CN216406346U - 一种并联式分级起滑摩擦消能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑结构减震领域，特别地涉及一种并联式分级起滑摩擦消能器，该并联式分级起滑摩擦消能器，包括并联设置在第一底座和第二底座之间的多级摩擦消能器；各级摩擦消能器的起滑力和初始刚度随着级数的增加而增大。本实用新型提供的技术方案中，多级并联的摩擦消能器具有不同的起滑力和初始刚度，使用时，在小震、中震和大震作用下，多级并联的摩擦消能器很好的适应地震作用的增大和结构的消能需求，可提供更全面的保护。

Description

一种并联式分级起滑摩擦消能器

技术领域

本实用新型涉及建筑结构减震领域，特别地涉及一种并联式分级起滑摩擦消能器。

背景技术

地震突发性很强，会给房屋建筑、人民生命财产带来毁灭性的破坏。在建筑结构中布置减震装置，通过摩擦、弯曲、弹塑性滞回变形等耗能方式可以使减震装置先于结构耗散地震输入的能量，先于结构破坏，从而减少了主体结构的损伤，达到减震的目的。常用的消能减震装置有屈曲约束支撑、金属剪切型消能器、黏滞流体消能器、摩擦消能器、粘弹性消能器以及复合消能器等。

摩擦是指两个接触表面的相互作用引起滑动摩擦阻力和能量损失，其实质是将机械能转化为热能。减震装置中，摩擦消能器是利用摩擦学原理，耗散由于振动而输入到结构中的能量。目前，研究人员开发出了多种类型的摩擦消能器，不同类型的摩擦消能器会采用不同的材料、摩擦介质以及不同的机械组合方式；但是它们大都由组合构件和摩擦片在一定外部预紧力的作用下，组成一个能产生滑动和摩擦力的机构，利用滑动摩擦力来做功耗散外部输入结构的能量。

普通摩擦消能器通过消能器钢板间的摩擦力来提供阻尼力，利用钢板间的相对运动来耗散能量，通过调节螺栓预紧力来改变摩擦力的大小。此种阻尼力属于滑动摩擦力，其大小与预紧力大小成正比。摩擦消能器是一种位移相关性消能器，与加载的频率和速度无关，耗能效果与摩擦因素关系密切。在工作时主要呈现两种状态：一是产生摩擦力的两接触面相对静止，此时如同提高初始刚度，避免建筑物在强风或微小地震作用下产生过大位移影响正常使用。二是两接触面相对滑动，此时通过摩擦耗能来达到减震效果。

单一的摩擦消能器通过调节螺栓预紧力来改变摩擦力的大小，通过钢板间的摩擦力来提供阻尼力，利用钢板间的相对运动来耗散能量。在小位移下，消能器可为减震结构提供足够的刚度，不发生相对滑动；随着位移增大消能器出力线性递增至摩擦起滑力时，消能器开始摩擦耗能。摩擦消能器属于位移型消能器，具有非常大的初始刚度和较小的屈服后刚度。在大震作用下，布置耗能装置的楼层会出现刚度的突然减小，由于较低的屈服后刚度使消能器不具备将地震作用和能量传递给临近楼层的能力，进而导致结构出现明显的损伤集中现象，造成较大的残余变形，最终形成薄弱层。由于普通的摩擦消能器只具有单一的起滑力，在结构抗震中，如果滑动摩擦力按照小震工况确定，在大震情况下耗能能力达不到要求，若按照大震确定起滑力，在小震下起不到作用，结构先于消能器发生破坏，起不到施加消能器的作用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种并联式分级起滑摩擦消能器，多级并联的摩擦消能器具有不同的起滑力和初始刚度，进而使摩擦消能器可适用不同级别的地震作用，从而提高摩擦消能器的消能能力和结构抗震性能。

