动连杆和形状记忆合金复位弹簧为钢材材质的部件。 

本实用新型专利有益效果在于可有效提升传统铅阻尼器在不可预知地震下的工作性能，保证铅剪切阻尼器不因结构的大变形而被剪坏失效，继而通过摩擦放大继续增加耗能能力；通过形状记忆合金弹簧实现了良好复位能力，避免了震中和震后阻尼器复位和更换难的问题，也避免了由于残余位移对梁柱构件的不利影响；此外，本实用新型专利还具有工厂化制作简单和安装方便等优点，为新建和既有建筑在罕遇地震下的大行程耗能目标提供了有效可靠的新技术设备，具有较佳的实用价值和经济效益。 

下面结合附图对本实用新型专利作进一步说明。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器的示意图； 

图2为本实用新型实施例的具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器结构设置于梁柱结构的示意图； 

图3为摩擦阻尼器结构示意图； 

图4为图3中A-A的剖视图； 

图5为图3中B-B的剖视图； 

图6为摩擦阻尼器外盒结构示意图； 

图7为图6中D-D的剖视图； 

图8为图6中C-C的剖视图； 

图9为铅剪切阻尼器结构示意图； 

图10为图9中E-E的剖视图； 

图11为图9中F-F的剖视图； 

图12为铅剪切阻尼器内板和外板结构示意图； 

其中1为摩擦阻尼器外盒，2螺栓，3为弧形摩擦槽，4为摩擦放大杆转动槽，5为驱动连杆运动槽，6为摩擦放大杆，7为弧形摩擦块，8为固定轴，9为驱动连杆，10为形状记忆合金复位弹簧，11为端部固定板板端，12为端部固定板铰接端，13为铅剪切阻尼器内板，14为铅剪切阻尼器外板，15为注铅孔，16为铅剪切块，17为摩擦阻尼器外盒卡口，18为弹性填充物，19为滑动孔。 

具体实施方式

下面对本实用新型专利技术内容的进一步说明，但并非对本实用新型专利实质内容的限制。 

摩擦-铅复合阻尼器，包括铅剪切阻尼器和摩擦放大阻尼器，铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器之间通过驱动连杆9串联在一起。串联后的铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器两端设置有端部固定板板端11。端部固定板板端11上还设置有端部固定板铰接端12，端部固定板铰接端12上设置有连接螺栓2。铅剪切阻尼器包括摩擦阻尼器外盒1，摩擦阻尼器外盒1内设置有弧形摩擦槽3、摩擦放大杆转动槽4、驱动连杆运动槽5和摩擦放大杆6，摩擦放大杆6通过滑动孔19垂直设置在驱动连杆9上，摩擦放大杆6两端部设置有弧形摩擦块7，弧 形摩擦块7连接在弧形摩擦槽3内，驱动连杆9通过形状记忆合金复位弹簧10连接在驱动连杆运动槽5内，摩擦放大杆6通过固定轴8和摩擦阻尼器外盒卡口17连接在摩擦放大杆运动槽4内。摩擦放大杆6与摩擦放大杆转动槽4之间还设置有弹性填充物。驱动连杆9上设置有两根摩擦放大杆6，两根摩擦放大杆6之间相互平行。摩擦阻尼器外盒1四周均设置有连接螺栓2。摩擦放大阻尼器包括铅剪切阻尼器内板13，驱动连杆9连接在铅剪切阻尼内板13上，铅剪切阻尼内板13上连接有铅剪切阻尼器外板14，铅剪切阻尼器外板14与铅剪切阻尼内板13之间夹有铅剪切块16，铅剪切阻尼器外板14上设置有贯通到铅剪切块16的注铅孔15，铅剪切阻尼器外板14、铅剪切阻尼器内板13和铅剪切块16之间通过连接螺栓2连接。铅剪切阻尼器和/或摩擦放大阻尼器为轴对称结构。轴对称结构通过连接螺栓2从外侧进行固接。弹性填充物18采用橡胶类材料（天然橡胶、合成橡胶）和塑料类材料（聚乙烯、聚丙烯等）。 

