一種變摩擦耗能減震裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種變摩擦耗能減震裝置，由上蓋板、滑動(dòng)板、下蓋板、上固定板、下固定板、摩擦材料、主預(yù)緊螺栓、次預(yù)緊螺栓、碟形彈簧和墊條組成。上蓋板、下蓋板的工作段輪廓為一關(guān)于蓋板軸線對(duì)稱(chēng)曲線，上蓋板、下蓋板通過(guò)次預(yù)緊螺栓與滑動(dòng)板連接，上、下蓋板的內(nèi)表面和滑動(dòng)板上、下表面的中間部分粘有摩擦材料形成摩擦面，上蓋板的上表面和下蓋板的下表面分別安置上固定板和下固定板，上固定板的上表面和下固定板的下表面通過(guò)主預(yù)緊螺栓安置碟形彈簧。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)摩擦力隨位移變化而變化的阻尼效果，克服了傳統(tǒng)摩擦阻尼器的控制效果在不同動(dòng)力響應(yīng)下保持不變的問(wèn)題。隨著位移的增大，摩擦力也不斷增大，從而提高耗能能力，有效提高減震效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種變摩擦耗能減震裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種新型變摩擦耗能減震裝置，屬于±木工程結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 消能減震技術(shù)作為一種被動(dòng)的結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)，近幾年來(lái)已經(jīng)逐步應(yīng)用在建筑 物或構(gòu)筑物中。所謂消能減震技術(shù)，是在結(jié)構(gòu)上附加消能減震裝置，附加減震裝置和結(jié)構(gòu)本 身共同承擔(dān)地震和風(fēng)振等作用，通過(guò)附加減振裝置的耗能作用從而減小結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力響 應(yīng)，保證了結(jié)構(gòu)的安全性、舒適性和正常使用性等功能要求。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)消能減振技 術(shù)進(jìn)行了大量研究，開(kāi)發(fā)了諸多消能減震裝置，諸如黏滯阻尼器、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器W及摩擦 阻尼器等。運(yùn)些阻尼器在實(shí)際使用中還顯露出一些不足之處。比如，傳統(tǒng)摩擦阻尼器在運(yùn)動(dòng) 過(guò)程中正壓力和摩擦面系數(shù)保持不變，其滯回模型類(lèi)似矩形，如果起滑力較小，耗能裝置的 作用較小，而過(guò)起滑力較大，裝置滑動(dòng)位移較小，不能發(fā)揮耗能作用?，F(xiàn)有變摩擦阻尼器多 通過(guò)改變摩擦面系數(shù)，正壓力等方式改變摩擦力，構(gòu)造復(fù)雜且工藝難W控制。為了克服傳統(tǒng) 阻尼器的運(yùn)個(gè)缺點(diǎn)，有必要開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)阻尼力隨著滑動(dòng)位移變化而變化的新型摩擦 阻尼器，保證達(dá)到期望的摩擦系數(shù)，并能實(shí)現(xiàn)在不同荷載作用下靈活設(shè)計(jì)W達(dá)到較好的耗 能效果。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型提供了一種變摩擦耗能減震裝置，包括上蓋板1、滑動(dòng)板2、下蓋板3、上 固定板4、下固定板6、摩擦材料層5、主預(yù)緊螺栓7、次預(yù)緊螺栓9、碟形彈黃8和墊條10等部 件，該耗能減震裝置通過(guò)上、下蓋板的曲線輪廓，產(chǎn)生隨位移增大而增大的摩擦力，在不同 振動(dòng)響應(yīng)下都能發(fā)揮作用，具有減震效果明顯、結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0005] 本實(shí)用新型提出一種新型變摩擦耗能減震裝置，包括上蓋板1、滑動(dòng)板2、下蓋板3、 上固定板4、下固定板6、摩擦材料層5、主預(yù)緊螺栓7、次預(yù)緊螺栓9、碟形彈黃8和墊條10組 成，其中：滑動(dòng)板2位于上蓋板1和下蓋板3之間，且能在上蓋板1和下蓋板3之間來(lái)回移動(dòng)，滑 動(dòng)板2底部的中間段和下蓋板3頂部的中間段之間設(shè)置有摩擦材料層5，滑動(dòng)板2頂部的中間 段和上蓋板1底部的中間段設(shè)置有摩擦材料層5，形成摩擦面;滑動(dòng)板2為長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng) 度方向上開(kāi)有滑動(dòng)槽11，上蓋板1和下蓋板3的結(jié)構(gòu)相同，上蓋板1或下蓋板3與滑動(dòng)板2之間 摩擦的部分的兩側(cè)開(kāi)有曲線槽，所述曲線槽為偶次曲線方程的形狀;所述上蓋板1頂部設(shè)有 