一种可自复位的自适应单向摩擦阻尼器

本发明涉及建筑减震，特别涉及一种可自复位的自适应单向摩擦阻尼器。

背景技术：

1、建筑结构在整个生命周期内会不断受到外部影响产生振动，其中包括周边环境(如老旧建筑的拆迁、大型施工设备的扰动和高铁运行的振动等)和地震作用的影响，尤其一旦发生地震就会极大影响建筑的正常使用并对人身生命产生极大威胁。此外，地震后的建筑修复和重建也是较为复杂的问题。因此建筑的减震措施显得尤为重要，随着目前建筑减震技术的发展，产生了以可更换、自复位等为特点，以摩擦耗能为代表的摩擦阻尼器，在一定程度上减小了外部震动对建筑物产生的影响。

2、但传统的摩擦阻尼器一般刚度较大，在小位移下不能较好的发挥作用，使得建筑在小震、外部振动等小位移环境下易产生疲劳破坏，此问题对于钢结构建筑尤为突出。此外，基于“自复位、免修复”的设计理念，摩擦阻尼器逐渐与自复位机制联系起来，但带可自复位功能的传统摩擦阻尼器在复位过程中由于较大的摩擦耗能能力使得建筑结构难以完全复位并容易产生较大残余变形。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，随着建筑位移的增大，摩擦耗能呈现连续递增效果，在建筑复位过程中，摩擦耗能呈现连续递减效果，在建筑发生大小位移时均能起到良好的减震效果，且避免建筑物在发生较大位移的情况下产生残余变形，从而延长建筑寿命。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明提出一种可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，包括四棱台框架、第一弹性摩擦系统及第二弹性摩擦系统，第一弹性摩擦系统包括主动杆及第一碟簧，所述第二弹性摩擦系统包括导杆、第二碟簧及第三碟簧，框架包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁及第四侧壁，所述第一侧壁与第三侧壁相对，第二侧壁与第四侧壁相对，所述主动杆与导杆通过连接块连接，所述主动杆一端滑动穿过框架上底面与限位板固定连接，另一端穿过连接块并与连接块固定连接，导杆穿过连接块且两端分别与第二侧壁和第四侧壁滑动连接，连接块位于导杆的中间位置且与导杆固定连接，所述第一碟簧套设于主动杆上且两端分别与框架上底面及连接块接触，所述连接块与第二侧壁之间设置有第二碟簧，连接块与第四侧壁之间设置有第三碟簧，所述第二碟簧及第三碟簧均套于导杆上，所述第二碟簧与第二侧壁之间还设置有第一摩擦件，所述第三碟簧与第四侧壁之间还设置有第二摩擦件。

4、进一步地，所述第二碟簧与第二侧壁之间还设置有第一摩擦件，所述第三碟簧与第四侧壁之间还设置有第二摩擦件，所述第一摩擦件及第二摩擦件均滑动套于导杆上，第一摩擦件上下端分别与第二侧壁及第二碟簧远离连接块的一端接触，所述第二碟簧靠近连接块的一端与连接块接触，第二摩擦件上下端分别与第三碟簧远离连接块的一端及第四侧壁接触，第三碟簧靠近连接块的一端与连接块接触。

5、进一步地，所述第一摩擦件为第一楔块，所述第二摩擦件为第二楔块。

6、进一步地，所述第一摩擦件包括第一楔块及第一摩擦长板，第二摩擦件包括第二楔块及第二摩擦长板，第一楔块设置于第二碟簧与第二侧壁之间，第一摩擦长板设置于第一楔块与第二侧壁之间，第二楔块设置于第三碟簧与第四侧壁之间，第二摩擦长板设置于第二楔块与第四侧壁之间，第一楔块、及第二楔块均滑动套于导杆上，第一摩擦长板的一端滑动套于导杆上，另一端穿过框架上底面通过第一弹簧与限位板上端连接，第二摩擦长板的一端滑动套于导杆上，另一端穿过框架上底面通过第二弹簧与限位板下端连接，第一摩擦长板的上表面与第二侧壁贴合，下表面与第一楔块上表面接触，第一楔块下表面与第二碟簧接触，第二摩擦长板的下表面与第四侧壁贴合，上表面与第二楔块下表面接触，第二楔块上表面与第三碟簧接触。

7、进一步地，所述限位板为h型板，主动杆穿出框架上底面的一端与限位板的横板固定连接，第一弹簧的一端与限位板的上凹槽底面固定连接，另一端与第一摩擦长板连接，第二弹簧的一端与限位板的下凹槽底面固定连接，另一端与第二摩擦长板连接。