本实用新型专利技术适用于框架结构体系，尤其是钢框架结构，图1为本实用新型实施例的具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器结构的示意图，图2为本实用新型实施例的具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器设置于梁柱结构的示意图。如图1所示，具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器由具有摩擦放大功能的摩擦阻尼器与传统剪切阻尼器两部分串联而成。现将这两部分的详细构造及连接安装方式如下阐述。如图2所示，摩擦—铅复合阻尼器两端的端部固定板铰接端12通过连接螺栓2连接于固定板上， 布置于墙角相邻的壁体上。其剪切杆3于支撑杆固接，铰接于墙角另一端。图3为摩擦阻尼器结构示意图；图4为图3中A-A的剖视图；图5为图3中B-B的剖视图；如图3、图4和图5所示，可获知摩擦阻尼器的主要组成和实施方式，首先，图6为摩擦阻尼器外盒结构示意图；图7为图6中D-D的剖视图；图8为图6中C-C的剖视图；如图6、图7和图8所示由工厂制作出具有弧形摩擦槽3、摩擦放大杆转动槽4和驱动连杆运动槽5的摩擦阻尼器外盒1，外盒上预留卡口17，外盒一侧预留可以让驱动连杆9伸出的预留孔，周边预留螺栓孔，螺栓2通过摩擦放大杆6上预留的似椭圆形滑动孔19，使驱动连杆9与其两侧成180度的摩擦放大杆6铰接固定，滑动孔19保证驱动连杆9可以带动摩擦放大杆6绕固定轴8转动，摩擦放大杆6端部焊接弧形摩擦块7，并将形状记忆合金复位弹簧10两端焊接在驱动连杆运动槽5和驱动连杆9之间，并使形状记忆合金复位弹簧10具有一定的预拉力，此自复位力大于弧形摩擦块的摩擦力，以保证摩擦滑动之后还能够返回原位置。然后，将固定轴8穿摩擦放大杆6上预留的固定轴8孔，并通过两个摩擦阻尼器外盒1上的卡口17在外部用螺栓2固定。最后，在摩擦阻尼器外盒1周边的预留螺栓孔中安装高强螺栓2实现滑动摩擦力控制，计算确保滑动摩擦力为一保证铅剪切阻尼器不被剪坏的较大值，摩擦阻尼器外盒1之间非凹槽部分的空隙采用弹性填充物18。图9为铅剪切阻尼器结构示意图；图10为图9中E-E的剖视图；图11为图9中F-F的剖视图；图12为铅剪切阻尼器内板和外板结构示意图；如图9、图10、图11和图12 所示，可获知铅剪切阻尼器的主要组成和实施方式，在工厂制作图12中所示的铅剪切阻尼器内板13和铅剪切阻尼器外板14，内板上下预留铅剪切块16凹槽，外板内侧也设有铅剪切块16凹槽并在外侧预留注铅孔15，用螺栓2将一块铅剪切阻尼器内板13和两块铅剪切阻尼器外板14固定，通过注铅孔15灌注完成后焊接密封。将伸出摩擦阻尼器外盒1一侧预留孔的驱动连杆9与铅剪切阻尼器内板13焊接，获得具有大行程和自复位特征的摩擦—铅复合阻尼器的主体部分。如图1和图2所示，将两个工厂预制的端部固定板板端11分别焊接在摩擦阻尼器外盒1外端和铅剪切阻尼器外板14外端，并使两端部固定板铰接端12与有相对位移的结构部件铰接连接，即完成本装置的全部安装。 

Claims (10)

1.一种摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，包括铅剪切阻尼器和摩擦放大阻尼器，铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器之间通过驱动连杆（9）串联在一起。

2.根据权利要求1所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，串联后的铅剪切阻尼器与摩擦放大阻尼器两端设置有端部固定板板端（11）。

3.根据权利要求2所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，端部固定板板端（11）上还设置有端部固定板铰接端（12），端部固定板铰接端（12）上设置有连接螺栓（2）。

4.根据权利要求1所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，铅剪切阻尼器包括摩擦阻尼器外盒（1），摩擦阻尼器外盒（1）内设置有弧形摩擦槽（3）、摩擦放大杆转动槽（4）、驱动连杆运动槽（5）和摩擦放大杆（6），摩擦放大杆（6）通过滑动孔（19）垂直设置在驱动连杆（9）上，摩擦放大杆（6）两端部设置有弧形摩擦块（7），弧形摩擦块（7）连接在弧形摩擦槽（3）内，驱动连杆（9）通过形状记忆合金复位弹簧（10）连接在驱动连杆运动槽（5）内，摩擦放大杆（6）通过固定轴（8）和摩擦阻尼器外盒卡口（17）连接在摩擦放大杆运动槽（4）内。

5.根据权利要求4所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，摩擦放大杆（6）与摩擦放大杆转动槽（4）之间还设置有弹性填充物。

6.根据权利要求4所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，驱动连杆（9）上设置有两根摩擦放大杆（6），两根摩擦放大杆（6）之间相互平行。

7.根据权利要求4所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，摩擦阻尼器外盒（1）四周均设置有连接螺栓（2）。

8.根据权利要求1所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，摩擦放大阻尼器包括铅剪切阻尼器内板（13），驱动连杆（9）连接在铅剪切阻尼内板（13）上，铅剪切阻尼内板（13）上连接有铅剪切阻尼器外板（14），铅剪切阻尼器外板（14）与铅剪切阻尼内板（13）之间夹有铅剪切块（16），铅剪切阻尼器外板（14）上设置有贯通到铅剪切块（16）的注铅孔（15），铅剪切阻尼器外板（14）、铅剪切阻尼器内板（13）和铅剪切块（16）之间通过连接螺栓（2）连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，铅剪切阻尼器和/或摩擦放大阻尼器为轴对称结构。

10.根据权利要求9所述的摩擦-铅复合阻尼器，其特征在于，轴对称结构通过连接螺栓（2）从外侧进行固接。

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