上固定板4,下蓋板3底部設(shè)有下固定板6,主預(yù)緊螺栓7和次預(yù)螺栓9分別對(duì)稱(chēng)位于上固定板 4長(zhǎng)度方向的兩側(cè)，主預(yù)緊螺栓7自上而下依次穿過(guò)上固定板4、上蓋板1、滑動(dòng)槽11、下蓋板3 和下固定板6,將上固定板4、上蓋板1、滑動(dòng)槽11、下蓋板3和下固定板6連接起來(lái)，主預(yù)緊螺 栓7和上固定板4或下固定板6連接處設(shè)置有碟形彈黃8;次預(yù)緊螺栓9自上而下依次穿過(guò)上 固定板4、上蓋板1、滑動(dòng)槽11、下蓋板3和下固定板6,將上固定板4、上蓋板1、滑動(dòng)槽11、下蓋 板3和下固定板6連接起來(lái);次預(yù)緊螺栓9和上固定板4或下固定板6連接處設(shè)置有墊條10。
[0006] 本實(shí)用新型中，所述偶次曲線例如二次或四次曲線，W上蓋板或下蓋板的縱軸線為X 軸，橫軸線為y軸，工作段中屯、為原點(diǎn)，曲線方程的形式為
m、n、l為取決于摩擦力一位移關(guān)系的常數(shù)，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行計(jì)算調(diào)節(jié)。
[0007] 本實(shí)用新型中，主預(yù)緊螺栓7和次預(yù)緊螺栓9的螺桿圓屯、均位于滑動(dòng)槽11的中軸線 上。
[000引本實(shí)用新型中，上固定板4和下固定板6為兩個(gè)矩形板，寬度與上蓋板或下蓋板相 等，長(zhǎng)度為上蓋板或下蓋板的工作段的長(zhǎng)度，且和工作段區(qū)域上下對(duì)齊放置。
[0009] 本實(shí)用新型中，在上、下固定板和主預(yù)緊螺栓7的螺母之間設(shè)置碟形彈黃8,可W根 據(jù)實(shí)際情況方便地調(diào)節(jié)螺栓預(yù)緊力，通過(guò)上、下固定板保證了傳遞到上、下蓋板上的壓力均 勻，從而在蓋板工作段摩擦面施加可調(diào)節(jié)的均勻正壓力。
[0010] 本實(shí)用新型中，上蓋板1、下蓋板3的工作段輪廓為一關(guān)于蓋板軸線對(duì)稱(chēng)的任意偶 次曲線的形狀，位移不同，滑動(dòng)板2的摩擦面與上下蓋板的有效接觸面積不同。W二次和四次 曲線的工作段輪廓為例，W蓋板縱軸線為X軸，橫軸線為y軸，工作段中屯、為原點(diǎn)，曲線方程的 形式為
m、n、l為取決于摩擦力一位移關(guān)系的常數(shù)，可根據(jù) 所需的摩擦力一位移的關(guān)系計(jì)算得出。若所需的摩擦力一位移的關(guān)系為
，相應(yīng)的滯 回曲線參閱圖7，則蓋板工作段輪廓曲線的方程為
， 若所需的摩擦力一位移的關(guān)系為
，相應(yīng)的滯回曲線參閱圖8,則蓋板工作段輪 廓曲線的方程為
上述各式中，f為摩擦力，X為位移，a、b、c為根據(jù)所需自由設(shè)定的常數(shù)，為摩擦系數(shù)，P為摩擦 面正壓力，h為摩擦面寬度。類(lèi)似的，可根據(jù)實(shí)際需要，推導(dǎo)出任意偶次曲線的蓋板工作段輪 廓。由于奇次曲線不關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)，在風(fēng)載或地震產(chǎn)生反復(fù)位移時(shí)起到的摩擦效果不同，故 不適用。該實(shí)用新型依靠摩擦面積的變化實(shí)現(xiàn)摩擦力的變化，從而在不同的荷載作用下均 具有良好的耗能減震性能。
[0011] 本實(shí)用新型中，滑動(dòng)板2為與上下蓋板寬度相同的矩形板，僅在上、下表面的中間 部分粘有摩擦材料層5形成矩形摩擦面，其余不做處理，摩擦面應(yīng)稍高于表面其余部分，裝 置工作時(shí)，滑動(dòng)板2只有摩擦面與上、下蓋板良好接觸，隨著位移增大，接觸面積增大，增強(qiáng) 了減震裝置的耗能能力。
[0012] 本實(shí)用新型中，主預(yù)緊螺栓7和次預(yù)緊螺栓9的螺桿圓屯、位于滑動(dòng)槽11的中軸線 上，滑動(dòng)板2可避開(kāi)預(yù)緊螺栓，在上、下蓋板之間一定范圍內(nèi)自由滑動(dòng)。
[0013] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)越性如下：
[0014] 1、本實(shí)用新型裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、制造容易，適用于不同建筑物的抗風(fēng)、抗 震領(lǐng)域。
[0015] 2、本實(shí)用新型通過(guò)將上、下蓋板的輪廓設(shè)置成二次或四次曲線W及可推廣的任 意偶次曲線，實(shí)現(xiàn)了摩擦面積隨位移變化而變化，從而產(chǎn)生了隨位移的變化而變化的摩擦 力，在中震情況下能有效減小層間剪力，在大震情況下能有效控制結(jié)構(gòu)位移，保證了裝置在 不同振動(dòng)響應(yīng)下均能發(fā)揮良好的控制效果。
[0016] 3、本實(shí)用新型僅通過(guò)改變蓋板的輪廓形狀即實(shí)現(xiàn)了變摩擦的效果，相比于其他 阻尼器通過(guò)改變正壓力或摩擦系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)變摩擦的原理更為簡(jiǎn)單可行，且性能更加穩(wěn)定。
