CN110670935A - 一种损伤可控的耗能器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种损伤可控的耗能器,包括挤压转动件、可变形连杆、摩擦耗能片和底板,挤压转动件的上部设有滑移凹槽,滑移凹槽内连接有滑移件,挤压转动件的下部连接有第一摩擦耳板和第一屈服耳板,底板上连接有第二摩擦耳板和第二屈服耳板,第一摩擦耳板和第二摩擦耳板之间通过第一销轴相铰接,第一销轴上穿出第一摩擦耳板和第二摩擦耳板的一端穿设有弹性元件后由锁紧螺母锁紧,第一摩擦耳板和第二摩擦耳板之间夹持有摩擦耗能片,可变形连杆的一端通过第二销轴和第一屈服耳板相铰接,另一端也通过第二销轴和第二屈服耳板相铰接。本发明能够充分发挥耗能减震作用,并能够有效控制耗能器的损伤发展程度,保证其耗能减震效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构抗震防灾技术领域,具体涉及一种损伤可控的耗能器。
背景技术
耗能器是为提高建筑物的抗震性能而在建筑结构中设置的抗震装置,现有建筑物多采用位移相关型阻尼器,例如摩擦型阻尼器或金属屈服型阻尼器,但是摩擦型阻尼器耗能较早,其起滑位移一般小于0.5mm,而金属屈服型阻尼器只有在屈服后才能耗散能量而起到减震作用,且金属屈服型阻尼器的屈服变形要大于摩擦型阻尼器的起滑变形,故金属屈服型阻尼器无法在微弱震动时发挥耗能作用。因此,现有的耗能器均无法在不同震动强度下充分发挥耗能减震作用,另外现有的位移相关型阻尼器极易因极限变形而发生损伤,从而影响减震效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种损伤可控的耗能器,能够使得耗能器依据震动强度的变化而充分发挥耗能减震作用,并能够有效控制耗能器的损伤发展程度,保证其耗能减震效果。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案如下:
一种损伤可控的耗能器,包括挤压转动件、可变形连杆、摩擦耗能片和底板,所述挤压转动件的上部设置有滑移凹槽,所述滑移凹槽内连接有滑移件,所述滑移件可沿所述滑移凹槽的内壁滑移并可在挤压转动件转动至设定角度时滑出所述滑移凹槽,所述挤压转动件的下部连接有第一摩擦耳板和第一屈服耳板,所述底板上连接有第二摩擦耳板和第二屈服耳板,所述第一摩擦耳板和第二摩擦耳板之间通过第一销轴相铰接,所述第一销轴上穿出所述第一摩擦耳板和第二摩擦耳板的一端穿设有弹性元件后由锁紧螺母锁紧,所述第一摩擦耳板和第二摩擦耳板之间夹持有所述摩擦耗能片,所述可变形连杆的一端通过第二销轴和所述第一屈服耳板相铰接,另一端也通过第二销轴和第二屈服耳板相铰接。
在其中一个实施方式中,所述滑移件上设置有滑移部,所述滑移部呈梯形或弧形,所述滑移凹槽的形状和所述梯形滑移部的形状相适应。
在其中一个实施方式中,所述滑移件包括位于所述滑移凹槽外部的顶板,所述顶板上连接有所述滑移部。
在其中一个实施方式中,所述可变形连杆为弧形金属杆。
在其中一个实施方式中,所述第一摩擦耳板、第二摩擦耳板和摩擦耗能片构成摩擦耗能部,所述第一屈服耳板、第二屈服耳板和可变形连杆构成屈服耗能部,所述耗能器包括多个所述屈服耗能部,多个所述屈服耗能部围绕在所述摩擦耗能部的外部。
在其中一个实施方式中,每个所述屈服耗能部到所述摩擦耗能部的距离均相同。
在其中一个实施方式中,所述挤压转动件的下部连接有两个所述第一摩擦耳板,所述第二摩擦耳板插接在两个所述第一摩擦耳板之间后由所述第一销轴铰接。
在其中一个实施方式中,所述弹性元件为碟形弹簧。
本发明具有以下有益效果:本发明的损伤可控的耗能器,能够使得耗能器依据震动强度的变化而充分发挥耗能减震作用;并有效控制了耗能器的损伤发展程度,提高了耗能器的低周疲劳性能,保证了其耗能能力充分发挥。
附图说明
图1是本发明的损伤可控的耗能器的主视图;
图2是图1所示耗能器的侧视图;
