CN212479984U - 一种轴向型变刚度摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及减隔震设备技术领域，具体涉及一种轴向型变刚度摩擦阻尼器。该阻尼器包括若干块压板和摩擦钢板，各摩擦钢板均夹在两块压板之间，摩擦钢板与压板的接触面上均设置有能产生摩擦力的条形摩擦材料，摩擦钢板和摩擦材料上均设置有能够使摩擦载荷随位移增大而增大的变截面结构。变截面结构包括设置在摩擦钢板板身中部的第一变截面和摩擦材料上的第二变截面，各变截面的截面角度θ均能够改变。本实用新型针对现有技术的不足，提供一种性能可靠的轴向型变刚度摩擦阻尼器，摩擦力能够随位移变化而增大，从而提高耗能能力，减震效率较好。

Description

一种轴向型变刚度摩擦阻尼器

技术领域

本实用新型专利涉及减隔震设备技术领域，具体涉及一种轴向型变刚度摩擦阻尼器。

背景技术

在地震多发区，高层建筑往往会采用柜架、剪力墙、柜剪等结构来提高抗震能力，但这样要加大梁柱尺寸，满足结构的强度和刚度的要求，势必增加钢筋混凝土用量，而增加了造价。

随着社会经济水平均不断提高，技术水平的不断发展，人们认识到建筑物的减隔震技术是同样可以满足“小震不坏、中震可修，大震不倒”的要求。因此，在诸多减隔震技术中，比较成熟的有防屈曲约束支撑，建筑物的位移相关型阻尼器、速度相关型阻尼器，复合型消能阻尼器及隔震橡胶支座等。而摩擦消能器造价低、性能高、易生产，易安装，其预压力可调、位移能力大，有良好的吸收消能能力，在摩擦消能位移过程中不产生屈服，还有抗风反应的能力，是一种有一定先进性的减震技术。但现有的摩擦消能器摩擦力恒定，并不能实现随位移的增大而增大，减震效率未能达到最优。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种性能可靠的轴向型变刚度摩擦阻尼器，摩擦力能够随位移变化而增大，从而提高耗能能力，减震效率较好。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种轴向型变刚度摩擦阻尼器，包括若干块压板和摩擦钢板，其特征在于，所述各摩擦钢板均夹在压板之间，所述摩擦钢板与压板的接触面上均设置有能产生摩擦力的条形摩擦材料，所述摩擦钢板和摩擦材料上均设置有能够使摩擦载荷随位移增大而增大的变截面结构。

进一步的，所述变截面结构包括设置在摩擦钢板板身中部的第一变截面和摩擦材料上的第二变截面，各变截面的截面角度θ均能够改变，且通过改变角度θ，使得摩擦力变化。

所述压板数量比摩擦钢板多一块，所述压板和摩擦钢板均包括板头和板身，所述板头上均开有销轴孔；各摩擦钢板的板身设置在两块所述压板的板身之间；所述摩擦钢板和压板两者的板头位置相对板身相反；所述摩擦钢板的板身中部设置有长条状的腰形槽，所述压板的板身宽于摩擦钢板的板身，且通过摩擦材料上的螺栓孔与压板通过螺栓连接在一起，各压板的板身通过若干预压螺栓紧固连接，并将所述摩擦钢板的板身夹在其中，各压板的板身还通过若干穿过所述腰形槽的压紧螺栓连接压紧。

