CN110541492A - 一种碰撞间隙自协调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碰撞间隙自协调装置，包括：一固定底盘；一固定杆件，其上端固定于固定底盘的下端，固定杆件上设置一复位弹簧；一复位滑块，套设于固定杆件上，连接于复位弹簧上部；多个限位板，限位板围成碰撞腔室，固定底盘位于该碰撞腔室的底部，限位板下端与多个支撑构件的一端铰接，支撑构件的另一端铰接于复位滑块上；及多个活动边缘板，活动边缘板的一端与限位板的滑动连接，活动边缘板的另一端与固定底盘铰接。本发明装置实现了不同激励下阻尼器最优碰撞间隙的自调整，具备激励强度自适应的特点，减振频带宽，鲁棒性，根据激励载荷的大小实现碰撞间隙自适应调节，从而减小结构在水平方向的不良振动，大大提高减振效果。

Description

一种碰撞间隙自协调装置
技术领域
本发明属于土木工程结构振动控制领域，具体涉及一种碰撞间隙自协调装置。
背景技术
随着社会经济的高速发展，建筑结构体型日益增大，由高层建筑向超高层建筑结构方向不断延伸。与此同时，地震作用和风荷载等对高层建筑的威胁与日俱增。近年来，历次大地震与风灾中，结构发生倒塌破坏的事故时有发生，经济损失难以估量。因此，结构减振技术的研发与应用是必然的趋势。
被动控制技术具有成熟、性价比高、可靠度高且易于维护的特点，被广泛应用于结构减振。其中，碰撞阻尼器和悬挂质量摆阻尼器是两种常见的减振控制装置，实践检验中发现存在诸多明显的缺陷：1)碰撞阻尼器本身质量过大，对主体结构产生不利的影响；2)碰撞过程中存在噪声污染问题；3)悬挂质量摆阻尼器单一调谐功能缺乏能量耗散机制；4)单一调谐装置对控制频率的精确度要求极高，减振频带窄。
目前，碰撞阻尼器在碰撞过程，碰撞间隙无法实现自适应调节，根据激励载荷的大小无法实现碰撞间隙自协调功能，从而不能有效减小结构在水平方向的不良振动。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种一种碰撞间隙自协调装置，用于碰撞阻尼器在碰撞时的根据激励载荷的大小实现碰撞间隙自适应调节，从而减小结构在水平方向的不良振动，提高减振效果。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种碰撞间隙自协调装置，包括：
一固定底盘；
一固定杆件，其上端固定于所述固定底盘的下端，所述固定杆件上设置一复位弹簧；
一复位滑块，套设于所述固定杆件上，连接于所述复位弹簧上部；
多个限位板，所述限位板围成碰撞腔室，所述固定底盘位于该碰撞腔室的底部，所述限位板下端与多个支撑构件的一端铰接，所述支撑构件的另一端铰接于所述复位滑块上；及
多个活动边缘板，所述活动边缘板的一端与所述限位板的滑动连接，所述活动边缘板的另一端与所述固定底盘铰接。
进一步地，所述支撑构件的中部还设有一转换杆件，所述转换杆件的一端与所述支撑构件中部铰接，另一端与所述固定底盘铰接。
进一步地，所述固定杆件在所述滑块的上部还设有阻挡件，所述阻挡件由多个不同高度的凸起及端部阻挡板组成。
进一步地，所述限位板的下部设有滑轨，所述活动边缘板的端部设有滑轮，所述滑轮沿所述滑轨上下滑动。
进一步地，所述活动边缘板采用提供变形能力的软质橡胶卷材制得。
进一步地，所述固定底盘为圆形。
进一步地，所述限位板为弧形板，多块弧形板之间通过至少一个弹性连接件连接，所述限位板围成圆柱形的碰撞腔室。
进一步地，所述活动边缘板为扇形。
进一步地，所述限位板及活动边缘板均设有4块。
进一步地，所述固定底盘的直径为圆柱形碰撞腔室直径的1/3-2/3。
本装置的具体工作原理为，碰撞阻尼器(如阻尼球)碰撞该装置的碰撞腔室，初始碰撞间隙不能得到最优碰撞效果，随着碰撞力增大，撞击限位板往外扩张，活动边缘板沿滑轨向下移动，支撑构件绕转换杆件旋转，同时带动复位滑块向上运动，此时呈现激励较大时，碰撞间隙变大，阻尼器发挥最佳减振效果，当激励逐渐减小时，复位滑块受到复位弹簧的拉力的阻碍作用逐渐恢复原位，碰撞间隙变小，可根据激励载荷的大小实现碰撞间隙自协调功能，从而有效的减小结构在水平方向的不良振动，可实现不同地震强度和风荷载强度下阻尼器最优碰撞间隙的调整。
与现有技术相比，本发明提出碰撞间隙自协调单元，实现了不同激励下阻尼器最优碰撞间隙的自调整，具备激励强度自适应的特点，减振频带宽，鲁棒性；根据激励载荷的大小实现碰撞间隙自适应调节，从而减小结构在水平方向的不良振动，大大提高减振效果。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为图1的C-C剖面图；
图3为限位板的连接示意图；