本实用新型提供一种并联式分级起滑摩擦消能器，包括并联设置在第一底座和第二底座之间的多级摩擦消能器；各级摩擦消能器的起滑力和初始刚度随着级数的增加而增大。

可选地，每级摩擦消能器包括两块连接钢板、两块压板和一块中间钢板；中间钢板包括连接部和摩擦部，连接部设于两块连接钢板之间，并通过固定螺栓连接，摩擦部设于两块压板之间，并通过预紧螺栓连接；其中，摩擦部上设有具有指定角度的第一条形孔，预紧螺栓穿过第一条形孔，并能在第一条形孔内沿所述指定角度移动。

可选地，连接钢板的第一端与第一底座固定连接，压板的第二端与第二底座固定连接；连接钢板的第二端与压板的第一端相对设置并具有间隙。

可选地，多个固定螺栓位于连接钢板与连接部上、多个预紧螺栓位于压板与摩擦部上阵列分布。

可选地，连接钢板的第一端与第一底座之间、压板的第二端与第二底座之间焊接或通过螺栓固定连接。

可选地，第一级摩擦消能器的连接部上设有圆孔，其余各级摩擦消能器的连接部上设有第二条形孔，固定螺栓设于圆孔或第二条形孔内；其中，所述其余各级摩擦消能器中第二条形孔的长度随着级数的增加而增大。

可选地，各级摩擦消能器中预紧螺栓的数量随着级数的增加而增大，预紧螺栓用于调节压板与中间钢板之间的压力，通过压力调节摩擦消能器的起滑力和初始刚度。

可选地，第一底座和第二底座平行设置；所述指定角度为与第一底座或第二底座平行、与第一底座或第二底座垂直，或者与第一底座或第二底座之间夹角为45°。

可选地，多级摩擦消能器中，相邻的摩擦消能器之间，沿第一底座和第二底座长度方向设有间隔。

可选地，包括并联设置在第一底座和第二底座之间的第一级摩擦消能器和第二级摩擦消能器；其中，第二级摩擦消能器的起滑力和初始刚度为第一级摩擦消能器的起滑力和初始刚度的2～3倍。

本实用新型提供的技术方案中，多级并联的摩擦消能器具有不同的起滑力和初始刚度，使用时，在小震、中震和大震作用下，两级并联的摩擦消能器很好的适应地震作用增大带来的消能需求，可提供更全面的保护。

附图说明

为了说明而非限制的目的，现在将根据本实用新型的优选实施例、特别是参考附图来描述本实用新型，其中：

图1为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器的主视图；

图2为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中一级摩擦消能器的结构示意图；

图3为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中连接钢板的主视图；

图4为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中压板的主视图；

图5为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中第一级摩擦消能器中中间钢板的主视图；

图6为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中第二级摩擦消能器中中间钢板的主视图。

图中：

1：第一级摩擦消能器；2：第二级摩擦消能器；3：连接钢板；4：压板；5：中间钢板；6：第一条形孔；7：圆孔；8：第二条形孔；9：第一底座；10：第二底座；11：固定螺栓；12：预紧螺栓；51：连接部；52：摩擦部。

具体实施方式

本实用新型实施方式中，多级并联的摩擦消能器具有不同的起滑力和初始刚度，因此，使摩擦消能器可适用不同级别的地震作用，从而提高摩擦消能器的消能能力和结构抗震性能，以下具体加以说明。

本实用新型实施方式中，在第一底座和第二底座之间并联设置多级摩擦消能器；各级摩擦消能器的起滑力和初始刚度随着级数的增加而增大，随着地震作用的改变，不同级别的摩擦消能器逐步进入工作状态，进而达到提高摩擦消能器的消能能力和结构抗震性能的目的。

