一种自复位摩擦型阻尼器

1.本实用新型属于土木工程抗震与减震领域，具体涉及一种自复位摩擦型阻尼器。


背景技术：

2.建筑结构的抗震一直是土木工程领域研究的重点，传统的建筑结构抗震加固技术往往是从结构自身入手，通过增大构件截面法、增加构件强度等方式，增强结构的刚度、强度以及延性达到抗震要求。一方面这种方法大大增加结构本身的造价，影响结构空间的布置，另一方面传统的抗震方法并未达到预期的效果。究其原因主要由于传统抗震加固方法是通过结构自身的塑性变形吸收地震输入结构的能量实现抗震，并未改变结构破坏的本质。
3.因此阻尼器的使用引起了很多学者的注意，建筑结构增设阻尼器成为了一种新型的建筑结构抗震减震技术思路，目前已有的摩擦型阻尼器主要通过设置套装的摩擦材料之间的滑动摩擦实现耗能，因其具有耗能性能稳定可靠、滞回性能突出等优点，被广泛的应用在建筑物柱脚中抵御地震的冲击，解决地震载荷对建筑物柱脚处塑形应变集中破坏问题，提升建筑物的抗震能力，防止建筑物倒塌，但是这种摩擦型阻尼器缺乏自复位功能、耗能机制单一耗能效果差，震后残余变形大，导致安装有摩擦阻尼器的结构在震后修复成本较高、使用寿命短等问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种自复位摩擦型阻尼器，解决现有技术存在的问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
6.一种自复位摩擦型阻尼器，包括：底座、上盖板内管与外管，上盖板，与所述底座相对设置；内管与外管位于所述底座与所述上盖板之间，且所述外管套设在所述内管上，所述内管一端与所述上盖板连接，所述外管一端与所述底座连接；所述内管中设置至少一个第一耗能自复位组件，各所述第一耗能自复位组件包括第一柱、第二柱与第一弹性件，所述内管上设有一组相对设置且沿其轴向延伸的滑孔，所述滑孔沿所述内管的轴向延伸开度大于所述第一柱的径向长度，所述第一柱的两端沿所述内管的径向并通过所述滑孔与所述外管固定连接，所述第二柱沿内管的径向与内管固定连接，所述第一弹性件的两端分别与所述第一柱和第二柱固定连接。
7.所述自复位摩擦型阻尼器还包括至少一个第二耗能自复位组件，各所述第二耗能自复位组件设于所述底座上，且沿外管的周向分布；
8.各所述第二耗能自复位组件包括第一卡座、第二弹性件与连接板，所述第一卡座设于所述底座上，所述第一卡座上设置第一卡槽，所述第二弹性件设于所述第一卡座内，且第二弹性件处于自由状态时的高度小于所述第一卡座的高度，所述连接板的一端与所述上盖板连接，另一端通过第一卡槽设于所述第一卡座内，并与所述第二弹性件抵接。
9.所述底座上还设置橡胶板，所述橡胶板上设置橡胶凸起，所述外管一端套设在所述橡胶凸起的外周上，所述橡胶凸起的顶部与所述内管一端抵接。
10.所述自复位摩擦型阻尼器还包括多个弹性板，所述弹性板一端与所述上盖板连接，另一端与所述底座连接。
11.所述弹性板为弧形板，且所述弧形板开口方向均朝向所述外管。
12.所述底座与所述上盖板上相互对应的位置上均设置多个螺栓孔，并靠近所述底座与所述上盖板的外边缘。
13.所述第二耗能自复位组件的数量设置为六组，对称设于所述橡胶板的两侧；所述弹性板的数量设置为四个，对称设于所述橡胶板的两侧，且各所述弹性板与第二耗能自复位组件环绕所述外管。
14.所述内管与外管的接触部分、第一柱与一组滑孔以及一组第三孔的接触部分、第二柱与一组第二孔的接触部分、连接板与第二弹性件的接触部分均设置橡胶材料。
15.所述底座与所述上盖板上均设置第二卡槽，所述弹性板通过第二卡槽设于所述底座与所述上盖板上。
