CN209429304U - 一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，包括腹板开槽的H型钢梁段和腹板开槽的槽钢梁段，H型钢梁段两端分别设置大小不同的长圆槽口，以对应一阶滑移段和二阶滑移段；通过摩擦型高强螺栓和蝶形弹簧把H型钢梁段、摩擦元件、槽钢梁段钢固定，通过调整碟簧数量及摩擦型高强螺栓的预紧力，以实现双阶滑动机制；能够保证建筑结构在多遇地震中，一阶起滑位移率先摩擦耗能，在罕遇地震中，二阶起滑段既能保证足够的承载力又有较大的摩擦耗能能力；提高了摩擦阻尼器面外失稳问题；各部件更换维护方便；且本实用新型使用的蝶形弹簧刚度大，可恢复性强，在拉压变形中能够显著减小螺栓预紧力损失，从而能够保证阻尼器发挥最大的阻尼性能。

Description

一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器

技术领域

本实用新型涉及阻尼器领域，尤其是一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器。

背景技术

近年来国内外时常发生强烈地震，尤其是我国2008年以来经历的几次强震中，有大量钢筋混凝土框架结构发生倒塌，造成了严重的人员伤亡。究其原因主要是建筑物缺乏足够的延性和耗能能力。摩擦阻尼器具有饱满而稳定的滞回耗能特性，是性能可靠的消能减震构件，现已广泛应用于减震结构中。

摩擦阻尼器的原理是建筑结构在地震作用下引起楼层层间位移，从而带动在该位置的摩擦阻尼器发生轴向的往复变形，摩擦阻尼器的组合构件和摩擦片在一定预紧力下做成的一个能够产生滑动和摩擦力的机构，利用滑动摩擦力做功来耗散能量，从而能够保护或减轻建筑物的损伤。为了提升结构的抗震能力，目前使用较多的是结构减震技术和结构隔震技术。

随着社会经济的发展，城市化进程加快，资源在有限的区域内高度集中，人们迫切地需要结构在多遇地震下既能耗散外荷载输入的能量，同时要保证足够的结构刚度，在罕遇地震下要有足够的延性；即双阶耗能功能的阻尼器。

但是由于现有的摩擦尼器是通过自身的组合构件和摩擦片在预紧力下发生相对滑动从而消耗能量，地震发生后结构发生塑性变形后残余变形较大，摩擦阻尼器无法恢复到原始工作状态，不利于震后修复。

实用新型内容

实用新型目的：为了解决现有技术所存在的问题，本实用新型提供了一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，

技术方案：为达到上述目的，本实用新型可采用如下技术方案：支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，包括H型钢梁段、摩擦元件、槽钢梁段、摩擦型高强螺栓、蝶形弹簧、高强垫片；

所述H型钢梁段中部设有型钢腹板；所述型钢腹板从中间往两边分为两个半段，一段为一阶滑移段，另一段为二阶滑移段；所述一阶滑移段上开设有至少一排多个短圆槽口；所述二阶滑移段上开设至少一条长圆槽口；

所述型钢腹板两个侧面分别贴合设有摩擦元件；

所述槽钢梁段为四块；槽底部为槽钢腹板，所述槽钢腹板的一侧开设有多个圆槽口；两块槽钢梁段贴合在型钢腹板一阶滑移段两侧摩擦元件的外侧；两块槽钢梁段贴合在型钢腹板二阶滑移段两侧摩擦元件的外侧；所述摩擦元件上开设有与圆槽口大小位移一致的摩擦元件圆槽口；

所述H型钢梁段、摩擦元件、槽钢梁段通过摩擦型高强螺栓、蝶形弹簧以及高强垫片进行固定；所述摩擦型高强螺栓依次穿过型钢腹板上的长圆槽口或短圆槽口、摩擦元件圆槽口、槽钢腹板上的圆槽口、蝶形弹簧、高强垫片与对应的螺帽进行配合。

在一些实施方式中，所述H型钢梁段为焊接型或碾压成型。

在一些实施方式中，所述短圆槽口的长度不小于应用的建筑结构在多遇地震下的层间位移；所述长圆槽口的长度不小于应用的建筑结构在罕遇地震下的层间位移。

更为优选的，所述摩擦元件为复合摩擦材料、金属类摩擦材料、聚合物类摩擦材料中的一种。

在一些实施方式中，所述型钢腹板两个侧面贴合的摩擦元件在一阶滑移段和二阶滑移段摩擦系数相同，此时可通过对一阶滑移段、二阶滑移段的摩擦型高强螺栓预紧力以及蝶形弹簧的数量进行不同的设置来实现二阶滑移。

