本發(fā)明屬于建筑結構保護，涉及一種負剛度自復位粘滯阻尼器。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的設計方法主要依靠提高結構本身的強度、剛度和延性來提高其抗震能力，即在地震中通過結構構件的變形和破壞來耗散地震能量并抵御地震作用。通過結構構件的塑性變形來耗散地震能量，則不可避免地會導致結構震后出現(xiàn)較大的殘余變形，嚴重影響了結構的后續(xù)使用及修復，易造成極大的經(jīng)濟損失與資源浪費。自復位結構能夠有效減小結構震后的殘余變形。

2、傳統(tǒng)的結構抗震方法是一種通過“硬碰硬”來抗震的被動消極的抗震方法。而負剛度裝置能夠不附加或降低結構剛度，減小結構自振頻率，控制加速度反應，減小上部結構的動力響應。本發(fā)明正是基于此而提出的。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了提供一種負剛度自復位粘滯阻尼器，可實現(xiàn)完全自復位，且能夠?qū)崿F(xiàn)負剛度效果等。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

3、一種負剛度自復位粘滯阻尼器，包括：

4、分別連接不同結構件的第一端頭和第二端頭；

5、與所述第一端頭固定連接的自復位粘滯機構，其包括外筒，設置在所述外筒內(nèi)的第一連接頭、主筒、環(huán)形彈簧、第二連接頭、第一活塞桿和第二活塞桿，所述環(huán)形彈簧布置在所述主筒與外筒之間，且所述環(huán)形彈簧呈預壓縮狀態(tài)，其兩端分別抵住所述第一連接頭和第二連接頭，所述主筒內(nèi)灌注有阻尼液，所述第一活塞桿貫穿整個主筒，且所述第一活塞桿一端還穿過所述第一連接頭，并連接一可抵住所述第一連接頭的聯(lián)接螺母，另一端則穿過所述第二連接頭，并與可抵住所述第二連接頭的所述第二活塞桿固定連接，所述第二活塞桿還伸出所述外筒，并連接所述第二端頭；

6、安裝在所述外筒上的螺旋彈簧固定座；

7、以及設置在所述螺旋彈簧固定座上的螺旋彈簧組件，其包括分別與所述螺旋彈簧固定座和第二端頭連接的耳板連接座和彈簧連接塊，以及兩端分別連接所述耳板連接座和彈簧連接塊并呈壓縮狀態(tài)的圓柱螺旋彈簧。

8、進一步的，所述的阻尼液為硅油。

9、進一步的，所述外筒的兩端還分別設有第一外蓋和第二外蓋，當自復位粘滯機構處于平衡狀態(tài)時，所述第一連接頭和第二連接頭被所述環(huán)形彈簧向兩側(cè)撐開，并分別抵住所述第一外蓋和第二外蓋。

10、更進一步的，所述主筒的兩端還分別安裝第一延長筒和第二延長筒，所述第一延長筒和第一外蓋之間還設有第一擋條，所述第二延長筒和第二外蓋之間還設有第二擋條。

11、更優(yōu)選的，所述第一擋條與所述第一連接頭呈滑動配合，所述第二擋條和第二連接頭呈滑動配合。

12、更優(yōu)選的，所述主筒分別通過第一過渡螺母、第二過渡螺母與所述第一延長筒和第二延長筒連接在一起。

13、進一步的，所述主筒內(nèi)兩側(cè)還設有與所述第一活塞桿滑動配合的第一導向套和第二導向套。

14、進一步的，所述第一活塞桿上還固定設有置于所述主筒內(nèi)的活塞件，在活塞件上還設有供阻尼液通過的貫穿孔。

15、進一步的，所述第二活塞桿的直徑大于所述第一活塞桿。

16、進一步的，所述螺旋彈簧組件沿所述外筒軸線方向?qū)ΨQ設有兩組、四組或更多組。

17、進一步的，所述耳板連接座與螺旋彈簧固定座之間還設有調(diào)節(jié)螺桿，所述調(diào)節(jié)螺桿的一端與所述耳板連接座固定連接，另一端則從所述螺旋彈簧固定座上所設置的調(diào)節(jié)孔穿過，在所述調(diào)節(jié)螺桿上螺紋套設有抵住所述螺旋彈簧固定座的調(diào)節(jié)螺母。

18、更進一步的，所述調(diào)節(jié)螺母的直徑大于所述調(diào)節(jié)孔。

19、進一步的，所述環(huán)形彈簧的預載等于該阻尼器的摩擦力及需對外部結構施加的復位力的和。

20、進一步的，所述耳板連接座與螺旋彈簧固定座之間通過銷軸等鉸接，具體的，銷軸的布置方向與調(diào)節(jié)螺桿的方向在同一直線上或平行，這樣可以更加方便的調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿的長度，進而調(diào)節(jié)圓柱螺旋彈簧的預壓縮程度，所述彈簧連接塊與第二端頭之間則通過螺紋連接。

21、本發(fā)明的負剛度自復位粘滯阻尼器，在受拉/壓兩種狀態(tài)，環(huán)形彈簧、圓柱螺旋彈簧均處于進一步受壓狀態(tài)。該阻尼器相當于包含耗能系統(tǒng)、自復位系統(tǒng)和負剛度系統(tǒng)三部分，耗能系統(tǒng)由粘滯耗能和環(huán)形彈簧摩擦耗能兩部分組成，自復位系統(tǒng)由環(huán)形彈簧部分組成，負剛度系統(tǒng)由圓柱螺旋彈簧部分組成。