16.所述第一卡槽为十字型卡槽，所述连接板为十字交叉板。
17.本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
18.(ⅰ)本实用新型的自复位摩擦型阻尼器，应用于建筑物柱脚上，该建筑物柱脚上预留安装腔，阻尼器能够设于安装腔内并使上盖板、底座分别与柱脚连接，在地震作用下，横波通过建筑物柱脚时，引起建筑物左右晃动，从而使建筑受到水平地震作用，这些水平地震载荷通过柱脚传递给地基的过程中，阻尼器的上盖板受到地震载荷挤压，通过将外管套设在内管上，当阻尼器的上盖板受到地震载荷挤压时，内管沿轴向通过滑孔靠近外管运动，第一柱固定，内管运动带动第二柱运动使第一弹性件发生弹性拉伸后产生收缩力使内管远离外管运动，依次重复运动，实现内管在外管上往复摩擦耗能的目的，以及通过第一弹性件在第一柱与第二柱之间的伸缩运动，进一步实现消耗地震能量的目的，解决了水平地震载荷作用下建筑物柱脚处塑形应变集中的破坏问题，提升了建筑物的抗震能力，防止建筑物倒塌，再者，第一弹性件拥有饱和的滞回曲线和稳定的恢复能力，消耗地震能量高效，并且当施加在上盖板处的地震载荷撤去后，第一弹性件能够收缩恢复，带动内管与外管恢复至初始状态，实现阻尼器的自复位功能，本实用新型的自复位摩擦型阻尼器能够通过多种形式实现消耗地震能量，耗能效果佳，同时，当地震结束后还实现阻尼器的自复位功能，防止阻尼器在震后残余变形过大，降低了普通摩擦阻尼器在震后较高的修复成本，提升了阻尼器的使用寿命。
附图说明
19.图1是本实用新型的整体结构示意图；
20.图2是本实用新型的内管与外管的剖面结构示意图；
21.图3是本实用新型的上盖板、底座与弹性板的爆炸图；
22.图4是本实用新型的底座的结构示意图；
23.图5是本实用新型的底座的俯视图；
24.图6是本实用新型的阻尼器在建筑物柱脚上的安装结构示意图。
25.图中各个标号的含义为：
26.1-底座，2-上盖板，3-内管，4-外管，5-滑孔，8-第一柱，9-第二柱，10
‑ꢀ
第一弹性件，11-第一卡座，12-第二弹性件，13-连接板，14-第一卡槽，15
‑ꢀ
橡胶板，16-橡胶凸起，17-弹性板，18-螺栓孔，19-第二卡槽，20-建筑物柱脚。
27.以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
28.以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
29.本文中所提及到的方向性术语，如“径向”、“周向”、“竖向”、“轴向”等均与说明书附图中纸面上的具体方向或附图中所示空间的相应方向一致。
30.实施例：
31.一种自复位摩擦型阻尼器，如图1-5所示，底座1、上盖板2、内管3 与外管4，所述上盖板2与所述底座1相对设置；内管3与外管4位于所述底座1与所述上盖板2之间，且所述外管4套设在所述内管3上，所述内管 3一端与所述上盖板2连接，所述外管4一端与所述底座1连接；所述内管 3中设置至少一个第一耗能自复位组件，各所述第一耗能自复位组件包括第一柱8、第二柱9与第一弹性件10，所述内管3上设有一组相对设置且沿其轴向延伸的滑孔5，所述滑孔5沿所述内管3的轴向延伸开度大于所述第一柱8的径向长度，所述第一柱8的两端沿所述内管3的径向并通过所述滑孔 5与所述外管4固定连接，所述第二柱9沿内管3的径向与内管3固定连接，所述第一弹性件10的两端分别与所述第一柱8和第二柱9固定连接。