在一些实施方式中，所述型钢腹板两个侧面贴合的摩擦元件在一阶滑移段和二阶滑移段摩擦系数不同，其中在二阶滑移段的摩擦元件的摩擦系数较大。

在一些实施方式中，所述槽钢腹板上开设的圆槽口尺寸与摩擦型高强螺栓尺寸一致；

在一些实施方式中，所述蝶形弹簧的数量为多个，选择刚度以及承载力大的蝶形弹簧。

在一些实施方式中，所述高强垫片的内径大于所述摩擦型高强螺栓的外径；外径不小于所述蝶形弹簧外径。

在一些实施方式中，所述一阶滑移段的摩擦型高强螺栓、槽钢梁段的承载力在阻尼器极限荷载下保持弹性状态。

有益效果：本实用新型所公开的一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，通过调整摩擦元件以及摩擦高强螺栓的预紧力，在H型钢梁段的两端分别设置行程不同的长圆槽口和短圆槽口，能够保证建筑结构在多遇地震中，一阶起滑位移率先摩擦耗能，在罕遇地震中，二阶起滑段既能保证足够的承载力又有较大的摩擦耗能能力；充分利用型钢及槽钢构造特点，发挥钢材的性能，提高了摩擦阻尼器面外失稳问题；且本实用新型核心构件均是通过螺栓连接，属于现场装配式建筑，不影响建筑施工周期，绿色环保，且在震后可更换、便捷性更高，无论是遭遇何种地震均可通过更换摩擦元件和蝶形弹簧来保证阻尼器正常工作；本实用新型使用的蝶形弹簧刚度大，可恢复性强，在拉压变形中能够显著减小螺栓预紧力损失，从而能够保证阻尼器发挥最大的阻尼性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的左视方向截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的H型钢梁段结构示意图；

图4是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的摩擦元件结构示意图；

图5是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的槽钢梁段结构示意图；

图6是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的高强垫片结构示意图；

图7是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的蝶形弹簧结构示意图；

图8是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的摩擦型高强螺栓以及配合的螺帽结构示意图；

图9是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器一阶滑移段滑动摩擦位移示意图；

图10是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器二阶滑移段滑动摩擦位移示意图；

图11是本实用新型实施例1支撑式双阶滑移摩擦阻尼器双阶滑移摩擦阻尼器的滞回曲线示意图。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1-11所示，本实用新型公开了一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，包括H型钢梁段1、摩擦元件2、槽钢梁段3、摩擦型高强螺栓4、蝶形弹簧5、高强垫片6；所H型钢梁段1以及槽钢梁段3均为钢厂一次性碾压制成；H型钢梁段1的长度可根据应用建筑结构的设计需求进行调整。槽钢梁段3的作用一方面可以作为阻尼器的外接连接设备，另一方面为整个阻尼器提供稳定的摩擦面。所述一阶滑移段的摩擦型高强螺栓4、槽钢梁段3的承载力在阻尼器极限荷载下保持弹性状态。

所述H型钢梁段1中部设有型钢腹板11；所述型钢腹板11从中间往两边分为两个半段，一段为一阶滑移段，另一段为二阶滑移段；所述一阶滑移段上开设有至少一排多个短圆槽口112供一阶起滑；所述二阶滑移段上开设至少一条长圆槽口111供二阶起滑；其中，长圆槽口111为长条状，为摩擦型高强螺栓4预留出足够穿过的空间；所述短圆槽口112的长度不小于应用的建筑结构在多遇地震下的层间位移；所述长圆槽口111的长度不小于应用的建筑结构在罕遇地震下的层间位移。

所述型钢腹板11两个侧面分别贴合设有摩擦元件2；所述摩擦元件2具体为黄铜；摩擦元件2在一阶滑移段和二阶滑移段摩擦系数不同，其中在二阶滑移段的摩擦元件的摩擦系数较大；在一阶滑移段的摩擦系数较小。

所述槽钢梁段3为四块；槽底部为槽钢腹板31，所述槽钢腹板31的一侧开设有多个圆槽口311；尺寸与摩擦型高强螺栓4尺寸一致；两块槽钢梁段3贴合在型钢腹板11一阶滑移段两侧摩擦元件2的外侧；两块槽钢梁段3贴合在型钢腹板11二阶滑移段两侧摩擦元件2的外侧；所述摩擦元件2上开设有与圆槽口311大小位移一致的摩擦元件圆槽口21；

所述H型钢梁段1、摩擦元件2、槽钢梁段3通过摩擦型高强螺栓4、蝶形弹簧5以及高强垫片6进行固定；每个摩擦型高强螺栓4的预紧力根据摩擦力的大小进行计算。

在一阶滑移段，所述摩擦型高强螺栓4依次穿过型钢腹板11上的短圆槽口 112、摩擦元件圆槽口21、槽钢腹板31上的圆槽口311、蝶形弹簧5、高强垫片 6与对应的螺帽进行配合；