22、本發(fā)明中，由于主筒(延長筒)與外筒之間的相互作用，使阻尼器在受拉/壓兩種狀態(tài)下，環(huán)形彈簧均處于進一步受壓狀態(tài)。于環(huán)形彈簧處于平衡狀態(tài)時施加可克服摩擦力和發(fā)揮復位能力的預載，當環(huán)形彈簧進一步受拉/壓時，環(huán)形彈簧的恢復力會致使阻尼器回到初始的平衡狀態(tài)，實現(xiàn)結構的自復位功能。圓柱螺旋彈簧在阻尼器運動過程中隨著行程增大壓縮量逐步減小，從而實現(xiàn)負剛度效果。在地震過程中，活塞在阻尼介質(zhì)中往復運動耗散地震動能，環(huán)形彈簧通過自身摩擦耗能，圓柱螺旋彈簧提供負剛度效用，減小結構的動力響應。

23、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

24、(1)良好的耗能能力。在地震過程中，活塞在阻尼介質(zhì)中往復運動，將地震動能轉(zhuǎn)化為熱量耗散，環(huán)形彈簧通過自身摩擦耗能。粘滯阻尼器是一種速度相關型的耗能裝置，環(huán)形彈簧是一種位移相關型的耗能裝置。因此，本阻尼器可以改善普通粘滯阻尼器低速下耗能不足的情況。

25、(2)結構動力響應減小。自復位粘滯阻尼器與負剛度裝置并聯(lián)，在圓柱螺旋彈簧上預加荷載使其有充足的壓縮量，使圓柱螺旋彈簧在阻尼器運動過程中隨著行程增大壓縮量逐步減小，從而實現(xiàn)負剛度效果，降低結構剛度，減小結構自振頻率，控制加速度反應，減小上部結構的動力響應。

26、(3)不論阻尼器是受拉還是受壓，環(huán)形彈簧都是進一步被壓縮的，圓柱螺旋彈簧也一直處于壓縮狀態(tài)。當阻尼器受拉或受壓時，聯(lián)接螺母會帶動連接頭、擋條壓縮環(huán)形彈簧。圓柱螺旋彈簧一端固定于固定架，另一端隨端頭一起運動，始終處于受壓狀態(tài)。

27、(4)優(yōu)良的復位能力。當結構安裝了本發(fā)明提出的阻尼器后，震后在結構將要出現(xiàn)殘余變形時，不論阻尼器處于受壓或受拉狀態(tài)，已施加預載的環(huán)形彈簧進一步被壓縮，而環(huán)形彈簧在處于初始平衡位置時已施加了可克服摩擦力和復位力的預壓力，當彈簧進一步受壓后，環(huán)形彈簧的恢復力會推動阻尼器回到初始平衡位置，進而實現(xiàn)結構自復位。

技術特征：

1.一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述外筒的兩端還分別設有第一外蓋和第二外蓋，當自復位粘滯機構處于平衡狀態(tài)時，所述第一連接頭和第二連接頭被所述環(huán)形彈簧向兩側(cè)撐開，并分別抵住所述第一外蓋和第二外蓋。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述主筒的兩端還分別安裝第一延長筒和第二延長筒，所述第一延長筒和第一外蓋之間還設有第一擋條，所述第二延長筒和第二外蓋之間還設有第二擋條。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述第一擋條與所述第一連接頭呈滑動配合，所述第二擋條和第二連接頭呈滑動配合。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述主筒分別通過第一過渡螺母、第二過渡螺母與所述第一延長筒和第二延長筒連接在一起。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述主筒內(nèi)兩側(cè)還設有與所述第一活塞桿滑動配合的第一導向套和第二導向套；

7.根據(jù)權利要求1所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述第二活塞桿的直徑大于所述第一活塞桿。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述螺旋彈簧組件沿所述外筒軸線方向?qū)ΨQ設有兩組或更多組。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述耳板連接座與螺旋彈簧固定座之間還設有調(diào)節(jié)螺桿，所述調(diào)節(jié)螺桿的一端與所述耳板連接座固定連接，另一端則從所述螺旋彈簧固定座上所設置的調(diào)節(jié)孔穿過，在所述調(diào)節(jié)螺桿上螺紋套設有抵住所述螺旋彈簧固定座的調(diào)節(jié)螺母。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種負剛度自復位粘滯阻尼器，其特征在于，所述調(diào)節(jié)螺母的直徑大于所述調(diào)節(jié)孔。

技術總結
本發(fā)明涉及一種負剛度自復位粘滯阻尼器，包括：分別連接不同結構件的第一端頭和第二端頭；與所述第一端頭固定連接的自復位粘滯機構，其包括外筒，設置在所述外筒內(nèi)的第一連接頭、主筒、環(huán)形彈簧、第二連接頭、第一活塞桿和第二活塞桿等；安裝在所述外筒上的螺旋彈簧固定座；以及設置在所述螺旋彈簧固定座上的螺旋彈簧組件。本發(fā)明提供的阻尼器在地震過程中，活塞在阻尼介質(zhì)中往復運動耗散地震動能，環(huán)形彈簧通過自身摩擦耗能，圓柱螺旋彈簧提供負剛度效用，減小結構的動力響應。

技術研發(fā)人員：夏鈺,郭彤,朱瑞召
受保護的技術使用者：東南大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/18