32.本实施例的自复位摩擦型阻尼器，应用于建筑物柱脚上，该建筑物柱脚 20上预留安装腔，阻尼器能够设于安装腔内并使底座1与上盖板2分别与建筑物柱脚20连接，在地震作用下，横波通过建筑物柱脚20时，引起建筑物左右晃动，从而使建筑物受到水平地震作用，这些水平地震载荷通过建筑物柱脚20传递给地基的过程中，阻尼器的上盖板2受到地震载荷挤压，通过将外管4套设在内管3上，当阻尼器的上盖板2受到地震力挤压时，内管 3沿轴向通过滑孔5靠近外管4运动，第一柱8固定，通过设置滑孔5的延伸开度大于第一柱8的径向长度，使内管3能够沿外管4运动并带动第二柱 9运动使第一弹性件10发生弹性拉伸后产生收缩力使内管3远离外管4运动，依次重复运动，实现内管3在外管4上往复摩擦耗能的目的，以及通过第一弹性件10在第一柱8与第二柱9之间的伸缩运动，进一步实现消耗地震能量的目的，解决了水平地震载荷作用下建筑物柱脚20处塑形应变集中的破坏问题，提升了建筑物的抗震能力，防止建筑物倒塌，再者，第一弹性件10拥有饱和的滞回曲线和稳定的恢复能力，消耗地震能量高效，并且当施加在上盖板2处的地震力撤去后，第一弹性件10能够收缩恢复，带动内管3与外管4恢复至初始状态，实现阻尼器的自复位功能，本实用新型的自复位摩擦型阻尼器能够通过多种形式实现消耗地震能量，耗能效果佳，同时，当地震结束后还能实现阻尼器的自复位功能，防止阻尼器在震后残余变形过大，降低了普通摩擦阻尼器在震后较高的修复成本，提升了阻尼器的使用寿命。
33.本实施例中，阻尼器设于建筑物柱脚20的安装腔中，在底座1与上盖板2上可浇注混凝土加固阻尼器与建筑物柱脚20的连接，第一耗能自复位组件的数量设置有两个，内管3与外管4均为圆形钢管，在受到外力时内管 3与外管4的摩擦顺畅，能够保证较强的耗能效
果；本实施例中第一弹性件 10为sma弹簧，材料为niti形状记忆合金,它具有优异的的形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性能强等优点。
34.作为本实施例的一种优选方案，所述自复位摩擦型阻尼器还包括至少一个第二耗能自复位组件，各所述第二耗能自复位组件设于所述底座1上，且沿外管4的周向分布；
35.各所述第二耗能自复位组件包括第一卡座11、第二弹性件12与连接板 13，所述第一卡座11设于所述底座1上，所述第一卡座11上设置第一卡槽 14，所述第二弹性件12设于所述第一卡座11内，且第二弹性件12处于自由状态时的高度小于所述第一卡座11的高度，所述连接板13的一端与所述上盖板2连接，另一端通过第一卡槽14设于所述第一卡座11内，并与所述第二弹性件12抵接。
36.其中，通过在第一卡座11内设置第二弹性件12，在地震作用下，上盖板2受力后通过连接板13将第二弹性件12压缩，第二弹性件12在变形耗能的同时又为阻尼器提供了恢复力，提升阻尼器的整体耗能效果与自恢复能力，本实施例的第二弹性件12为sma弹簧，材料为niti形状记忆合金, 它具有优异的的形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性能强等优点。
37.作为本实施例的一种优选方案，所述底座1上还设置橡胶板15，所述橡胶板15上设置橡胶凸起16，所述外管4一端套设在所述橡胶凸起16的外周上，所述橡胶凸起16的顶部与所述内管3的一端抵接。
38.其中，橡胶凸起16与外管4相匹配，能够嵌入外管4内，对外管4起到固定作用，再者橡胶凸起16与内管3的另一端抵接，能够与内管3接触，在地震作用加强摩擦耗能，使阻尼器的耗能效果更好，橡胶板15为内管3 和外管4在地震作用下提供了缓冲空间，使阻尼器耗能能力进一步提高。
