[實用新型]變剛度摩擦型耗能減震裝置

無效

• 申請號: 201020143128.0
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN201843226U
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 王濤;滕睿;陳曦
• 申請（專利權）人: 王濤;滕睿;陳曦
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)所屬技術領域

本實用新型屬于阻尼器抗震技術領域，涉及一種具有連續可變屈服(滑移)后剛度的摩擦阻尼器。?

(二)背景技術

現代土木工程結構經常采用一些機械裝置用于減輕風振和地震作用。結構控制就是一種通過在結構上設置耗能裝置，由耗能機構和結構一起來抵御地震等動力作用，從而減小結構動力反應的方法。目前來說，結構振動控制的研究和應用主要集中于三大領域：基礎隔震，被動耗能減震以及主動、半主動和智能控制。其中，被動耗能減震技術因其構造簡單可靠、耗能性能穩定、價格低廉、維護方便而被廣泛應用于工程建設，或用于改善已有老舊建筑物的抗震或抗風性能之中。?

結構的被動耗能減震技術是指在結構的某些部位設置耗能裝置，例如阻尼器，通過耗能裝置產生的摩擦、彎曲、彈塑性滯回變形來耗散或吸收地震輸入結構中的能量，以減小主體結構的地震反應，從而避免結構產生破壞或倒塌，達到減震控制的目的。目前結構體系中采用的耗能減震裝置主要可分為五大類：油阻尼器、黏滯阻尼器、軟鋼阻尼器、黏彈性阻尼器以及摩擦阻尼器。?

其中，摩擦阻尼器以其剛塑性的力學特性而受到人們的普遍青睞，極高的初始剛度保證了結構在小震作用和風荷載作用下具備足夠的剛度限制結構的變形，較小的屈服(起滑)位移保證其在鋼筋混凝土結構中同樣可以得到很好的推廣。研究結果表明，相比于油阻尼器、黏滯阻尼器及黏彈性阻尼器，摩擦阻尼器在控制結構層間位移角方面，具有顯著優勢。同時，與軟鋼阻尼器相比，在相同的地震位移響應條件下，摩擦阻尼器受力和結構層間剪力可進一步降低。此外，摩擦阻尼器也是這五種類型阻尼器中價格最低廉的。目前國內外研究人員已經開發出多種摩擦阻尼器：1982年保羅(Pall)等設計出一種安裝在X型支撐中央的雙向摩擦耗能裝置；1990年艾肯(Aiken)和凱利(Kelly)設計出一種可復位的單向摩擦阻尼器。但是，傳統摩擦型阻尼器屈服(起滑)后剛度小，不利于抵抗結構重力二次效應，不能有效避免在超越設計水平地震作用下結構的倒塌。?

(三)發明內容

本實用新型旨在克服傳統摩擦阻尼器的上述缺點，提出一種具有持續變化屈服(起滑)后剛度的摩擦型耗能減震裝置，該裝置不僅具有傳統裝置高初始剛度、強耗能能力的特點，而?且在滑移后，具有不斷增加的滑移后剛度，從而提供給整體結構足夠的抗重力二次效應的能力，即抗倒塌的能力。使用者可以根據不同等級下的抗震性能目標調整輸出力的大小，因此也為不同目標值下的結構控制提供了一種切實可行的方法。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一個變剛度摩擦型耗能減震裝置，其特征在于：包括有外套筒(1)、活塞芯棒(2)、端部蓋板(3)、扇形摩擦片(4)、橡膠圈(5)，扇形摩擦片(4)外表面和外套筒(1)內表面接觸并貼合，形成接觸面(6)，接觸面(6)具有一定的耐磨特性。?

在本實用新型的一個優選實施例中：所述的橡膠圈(5)為彈性材料或者塑性材料；外套筒(1)內表面的截面尺寸沿軸向逐漸變小。?

本實用新型解決其技術問題所采用的工作原理如下：?

(1)扇形摩擦片和活塞芯棒之間的橡膠圈，在活塞沿軸向運動時，橡膠圈為接觸面提供表面壓力，活塞位移越大，橡膠圈被壓縮的程度越大，所提供的表面壓力越大，摩擦力也就越大。需要注意的是，由于橡膠是不可壓縮材料，必須保持一定的自由表面以容許徑向壓縮變形，自由表面占總表面的比率決定了橡膠圈所提供的剛度大小。?

(2)扇形摩擦片外表面和外套筒的內表面接觸形成接觸面，起到摩擦耗能的作用。為了得到二次剛度，外套筒內表面的直徑沿著軸向變化，其變化可以表述成函數的形式，采用不同的函數可以得到不同的二次剛度變化。一般來講，如果直徑按照二次函數變小，二次剛度則按照三次函數變大。扇形摩擦片的外表面按照與外套筒內表面同樣的函數變化，從而保證與外套筒有最大的接觸表面。?

(3)本實用新型在不工作或者較小風荷載、地震荷載作用下，依靠其極高的初始剛度保證結構不產生變形或只產生極小變形。地震等級增加時，其根據滑動位移的大小產生相應大小的摩擦力，隨著外套筒內壁曲線函數形式的不同，該摩擦力的增長速度也不同，增長速度越快，能量耗散能力越高，抵抗倒塌的能力越強。?

本實用新型的有益效果是：構造簡單、價格低廉、可靠性高，可以充分防止結構在強震作用下的倒塌。?

(四)附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。?

圖1是本實用新型的構造圖。?

圖2是圖1的A--A剖視圖。?

圖3是本實用新型的典型力-位移曲線。?