图中：2-1-限位板、2-2-固定底盘、2-3-扇形活动边缘板、2-4-复位滑块、2-5-支撑构件、2-6-转换杆件、2-7-复位弹簧、2-8-固定杆件、2-9-阻挡件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种碰撞间隙自协调装置，如图1、2所示，由限位板2-1、固定底盘2-2、扇形活动边缘板2-3、复位滑块2-4、支撑构件2-5、转换杆件2-6、复位弹簧2-7、固定杆件2-8、阻挡件2-9组成。
限位板2-1围成碰撞区域，限位板2-1为弧形竖板，本实施例通过设置4块限位板2-1围成筒状结构，如图3，相邻两限位板2-1之间通过上、中、下三道弹簧软连接，每个限位板下端通过支撑构件2-5连接于复位滑块2-4，复位滑块2-4嵌套在固定杆件2-8上，下端设有复位弹簧2-7，固定杆件上部设有阻挡件2-9，支撑构件2-5中间位置设有转向板，通过转换杆件2-6连接于固定底盘2-2，限位板内部设有滑轨，主要为扇形活动边缘板2-3在限位板水平向运动时提供相对自由滑动变形，扇形活动边缘板2-3由四部分组成，与限位板配套使用，扇形活动边缘板2-3采用软质橡胶卷材，当限位板2-1因撞击而向外扩张时，橡胶卷材可以提供足够的变形能力，同固定底盘2-2连接且平缓舒展。支撑构件2-5和转换杆件2-6组成转动机构，类似“雨伞”的扩张机制，灵活快捷，主要确保阻尼器实现激励强度自适应功能。
本实施例中，阻挡件2-9位于固定杆件2-8上，主要由不同高度的凸起和端部阻挡版组成，提供不同激励强度下复位滑块的阻尼力，复位滑块2-4可沿固定杆件2-8上下滑动，并受复位弹簧2-7和阻挡件2-9阻碍。
具体使用时，将该装置安装于碰撞阻尼器下部，在地震与风荷载作用下引起受控结构在竖向及水平方向的振动，此时阻尼器发挥吸振耗能作用，具体为：
随着碰撞力增大，碰撞阻尼器(如阻尼球)撞击限位板2-1往外扩张，扇形活动边缘板2-3沿滑轨向下移动，支撑构件2-5绕转换杆件2-6旋转，同时带动复位滑块2-4向上运动，此时呈现激励较大时，碰撞间隙变大，阻尼器发挥最佳减振效果，当激励逐渐减小时，复位滑块受到复位弹簧2-7的拉力以及阻挡件2-9的阻碍作用逐渐恢复原位，碰撞间隙变小，根据激励载荷的大小实现碰撞间隙自协调功能，从而有效的减小结构在水平方向的不良振动。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，包括：
一固定底盘；
一固定杆件，其上端固定于所述固定底盘的下端，所述固定杆件上设置一复位弹簧；
一复位滑块，套设于所述固定杆件上，连接于所述复位弹簧上部；
多个限位板，所述限位板围成碰撞腔室，所述固定底盘位于该碰撞腔室的底部，所述限位板下端与多个支撑构件的一端铰接，所述支撑构件的另一端铰接于所述复位滑块上；及
多个活动边缘板，所述活动边缘板的一端与所述限位板的滑动连接，所述活动边缘板的另一端与所述固定底盘铰接。
2.根据权利要求1所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述支撑构件的中部还设有一转换杆件，所述转换杆件的一端与所述支撑构件中部铰接，另一端与所述固定底盘铰接。
3.根据权利要求1所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述固定杆件在所述滑块的上部还设有阻挡件，所述阻挡件由多个不同高度的凸起及端部阻挡板组成。
4.根据权利要求1所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述限位板的下部设有滑轨，所述活动边缘板的端部设有滑轮，所述滑轮沿所述滑轨上下滑动。
5.根据权利要求1所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述活动边缘板采用提供变形能力的软质橡胶卷材制得。
6.根据权利要求1所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述固定底盘为圆形。
7.根据权利要求6所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述限位板为弧形板，多块弧形板之间通过至少一个弹性连接件连接，所述限位板围成圆柱形的碰撞腔室。
8.根据权利要求7所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述活动边缘板为扇形。
9.根据权利要求8所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述限位板及活动边缘板均设有4块。
10.根据权利要求7所述的一种碰撞间隙自协调装置，其特征在于，所述固定底盘的直径为圆柱形碰撞腔室直径的1/3-2/3。
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