在多级并联的摩擦消能器中，各级摩擦消能器的基本结构相同，其包括两块连接钢板、两块压板、一块中间钢板、固定螺栓和预紧螺栓；中间钢板包括连接部和摩擦部，连接部设于两块连接钢板之间，连接钢板与连接部通过固定螺栓连接，摩擦部设于两块压板之间，压板与摩擦部通过预紧螺栓连接；连接钢板的第一端与第一底座固定连接，压板的第二端与第二底座固定连接；其中，摩擦部上设有具有指定角度的第一条形孔，预紧螺栓穿过第一条形孔，并能在第一条形孔内沿所述指定角度移动。消能过程中，先克服摩擦消能器的初始刚度，使摩擦消能器由静止变为移动，即中间钢板相对压板沿指定角度移动，移动过程中，中间钢板与压板产生摩擦，进一步耗能，其中，在多级并联的摩擦消能器中，第一底座和第二底座平行设置，指定角度可以为任意角度，优选地，指定角度为与第一底座或第二底座平行、与第一底座或第二底座垂直，或者与第一底座或第二底座之间夹角为45°。以及优选地，相邻的摩擦消能器之间，沿第一底座和第二底座长度方向设有间隔，通过设置间隔，降低摩擦消能器彼此触碰的几率。

另外，在多级并联的摩擦消能器中，连接钢板的第一端与第一底座之间、压板的第二端与第二底座之间焊接或通过螺栓连接；多个固定螺栓位于连接钢板与连接部上、多个预紧螺栓位于压板与摩擦部上阵列分布。

在多级并联的摩擦消能器中，各级摩擦消能器之间的不同点在于，第一级摩擦消能器的连接部上设有圆孔，其余各级摩擦消能器的连接部上设有第二条形孔，固定螺栓设于圆孔或第二条形孔内；其中，所述其余各级摩擦消能器中第二条形孔的长度随着级数的增加而增大，第二条形孔的长度控制相应级的摩擦消能器的介入时机，即当前一级的摩擦消能器的变形幅度大于第二条形孔的长度，此时会触发该级的摩擦消能器进入工作。以及各级摩擦消能器中预紧螺栓的数量随着级数的增加而增大，预紧螺栓用于调节压板与中间钢板之间的压力，从而调节摩擦消能器的起滑力和初始刚度。

以下通过附图和具体实施例进行详细描述。

图1为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器的主视图；图2为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中一级摩擦消能器的结构示意图；图3为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中连接钢板的主视图；图4为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中压板的主视图；图5为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中第一级摩擦消能器中中间钢板的主视图；图6为本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器中第二级摩擦消能器中中间钢板的主视图。如图1所示，多级并联的摩擦消能器包括并联设置在第一底座9和第二底座10之间的第一级摩擦消能器1 和第二级摩擦消能器2。

如图2至图4所示，在连接钢板3和压板4上分别设置穿孔，连接钢板3上的穿孔用于穿设固定螺栓11，压板4上的穿孔用于穿设预紧螺栓 12。如图5和图6所示，摩擦消能器的中间钢板5包括连接部51和摩擦部52，其中，在摩擦部52上设有指定角度的第一条形孔6，本实施方式中，指定角度以平行第一底座9和第二底座10方向为例。另外，在第一级摩擦消能器1的连接部51上设置圆孔7，相应的固定螺栓11穿过圆孔 7后，无法在圆孔7内移动，在第二级摩擦消能器2的连接部51上设置第二条形孔8，第二条形孔8的长度方向与第一条形孔6的长度方向相同，相应的固定螺栓11穿过第二条形孔8，并能在第二条形孔8内移动，当固定螺栓11的移动范围小于第二条形孔8的长度时，第二级摩擦消能器2 不被触发，当固定螺栓11的移动范围大于第二条形孔8的长度时，固定螺栓11会带动所连的中间钢板5移动，从而使第二级摩擦消能进入工作状态。

如图1所示，图中，第二级摩擦消能器2中固定螺栓11和预紧螺栓12的数量均多于第一级摩擦消能器1，通过调节第二级摩擦消能器2中预紧螺栓12的预紧度，使得第二级摩擦消能器2的起滑力和初始刚度为第一级摩擦消能器2的起滑力和初始刚度的2～3倍。