图中:1、底板、2、摩擦耗能片,3、可变形连杆,4、挤压转动件,41、滑移凹槽,5、滑移件,51、顶板,52、滑移部,6、第一摩擦耳板,7、第二摩擦耳板,8、第一屈服耳板,9、第二屈服耳板,10、第一销轴,11、第二销轴12、弹性元件,13、锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1-图2所示,本实施例公开了一种损伤可控的耗能器,包括挤压转动件4、可变形连杆3、摩擦耗能片2和底板1,挤压转动件4的上部设置有滑移凹槽41,滑移凹槽41内连接有滑移件5,滑移件5可沿滑移凹槽41的内壁滑移并可在挤压转动件4转动至设定角度时滑出滑移凹槽41以控制耗能器损伤,防止挤压转动件4超过偏转极限引发可变形连杆3损坏而造成耗能器失效。
挤压转动件4的下部连接有第一摩擦耳板6和第一屈服耳板8,底板1上连接有第二摩擦耳板7和第二屈服耳板9,第一摩擦耳板6和第二摩擦耳板7之间通过第一销轴10相铰接,第一摩擦耳板6和第二摩擦耳板7之间夹持有摩擦耗能片2,也即摩擦耗能片2被夹紧在第一摩擦耳板6和第二摩擦耳板7之间,可变形连杆3的一端通过一个第二销轴11和第一屈服耳板9相铰接,另一端通过另一个第二销轴11和第二屈服耳板9相铰接;
其中,可变形连杆3的两端均采用铰接形式而避免采用直接焊接固定的形式,能够减小可变形连杆3的两端的刚性冲击,避免因局部刚性冲击而直接发生损坏或折断,从而保证可变形连杆3能够发生有效变形而吸收振动能量;同时也提高了挤压转动件4转动的灵敏性,使得挤压转动件4能够在微小震动下发生一定的偏转;
滑移件5受到水平挤压或推移时会带动挤压转动件4发生转动,使得第一摩擦耳板6相对第二摩擦耳板7发生转动,从而使得第一摩擦耳板6、第二摩擦耳板7均和摩擦耗能片2发生摩擦而耗散结构振动的能量;而可变形连杆3用于在发生震动时通过发生塑性滞回变形来吸收大量的振动能量。
第一销轴10上穿出第一摩擦耳板6和第二摩擦耳板7的一端穿设有弹性元件12后由锁紧螺母13锁紧;通过弹性元件12的设置,可使得摩擦耳板和摩擦耗能片2之间始终维持一定的预紧力,即使锁紧螺母13发生一定的滑动位移,弹性元件12也可通过发生弹性变形而维持上述预紧力,从而使得摩擦耗能片2能够有效发挥摩擦耗能作用。
在其中一个实施方式中,弹性元件12可采用碟形弹簧,其刚度大,所需空间小,能以小变形承受大载荷,以小变形储存较大的弹性势能。
可以理解地,上述弹性元件12也可采用圆柱形压缩弹簧。
在其中一个实施方式中,滑移件5上设置有滑移部52,滑移部52呈梯形或弧形,滑移凹槽41的形状和滑移部52的形状相适应,也即滑移凹槽41也呈和滑移部52相应的梯形或弧形,以使得滑移部52能够在水平挤压力或推力作用下在滑移凹槽41中滑移而带动挤压转动件4发生偏转,同时也可使得滑移件5在挤压转动件4转动至设定角度时能够顺利滑出滑移凹槽41,避免挤压转动件4超过偏转极限引发可变形连杆3损坏而造成耗能器失效。
进一步地,滑移部52可采用等腰梯形,以便于实现双向滑移,提高其抗震效果。
在其中一个实施方式中,滑移件5包括位于滑移凹槽41外部的顶板51,顶板51上连接有滑移部52。外部顶板51的设置更便于提供外力施力点。
在其中一个实施方式中,可变形连杆3为弧形金属杆,塑性变形效果好,能够消耗较大的振动能量。
可以理解地,可变形连杆3也可采用折弯伸缩件或其他弹性件。
其中,第一摩擦耳板6、第二摩擦耳板7和摩擦耗能片2构成摩擦耗能部,第一屈服耳板8、第二屈服耳板9和可变形连杆3构成屈服耗能部,摩擦耗能部利用摩擦来实现耗能减振,屈服耗能部利用可变形连杆3的屈服变形来实现耗能减振。
在其中一个实施方式中,耗能器包括多个屈服耗能部,多个屈服耗能部围绕在摩擦耗能部的外部,以增强耗能减振效果。
在其中一个实施方式中,每个屈服耗能部到摩擦耗能部的距离均相同,例如,摩擦耗能部的两侧各设置一个屈服耗能部,摩擦耗能部的两侧的屈服耗能部呈对称设置,以增强耗能作用。
在其中一个实施方式中,挤压转动件4的下部连接有两个第一摩擦耳板6,第二摩擦耳板7插接在两个第一摩擦耳板6之间后由第一销轴10铰接,一方面增加了连接稳定性,同时由于第一摩擦耳板6和第二摩擦耳板7之间均夹持有摩擦耗能片2,也实现了第二摩擦耳板7两侧均设置摩擦耗能片2,增强了摩擦耗能效果。