所述压板的板身上通过螺栓安装有垂直于所述腰形槽长边的挡条，所述螺栓高度低于摩擦材料，所述挡条的厚度小于所述摩擦材料。

较优的，所述摩擦材料为两侧变截面式或单块变截面式，所述摩擦材料的侧面为玻璃胶密封。

较优的，所述压紧螺栓上设置有蝶形垫片或者硬质弹簧。

所述预压螺栓上安装活动套筒，且活动套筒与压板之间留有一定间隙，使活动套筒能够绕预压螺栓旋转并与摩擦钢板的侧面接触，所述活动套筒侧面设有弹性材料。

所述轴向型变刚度摩擦阻尼器还包括成对安装的埋件，所述埋件包括预埋入墙体的锚筋，与锚筋连接的埋板，与埋板垂直连接的耳板。

进一步的，所述压板以及所述摩擦钢板的板头通过销轴与所述耳板连接。

较优的，所述摩擦材料为设置在压板板身上的硫化耐磨橡胶层，或者通过螺接、粘接连接方式固定的铜合金或非金属耐磨材料。

本实用新型的实用新型原理是：摩擦钢板数量比压板少一块可以使每块摩擦钢板均夹在两块压板之间，通过摩擦钢板与压板上安装的摩擦材料产生摩擦力。摩擦钢板和压板的板头相对，并通过板头上的销轴孔与固定的埋件连接，摩擦钢板和压板的板头可以随埋件相对或相向运动，并带动摩擦钢板和压板的板身相对运动。摩擦钢板和摩擦材料均设置有变截面，角度为θ，可以通过该结构实现摩擦载荷随位移增大而增大。其中摩擦钢板的数量优选的为1-3块，压板的数量优选的为2-5块，优选的为1块摩擦钢板使用两块压板将其夹在中间；还包括当不限于2块摩擦钢板分别夹在3块压板中间，形成压板-摩擦钢板 -压板-摩擦钢板-压板的结构。

压板的板身宽于摩擦钢板的板身，摩擦钢板的板身设置在压板板身的中部，压板板身的两侧安装预压螺栓将压板压紧，预压螺栓不与摩擦钢板接触。摩擦钢板中部设置有长条状的腰形槽，穿过腰形槽安装有若干个压紧螺栓，压紧螺栓同时将压板压紧，并限制摩擦钢板的运动，防止摩擦钢板跑偏，提高其稳定性以及耗能能力。在两侧的预压螺栓上安装活动套筒，在安装时活动套筒与压板之间留有一定间隙，使活动套筒可以绕螺栓旋转并与摩擦钢板的侧面接触，当摩擦钢板相对压板运动时活动套筒与摩擦钢板的侧面相对滑动，防止摩擦钢板对预压螺栓产生过大的压力而导致螺栓产生形变使压应力不均匀。活动套筒可以提高本实用新型的阻尼器的稳定性以及使用寿命。在一种改进中活动套筒侧面涂有弹性材料，弹性材料与摩擦钢板接触。

摩擦钢板可采用不锈钢材料；或者普通钢材，表面做防腐处理，且设置为变截面结构，角度为θ。压板上面安装有摩擦材料，其中摩擦材料可以是在压板板身上的硫化耐磨橡胶层，或者通过螺栓、粘接等连接方式固定其他铜合金、非金属耐磨材料。当通过螺栓连接不牢靠时，亦可设置档条，焊接或通过螺栓固定档条，抵紧在摩擦材料的两端，使摩擦材料不与挡板发生相对滑动，特别是不会发生在阻尼器的挡板和摩擦钢板相对运动方向上的滑动。档条的厚度小于摩擦材料，不会与摩擦钢板接触摩擦。摩擦材料的两个面分别与摩擦钢板和压板接触，侧面使用密封材料进行密封，可以有效的防止摩擦材料老化，隔绝水分、油污、灰尘等进入摩擦阻尼器内部，能够使得产品更耐久。其中密封材料可以是密封胶或者其他能够防水防油污的涂层。

压紧螺栓与最外侧的压板之间可以设置垫片。其中垫片可以是碟形弹簧垫片、宽垫片这样配合单个螺栓使用的垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲。还可以安装加强肋板，或者单独使用加强肋板，当然也可以直接在压板上焊接加强筋。其中加强肋板或压板与压板及摩擦钢板相对运动的方向垂直，这样可以使压应力更加均匀，防止压板翘曲。加强筋可以进一步防止压板翘曲。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：