本实用新型实施方式提供的并联式分级起滑摩擦消能器，当地震作用较小时，第一级摩擦消能器1率先进行屈服耗能，由于地震作用较小，第一级摩擦消能器1的剪切变形幅度也较小，其变形(移动行程)小于第二级摩擦消能器2中第二条形孔8的长度，因此，第二级摩擦消能器2未进入工作状态。

当地震作用增大，达到中震或大震时，建筑结构的层间变化明显增大，剪切变形大于第二级摩擦消能器2中第二条形孔8的长度，此时，第二级摩擦消能器2进入工作状态，产生剪切变形消能，由于第二级摩擦消能器 2的刚度和起滑力分别显著高于第一级摩擦消能器1的刚度和起滑力，因此，可更好的适应地震作用的增大带来的结构消能需求，与第一级摩擦消能器1共同发挥消能作用。

本实用新型提供的技术方案中，多级并联的摩擦消能器具有不同的起滑力和初始刚度，使用时，多级并联的摩擦消能器很好的适应地震作用增大带来的消能需求，可提供更全面的保护。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，包括并联设置在第一底座和第二底座之间的多级摩擦消能器；

各级摩擦消能器的起滑力和初始刚度随着级数的增加而增大。

2.根据权利要求1所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，摩擦消能器包括两块连接钢板(3)、两块压板(4)和一块中间钢板(5)；

中间钢板(5)包括连接部(51)和摩擦部(52)，连接部(51)设于两块连接钢板(3)之间，并通过固定螺栓(11)连接，摩擦部(52)设于两块压板(4)之间，并通过预紧螺栓(12)连接；

其中，摩擦部(52)上设有具有指定角度的第一条形孔(6)，预紧螺栓(12)穿过第一条形孔(6)，并能在第一条形孔(6)内沿所述指定角度移动。

3.根据权利要求2所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，连接钢板(3)的第一端与第一底座(9)固定连接，压板(4)的第二端与第二底座(10)固定连接；

连接钢板(3)的第二端与压板(4)的第一端相对设置并具有间隙。

4.根据权利要求2所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，多个固定螺栓(11)位于连接钢板(3)与连接部(51)上、多个预紧螺栓(12)位于压板(4)与摩擦部(52)上阵列分布。

5.根据权利要求3所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，连接钢板(3)的第一端与第一底座(9)之间、压板(4)的第二端与第二底座(10)之间焊接或通过螺栓连接。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，第一级摩擦消能器的连接部(51)上设有圆孔(7)，其余各级摩擦消能器的连接部(51)上设有第二条形孔(8)，固定螺栓(11)设于圆孔(7)或第二条形孔(8)内；

其中，所述其余各级摩擦消能器中第二条形孔(8)的长度随着级数的增加而增大。

7.根据权利要求6中所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，各级摩擦消能器中预紧螺栓(12)的数量随着级数的增加而增大，预紧螺栓(12)用于调节压板(4)与中间钢板(5)之间的压力，通过压力调节摩擦消能器的起滑力和初始刚度。

8.根据权利要求7中所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，第一底座(9)和第二底座(10)平行设置；

所述指定角度为与第一底座(9)或第二底座(10)平行、与第一底座(9)或第二底座(10)垂直，或者与第一底座(9)或第二底座(10)之间夹角为45°。

9.根据权利要求8所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，多级摩擦消能器中，相邻的摩擦消能器之间，沿第一底座(9)和第二底座(10)长度方向设有间隔。

10.根据权利要求9所述的并联式分级起滑摩擦消能器，其特征在于，由并联设置在第一底座(9)和第二底座(10)之间的第一级摩擦消能器(1)和第二级摩擦消能器(2)组成；

其中，第二级摩擦消能器(2)的起滑力和初始刚度为第一级摩擦消能器(1)的起滑力和初始刚度的2～3倍。

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