在其中一个实施方式中,底板1、挤压转动件4、顶板51均采用钢板,第二摩擦耳板7和第二屈服耳板9焊接在底板1上,第一摩擦耳板6和第一屈服耳板8焊接在挤压转动件4上。
本实施例的损伤可控的耗能器的减震原理为:当发生震动时,水平振动力推动滑移件5在滑移凹槽41内滑移,从而带动挤压转动件4发生偏转,从而使得摩擦耗能片2、第一摩擦耳板6和第二摩擦耳板7之间发生摩擦而耗散结构振动的能量,当振动力增大到一定程度时,可变形连杆3发生变形来耗散结构振动能量,可变形连杆3还可以很好地耗散垂直振动能量,当挤压转动件4偏转到极限角度时,滑移件5从滑移凹槽41内滑出,保证挤压转动件4不会偏转过度而造成可变形连杆3的损坏,从而有效控制耗能器的损伤。
本实施例的损伤可控的耗能器,通过挤压转动件4将水平运动转化为偏转运动,并将转动摩擦耗能和弯曲屈服耗能相结合,摩擦耗能在先,屈服变形耗能在后,使得耗能器能够依据震动强度的变化而充分发挥耗能减震作用;另外通过控制滑移部52的水平滑移行程实现了挤压转动件4的转动角度最大值的限制,保证了耗能单元的最大变形值不超过设定值,从而控制了耗能器的损伤发展程度,有利于提高耗能器的低周疲劳性能,保证了其耗能能力充分发挥;整体结构采用模块化组装,利于安装拆卸、检修和更换。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种损伤可控的耗能器,其特征在于,包括挤压转动件、可变形连杆、摩擦耗能片和底板,所述挤压转动件的上部设置有滑移凹槽,所述滑移凹槽内连接有滑移件,所述滑移件可沿所述滑移凹槽的内壁滑移并可在挤压转动件转动至设定角度时滑出所述滑移凹槽,所述挤压转动件的下部连接有第一摩擦耳板和第一屈服耳板,所述底板上连接有第二摩擦耳板和第二屈服耳板,所述第一摩擦耳板和第二摩擦耳板之间通过第一销轴相铰接,所述第一销轴上穿出所述第一摩擦耳板和第二摩擦耳板的一端穿设有弹性元件后由锁紧螺母锁紧,所述第一摩擦耳板和第二摩擦耳板之间夹持有所述摩擦耗能片,所述可变形连杆的一端通过第二销轴和所述第一屈服耳板相铰接,另一端也通过第二销轴和第二屈服耳板相铰接。
2.如权利要求1所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,所述滑移件上设置有滑移部,所述滑移部呈梯形或弧形,所述滑移凹槽的形状和所述梯形滑移部的形状相适应。
3.如权利要求2所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,所述滑移件包括位于所述滑移凹槽外部的顶板,所述顶板上连接有所述滑移部。
4.如权利要求1所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,所述可变形连杆为弧形金属杆。
5.如权利要求1所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,所述第一摩擦耳板、第二摩擦耳板和摩擦耗能片构成摩擦耗能部,所述第一屈服耳板、第二屈服耳板和可变形连杆构成屈服耗能部,所述耗能器包括多个所述屈服耗能部,多个所述屈服耗能部围绕在所述摩擦耗能部的外部。
6.如权利要求5所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,每个所述屈服耗能部到所述摩擦耗能部的距离均相同。
7.如权利要求1所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,所述挤压转动件的下部连接有两个所述第一摩擦耳板,所述第二摩擦耳板插接在两个所述第一摩擦耳板之间后由所述第一销轴铰接。
8.如权利要求1所述的一种损伤可控的耗能器,其特征在于,所述弹性元件为碟形弹簧。
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