本实用新型提供一种性能可靠的轴向型变刚度摩擦阻尼器，通过摩擦钢板与压板上安装的摩擦材料产生摩擦力。在摩擦钢板和摩擦材料均设置有变截面，通过结构截面的改变，实现摩擦载荷随位移变化而增大，从而提高耗能能力。摩擦钢板中部设置有长条状的腰形槽，穿过腰形槽安装有若干个压紧螺栓，压紧螺栓同时将压板压紧，并限制摩擦钢板的运动，防止摩擦钢板跑偏失稳，提高其稳定性以及耗能能力。在两侧的预压螺栓上安装活动套筒，当摩擦钢板相对压板运动时活动套筒与摩擦钢板的侧面相对滑动，防止摩擦钢板对预压螺栓产生过大的压力而导致螺栓产生形变使压应力不均匀，同时可以提高本实用新型的阻尼器的稳定性以及使用寿命。通过在压紧螺栓与最外侧的压板之间设置垫片，垫片可以使压板受力均匀，防止压板翘曲。施工安装简单

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是图1的主视示意图；

图3是图2的俯视示意图；

图4是图1中摩擦钢板的结构示意图；

图5是图1中摩擦材料的两侧变截面式的结构示意图；

图6为图1中摩擦材料的单块变截面式的结构示意图；

图7是图1中压板的结构示意图；

图8是图7的俯视示意图；

图9是本实用新型的安装示意图；

图10是本实用新型实施例2的结构示意图；

图11是本实用新型变摩擦阻尼器性能的滞回曲线；

图中：1-压板，2-摩擦钢板，3-预压螺栓，4-压紧螺栓，5-蝶形垫片，6- 活动套筒，7-摩擦材料，8-埋件，9-墙体，10-销轴，12-挡条，21-第一变截面，22-腰形槽，71-第二变截面，72-螺栓孔，73-螺栓，81-锚筋，82-埋板， 83-耳板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1至图8所示的轴向型变刚度摩擦阻尼器，包括：两块压板1以及一块摩擦钢板2；压板1和摩擦钢板2均具有较小的方形板头和较大的板身，板头上均开有销轴孔；摩擦钢板2的板身设置在两块压板1的板身之间，叠层排布；摩擦钢板2和压板1两者的板头位置相对板身相反。摩擦钢板2的板身中部设置有腰形槽22，且为第一变截面21，截面角度θ可改变；压板1的板身宽于所述摩擦钢板2的板身，并在其与摩擦钢板2的接触面上安装有条形摩擦材料7，摩擦材料7设有第二变截面71，且通过摩擦材料7上的螺栓孔72与压板1通过螺栓连接在一起。各压板1的板身通过若干个预压螺栓3紧固连接，并将摩擦钢板2的板身夹在其中；各压板1的板身还通过若干个压紧螺栓4连接，压紧螺栓4从腰形槽22中穿过。六个预压螺栓3和三个压紧螺栓4上均安装有蝶形垫片5。硫化耐磨橡胶的侧面使用密封胶密封。预压螺栓3及压紧螺栓4均为高强度紧固螺栓，螺母采用专用防松动螺母并配有弹簧垫片，防止松动。在安装时使用扭矩扳手将预压螺栓3及压紧螺栓4拧紧，保证螺栓扭矩均匀。

如图9所示，在安装时还包括埋件8，埋件8包括预埋入墙体9的锚筋81，与锚筋81连接的埋板82，与埋板82垂直连接的耳板83。两块压板1的销轴孔通过销轴10与耳板83连接；摩擦钢板2的销轴孔通过第二销轴10与第二耳板 83连接。

本实施例的工作过程是：通过紧固螺栓螺栓旋入压板1上的螺栓孔内，产生的紧固力使压板1下的摩擦材料7和摩擦钢板2压紧而产生摩擦力。通过挡条和螺钉固定摩擦材料7，使摩擦压片不跑偏失稳。建筑物在受荷载较小或遇小地震时，其剪切力低于起滑阻尼力时，压板1与摩擦材料7之间产生较小相对位移，小震也能实现耗能。在大震作用时，摩擦钢板2、摩擦材料7产生较大相对位移，且随位移增大，摩擦力增大，最终实现小震、大震均能耗能的效果。相对位移的限值通过腰形槽达到。较大的位移能力一方面将地震输入的能力耗散，另一方面使建筑物水平刚度变小，其耗能的滞回曲线饱满，耗能能力较大，性能比较稳定，避免大震时建筑物大的变形而破坏，当超过一定位移时，腰形槽21起到限位作用。