[0017] 4、本實(shí)用新型可W根據(jù)預(yù)設(shè)的摩擦力一位移的函數(shù)關(guān)系推導(dǎo)出蓋板的輪廓曲 線，從而得到理想的摩擦力一位移曲線。相比于其他變摩擦阻尼器具有的折線形摩擦力一 位移曲線，采用二次或四次函數(shù)關(guān)系在結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析計(jì)算中更簡(jiǎn)單方便；同時(shí)滯回曲線 飽滿(mǎn)，耗能能力強(qiáng)。
[0018] 5、本實(shí)用新型適用范圍廣，可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需要靈活地改變裝置的形式，從而 在各種復(fù)雜的情況下均具有良好的耗能效果。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的試驗(yàn)裝置的主視圖；
[0020] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的試驗(yàn)裝置的俯視圖；
[0021 ]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的試驗(yàn)裝置的側(cè)視圖；
[0022] 圖4是上、下蓋板俯視圖；
[0023] 圖5是滑動(dòng)板俯視圖；
[0024] 圖6是上、下固定板俯視圖；
[0025] 圖7是二次滯回曲線圖；
[0026] 圖8是四次滯回曲線圖；
[0027] 圖中標(biāo)號(hào)：1為上蓋板，2為滑動(dòng)板，3為下蓋板，4為上固定板，5為摩擦材料層，6為 下固定板，7為主預(yù)緊螺栓，8為碟形彈黃，9為次預(yù)緊螺栓，10為墊條，11為滑動(dòng)槽，12為固定 孔，13為連接孔。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0029] 實(shí)施例1:請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3、圖4是本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)各個(gè)方向視圖 示意圖。
[0030] 本實(shí)用新型實(shí)施例1為一種平板式變摩擦阻尼器，由上蓋板1、滑動(dòng)板2、下蓋板3W 及放置在上、下蓋板之間或外側(cè)的其它部件組成，其中位于中間的為滑動(dòng)板2,分居在滑動(dòng) 板2兩側(cè)的為上蓋板1和下蓋板3。上蓋板1上表面安置上固定板4,下蓋板3下表面安置下固 定板6。
[0031] 具體的，請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖6所示，上蓋板1、下蓋板3W及上固定板4、下 固定板6均留有兩排固定孔12,滑動(dòng)板2預(yù)留有滑動(dòng)槽11，在上蓋板1和下蓋板3的次預(yù)緊螺 栓9下放置橫向墊條10,上蓋板1和下蓋板3通過(guò)次預(yù)緊螺栓9穿過(guò)兩排固定孔12進(jìn)行連接， 在上固定板4和下固定板6的主預(yù)緊螺栓7下放置碟形彈黃8,上固定板4和下固定板6通過(guò)主 預(yù)緊螺栓7穿過(guò)兩排固定孔12進(jìn)行連接。
[0032] 如圖2和圖5所示，滑動(dòng)板2中部留有兩條滑動(dòng)槽11，滑動(dòng)槽11寬度稍大于主預(yù)緊螺 栓螺桿寬度，滑動(dòng)板2可沿著滑動(dòng)槽11在上、下蓋板之間縱向運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)槽11同時(shí)用于限制 滑動(dòng)板2的移動(dòng)范圍，固定孔12作為上蓋板1和下蓋板3通過(guò)主預(yù)緊螺栓7和次預(yù)緊螺栓9連 接的通道。
[0033] 如圖1、圖3和圖5所示，上、下蓋板的內(nèi)表面和滑動(dòng)板2的上、下表面中間區(qū)域相接 觸的部位粘有摩擦材料7形成摩擦面，在滑動(dòng)板2移動(dòng)過(guò)程中摩擦耗能。
[0034] 如圖2、圖4、圖5所示，上蓋板1、下蓋板3-端預(yù)留兩個(gè)連接孔13,滑動(dòng)板2另一端亦 預(yù)留兩個(gè)連接孔13,上、下蓋板的一端與滑動(dòng)板2的另一端通過(guò)連接孔13與建筑物或構(gòu)筑物 的構(gòu)件連接固定。
[0035] 本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下：將本實(shí)用新型通過(guò)連接孔13與結(jié)構(gòu)的構(gòu)件（如結(jié)構(gòu) 柱)相連接或安裝在剪力墻內(nèi)，地震、風(fēng)等動(dòng)力荷載作用時(shí)，與結(jié)構(gòu)相連接的上蓋板1和下蓋 板3便與滑動(dòng)板2產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移不同，摩擦材料層5的有效解除面積不同； 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)(如位移、速度、加速度)越大，相對(duì)位移越大，摩擦材料層5的有效接觸面積 越大，提供的摩擦力越大，因而消耗的能量越多，從而有效地降低了結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)等動(dòng)力 荷載作用下的響應(yīng)。