在二阶滑移段，所述摩擦型高强螺栓4依次穿过型钢腹板11上的长圆槽口111、摩擦元件圆槽口21、槽钢腹板31上的圆槽口311、蝶形弹簧5、高强垫片 6与对应的螺帽进行配合；

所述蝶形弹簧5的数量为多个，选择刚度以及承载力大的蝶形弹簧5；其所需个数可根据摩擦型高强螺栓4的预紧力以及蝶形弹簧5的承载力进行计算。所述高强垫片6的内径大于所述摩擦型高强螺栓4的外径；外径不小于所述蝶形弹簧5外径；能够更佳的保持碟簧刚度不损失，从而能够保证阻尼器的疲劳性能。

本实用新型一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器通过摩擦型高强螺栓4提供预紧力，保证摩擦面接触稳定；蝶形弹簧5保证摩擦阻尼器在往复运动中螺栓预紧力损失；在不影响建筑使用功能的前提下对建筑进行抗震加固，以实现摩擦阻尼器能够实现在多遇地震中摩擦耗能；在一阶起滑位移段的摩擦型高强螺栓4依靠螺栓的摩擦力抵抗阻尼器的轴向拉压变形，具体可参考图9所示，在二阶起滑阶段摩擦型高强螺栓4依靠螺栓的摩擦力抵抗阻尼器的轴向拉压变形，具体可参照图10所示；一阶起滑位移段的摩擦高强螺栓4依靠与型钢腹板11接触螺栓的螺杆抗剪抵抗轴向拉压变形。

此外，请参考图11所示，为本实用新型一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器的滞回曲线示意图；该阻尼器可分别在小震、大震下摩擦耗能，小震时的承载力小于大震时的承载力。

Claims (10)

1.一种支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于包括H型钢梁段（1）、摩擦元件（2）、槽钢梁段（3）、摩擦型高强螺栓（4）、蝶形弹簧（5）、高强垫片（6）；

所述H型钢梁段（1）中部设有型钢腹板（11）；所述型钢腹板（11）从中间往两边分为两个半段，一段为一阶滑移段，另一段为二阶滑移段；所述一阶滑移段上开设有至少一排多个短圆槽口（112）；所述二阶滑移段上开设至少一条长圆槽口（111）；

所述型钢腹板（11）两个侧面分别贴合设有摩擦元件（2）；

所述槽钢梁段（3）为四块；槽底部为槽钢腹板（31），所述槽钢腹板（31）的一侧开设有多个圆槽口（311）；两块槽钢梁段（3）贴合在型钢腹板（11）一阶滑移段两侧摩擦元件（2）的外侧；两块槽钢梁段（3）贴合在型钢腹板（11）二阶滑移段两侧摩擦元件（2）的外侧；所述摩擦元件（2）上开设有与圆槽口（311）大小位移一致的摩擦元件圆槽口（21）；

所述H型钢梁段（1）、摩擦元件（2）、槽钢梁段（3）通过摩擦型高强螺栓（4）、蝶形弹簧（5）以及高强垫片（6）进行固定；所述摩擦型高强螺栓（4）依次穿过型钢腹板（11）上的长圆槽口（111）或短圆槽口（112）、摩擦元件圆槽口（21）、槽钢腹板（31）上的圆槽口（311）、蝶形弹簧（5）、高强垫片（6）与对应的螺帽进行配合。

2.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述H型钢梁段（1）为焊接型或碾压成型。

3.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述短圆槽口（112）的长度不小于应用的建筑结构在多遇地震下的层间位移；所述长圆槽口（111）的长度不小于应用的建筑结构在罕遇地震下的层间位移。

4.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述摩擦元件（2）为复合摩擦材料、金属类摩擦材料、聚合物类摩擦材料中的一种。

5.根据权利要求1或4所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述型钢腹板（11）两个侧面贴合的摩擦元件（2）在一阶滑移段和二阶滑移段摩擦系数相同，一阶滑移段、二阶滑移段的摩擦型高强螺栓（4）预紧力以及蝶形弹簧（5）的数量不同。

6.根据权利要求1或4所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述型钢腹板（11）两个侧面贴合的摩擦元件（2）在一阶滑移段和二阶滑移段摩擦系数不同，其中在二阶滑移段的摩擦元件（2）的摩擦系数较大。

7.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述槽钢腹板（31）上开设的圆槽口（311）尺寸与摩擦型高强螺栓（4）尺寸一致。

8.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述蝶形弹簧（5）的数量为多个，选择刚度以及承载力大的蝶形弹簧（5）。

9.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述高强垫片（6）的内径大于所述摩擦型高强螺栓（4）的外径；外径不小于所述蝶形弹簧（5）外径。

10.根据权利要求1所述的支撑式双阶滑移摩擦阻尼器，其特征在于：所述一阶滑移段的摩擦型高强螺栓（4）、槽钢梁段（3）的承载力在阻尼器极限荷载下保持弹性状态。