实施例2

如图10所示的叠层结构变摩擦阻尼器，对实施例1的改进为，设置了三块压板1和两块摩擦钢板2，其设置放置为压板-摩擦钢板-压板-摩擦钢板-压板。其中安装在两块摩擦钢板2中间的压板1的两个与摩擦钢板2的接触面均安装有摩擦材料7。

实施例3

如图11所示的滞回曲线，其特点是初始阶段，摩擦载荷随位移增大不变，在超过一定位移后，随位移增大而增大。因此可通过设置摩擦钢板上变截面角度θ，改变最大位移处的摩擦载荷值，也可通过改变摩擦钢板变截面形式，改变初始阶段摩擦出力的位移值。还可通过调整螺栓预紧力，调整初始阶段摩擦出力和最大位移处的摩擦载荷值。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种轴向型变刚度摩擦阻尼器，包括若干块压板(1)和摩擦钢板(2)，其特征在于，所述各摩擦钢板(2)均夹在压板(1)之间，所述摩擦钢板(2)与压板(1)的接触面上均设置有能产生摩擦力的条形摩擦材料(7)，所述摩擦钢板(2)和摩擦材料(7)上均设置有能够使摩擦载荷随位移增大而增大的变截面结构。

2.根据权利要求1所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述变截面结构包括设置在摩擦钢板(2)板身中部的第一变截面(21)和摩擦材料(7)上的第二变截面(71)，各变截面的截面角度θ均能够改变，且通过改变角度θ，使得摩擦力变化。

3.根据权利要求1或2所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述压板(1)数量比摩擦钢板(2)多一块，所述压板(1)和摩擦钢板(2)均包括板头和板身，所述板头上均开有销轴孔；各摩擦钢板(2)的板身设置在两块所述压板(1)的板身之间；所述摩擦钢板(2)和压板(1)两者的板头位置相对板身相反；所述摩擦钢板(2)的板身中部设置有长条状的腰形槽(22)，所述压板(1)的板身宽于摩擦钢板(2)的板身，且通过摩擦材料(7)上的螺栓孔(72)与压板(1)通过螺栓(73)连接在一起，各压板(1)的板身通过若干预压螺栓(3)紧固连接，并将所述摩擦钢板(2)的板身夹在其中，各压板(1)的板身还通过若干穿过所述腰形槽(22)的压紧螺栓(4)连接压紧。

4.根据权利要求3所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述压板(1)的板身上通过螺栓(73)安装有垂直于所述腰形槽(22)长边的挡条(12)，所述螺栓(73)高度低于摩擦材料(7)，所述挡条(12)的厚度小于所述摩擦材料(7)。

5.根据权利要求1所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述摩擦材料(7)为两侧变截面式或单块变截面式，所述摩擦材料(7)的侧面为玻璃胶密封。

6.根据权利要求3所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述压紧螺栓(4)上设置有蝶形垫片(5)或者硬质弹簧。

7.根据权利要求3所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述预压螺栓(3)上安装活动套筒(6)，且活动套筒(6)与压板(1)之间留有一定间隙，使活动套筒(6)能够绕预压螺栓(3)旋转并与摩擦钢板(2)的侧面接触，所述活动套筒(6)侧面设有弹性材料。

8.根据权利要求4所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述轴向型变刚度摩擦阻尼器还包括成对安装的埋件(8)，所述埋件(8)包括预埋入墙体(9)的锚筋(81)，与锚筋(81)连接的埋板(82)，与埋板(82)垂直连接的耳板(83)。

9.根据权利要求8所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述压板(1)以及所述摩擦钢板(2)的板头通过销轴(10)与所述耳板(83)连接。

10.根据权利要求4所述的轴向型变刚度摩擦阻尼器，其特征在于：所述摩擦材料(7)为设置在压板(1)板身上的硫化耐磨橡胶层，或者通过螺接、粘接连接方式固定的铜合金或非金属耐磨材料。

Images