[0036] 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí) 用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可W容易地對(duì)運(yùn)些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō) 明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于運(yùn) 里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的掲示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改 都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變摩擦耗能減震裝置，包括上蓋板（1)、滑動(dòng)板(2)、下蓋板(3)、上固定板(4)、下 固定板(6)、摩擦材料層（5)、主預(yù)緊螺栓(7)、次預(yù)緊螺栓(9)、碟形彈簧(8)和墊條（10)組 成，其特征在于：滑動(dòng)板（2)位于上蓋板（1)和下蓋板（3)之間，且能在上蓋板（1)和下蓋板 (3)之間來(lái)回移動(dòng)，滑動(dòng)板(2)底部的中間段和下蓋板(3)頂部的中間段之間設(shè)置有摩擦材 料層(5)，滑動(dòng)板(2)頂部的中間段和上蓋板（1)底部的中間段設(shè)置有摩擦材料層(5)，形成 摩擦面;滑動(dòng)板(2)為長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度方向上開(kāi)有滑動(dòng)槽（11)，上蓋板（1)和下蓋板(3) 的結(jié)構(gòu)相同，上蓋板(1)或下蓋板(3)與滑動(dòng)板(2)之間摩擦的部分的兩側(cè)開(kāi)有曲線槽，所述 曲線槽為偶次曲線方程的形狀;上蓋板（1)和下蓋板(3)兩側(cè)開(kāi)有曲線槽的部分為工作段， 其余部分僅作連接、固定之用;所述上蓋板（1)頂部設(shè)有上固定板(4)，下蓋板(3)底部設(shè)有 下固定板(6)，主預(yù)緊螺栓(7)和次預(yù)螺栓(9)分別對(duì)稱(chēng)位于上固定板(4)長(zhǎng)度方向的兩側(cè)， 主預(yù)緊螺栓(7)自上而下依次穿過(guò)上固定板(4)、上蓋板（1)、滑動(dòng)槽（11)、下蓋板(3)和下固 定板(6)，將上固定板(4)、上蓋板（1)、滑動(dòng)槽（11)、下蓋板(3)和下固定板(6)連接起來(lái)，主 預(yù)緊螺栓(7)和上固定板(4)或下固定板(6)連接處設(shè)置有碟形彈簧(8);次預(yù)緊螺栓(9)自 上而下依次穿過(guò)上固定板(4)、上蓋板（1)、滑動(dòng)槽（11)、下蓋板(3)和下固定板(6)，將上固 定板(4)、上蓋板(1)、滑動(dòng)槽（11)、下蓋板(3)和下固定板(6)連接起來(lái);次預(yù)緊螺栓(9)和上 固定板(4)或下固定板(6)連接處設(shè)置有墊條(10)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦耗能減震裝置，其特征在于:所述偶次曲線例如二次或 四次曲線，以上蓋板或下蓋板的縱軸線為X軸，橫軸線為y軸，工作段中心為原點(diǎn)，曲線方程 的形式為或，m、n、l為取決于摩擦力一位移關(guān)系的常數(shù)，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行計(jì)算調(diào)節(jié)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦耗能減震裝置，其特征在于：主預(yù)緊螺栓(7)和次預(yù)緊 螺栓(9)的螺桿圓心均位于滑動(dòng)槽(11)的中軸線上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變摩擦耗能減震裝置，其特征在于：上固定板(4)和下固定板 (6)為兩個(gè)矩形板，寬度與上蓋板或下蓋板相等，長(zhǎng)度為上蓋板或下蓋板的工作段的長(zhǎng)度， 且和工作段區(qū)域上下對(duì)齊放置。
【文檔編號(hào)】F16F15/04GK205639451SQ201620268738
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】王琨, 趙志鵬, 李俊衛(wèi), 張瑞甫
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)