39.作为本实施例的一种优选方案，所述自复位摩擦型阻尼器还包括：
40.多个弹性板17，所述弹性板17一端与所述上盖板2连接，另一端与所述底座1连接。
41.其中，弹性板17的作用是一方面在竖直及水平方向上限制阻尼器变形快速增长的同时又能进一步辅助阻尼器实现自复位功能，本实施例中的弹性板17为sma板，材料为niti形状记忆合金。
42.作为本实施例的一种优选方案，所述弹性板17为弧形板，且所述弧形板开口方向均朝向所述外管4。
43.其中，弹性板17为弧形板的目的能够使弹性板17在竖直方向和水平方向上的耗能能力效果更好，辅助内管3和外管4实现自复位功能更强。
44.作为本实施例的一种优选方案，所述底座1与所述上盖板2上相互对应的位置上均设置多个螺栓孔18，并靠近所述底座1与所述上盖板2的外边缘。
45.其中，螺栓孔18的设置便于阻尼器在建筑物柱脚中的安装，建筑设计中在柱脚的上下部位均内会预埋螺栓，将阻尼器应用在建筑物只需要将螺栓孔18对应穿过预埋螺栓中，通过螺母进行固定后能够实现快速且便捷的将阻尼器安装到建筑物中，且便于阻尼器的更换，提升阻尼器的使用及更换工作效率。
46.作为本实施例的一种优选方案，所述第二耗能自复位组件的数量设置为六组，对称设于所述橡胶板15的两侧；
47.所述弹性板17的数量设置为四个，对称设于所述橡胶板15的两侧，且各所述弹性板17与第二耗能自复位组件环绕所述外管4。
48.其中，本实施例的第二耗能自复位组件与弹性板17布局合理且结构紧凑，提升阻尼器的整体稳定性。
49.作为本实施例的一种优选方案，所述内管与外管的接触部分、第一柱8 与一组滑孔5以及一组第三孔7的接触部分、第二柱9与一组第二孔9的接触部分、连接板13与第二弹性件12的接触部分均设置橡胶材料。
50.其中，设置橡胶材料的目的是为了提升摩擦力的同时又能减小各部件的摩擦破损，进一步提升阻尼器的耗能效果与阻尼器的使用寿命。
51.作为本实施例的一种优选方案，所述底座1与所述上盖板2上均设置第二卡槽19，所述弹性板17通过第二卡槽19设于所述底座1与所述上盖板2 上。
52.其中，设置第二卡槽19的目的在于便于安装弹性板17，使弹性板17 的拆装更方便，便于弹性板17的维护。
53.作为本实施例的一种优选方案，所述第一卡槽14为十字型卡槽，所述连接板13为十字交叉板。
54.其中，十字交叉板以方便能够增大与第二弹性件12与连接板13的接触面积，提升摩擦力，还能增强第二弹性件12与连接板13的稳定接触。
55.本实施例中第一弹性件、第二弹性件与弹性板的材料均采用niti形状记忆合金，它具有优异的的形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性能强等优点。
56.本实施例的阻尼器的应用过程如下：
57.首先，将本实施例的阻尼器设于建筑物柱脚20的预留安装腔中，使底座1、上盖板2分别与建筑物柱脚20连接，当建筑物处于地震环境下时，横波通过建筑物柱脚20时，引起建筑物左右晃动，从而使建筑物受到水平地震作用，这些水平地震载荷通过建筑物柱脚20传递给地基的过程中，阻尼器的上盖板2受到地震载荷挤压，内管3沿轴向通过滑孔5靠近外管4 运动，第一柱8固定，内管3运动带动第二柱9运动使第一弹性件10发生弹性拉伸后产生收缩力使内管3远离外管4运动，依次重复运动，实现本实施例的阻尼器耗能的作用；
58.当地震停止后，第一弹性件10提供收缩恢复，带动内管3与外管4恢复至初始状态，实现阻尼器的自复位功能。