8、进一步地，所述限位板的上凹槽侧壁通过沿第一弹簧轴向的第一长孔与第一摩擦长板连接第一弹簧的一端铰接，限位板的下凹槽侧壁通过所述第一长孔与第二摩擦长板连接第二弹簧的一端铰接。

9、进一步地，第二侧壁与第四侧壁上对应设置有滑槽，导杆两端分别穿出两个滑槽与第三楔块固定连接，第三楔块、第一摩擦件及第二摩擦件的宽度均大于滑槽的宽度。

10、进一步地，所述框架的上底面与下底面均为矩形且下底面开口，框架的第一侧壁与第三侧壁均为梯形，框架的第二侧壁与第四侧壁均为矩形，所述主动杆与连接块连接的一端还设置有两个l型摩擦短板，其中一个所述摩擦短板的横板与主动杆固定连接，竖板与框架第一侧壁贴合，另一个所述摩擦短板的横板与主动杆固定连接，竖板与框架第三侧壁贴合。

11、进一步地，所述框架的第一侧壁与第三侧壁上对应设置有沿第一碟簧轴向的第二长孔，摩擦杆穿过两个摩擦短板，两端分别与第二长孔滑动连接。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、（1）本发明提供的阻尼器能更全面、更灵活的应对大小振动作用，摩擦板与碟簧间的搭配组合不再传统的区分大小位移情况，在拥有稳定摩擦力的基础上兼有可变的摩擦力以满足不同位移的耗能需求，无需设计多个耗能系统分别应对建筑物的大位移和小位移，本发明的阻尼器能根据建筑物位移大小连续自动控制摩擦力耗能的高低，随着建筑物位移的增大，阻尼器耗能呈现递增趋势，在建筑物发生小位移时，阻尼器可及时响应，摩擦耗能低，满足建筑物小位移下的减震需求，可使建筑物回复至原位，不会造成建筑产生疲劳破坏，在建筑物位移较大时，阻尼器耗能较高，能满足建筑物大位移下的减震需求；

14、（2）本发明提供的阻尼器构造简单，用尽可能少的材料和建筑空间，通过控制摩擦力的大小实现灵活应对大小位移的设计目标，相对于传统的分级摩擦阻尼器，该阻尼器的工作原理清晰明确，对于阻尼器耗能能力的计算推导更方便有利；

15、（3）本发明提供的阻尼器分为纵向耗能和横向耗能，纵向耗能的变化通过改变框架相对的两侧壁之间距离实现，在建筑物复位过程中，纵向耗能逐渐减小，避免建筑物产生残余变形，同时防止惯性给建筑物带来损害。

技术特征：

1.一种可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，包括四棱台框架（1）、第一弹性摩擦系统（2）及第二弹性摩擦系统（3），第一弹性摩擦系统（2）包括主动杆（201）及第一碟簧（202），所述第二弹性摩擦系统（3）包括导杆（301）、第二碟簧（302）及第三碟簧（303），框架（1）包括第一侧壁（101）、第二侧壁（102）、第三侧壁（103）及第四侧壁（104），所述第一侧壁（101）与第三侧壁（103）相对，第二侧壁（102）与第四侧壁（104）相对，所述主动杆（201）与导杆（301）通过连接块（6）连接，所述主动杆（201）一端滑动穿过框架（1）上底面与限位板（4）固定连接，另一端穿过连接块（6）并与连接块（6）固定连接，导杆（301）穿过连接块（6）且两端分别与第二侧壁（102）和第四侧壁（104）滑动连接，连接块（6）位于导杆（301）的中间位置且与导杆（301）固定连接，所述第一碟簧（202）套设于主动杆（201）上且两端分别与框架（1）上底面及连接块（6）接触，所述连接块（6）与第二侧壁（102）之间设置有第二碟簧（302），连接块（6）与第四侧壁（104）之间设置有第三碟簧（303），所述第二碟簧（302）及第三碟簧（303）均套于导杆（301）上，所述第二碟簧（302）与第二侧壁（102）之间还设置有第一摩擦件，所述第三碟簧（303）与第四侧壁（104）之间还设置有第二摩擦件。

2.根据权利要求1所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一摩擦件及第二摩擦件均滑动套于导杆（301）上，第一摩擦件上下端分别与第二侧壁（102）及第二碟簧（302）远离连接块（6）的一端接触，所述第二碟簧（302）靠近连接块（6）的一端与连接块（6）接触，第二摩擦件上下端分别与第三碟簧（303）远离连接块（6）的一端及第四侧壁（104）接触，第三碟簧（303）靠近连接块（6）的一端与连接块（6）接触。

3.根据权利要求2所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一摩擦件为第一楔块（304），所述第二摩擦件为第二楔块（305）。

4.根据权利要求2所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述第一摩擦件包括第一楔块（304）及第一摩擦长板（306），第二摩擦件包括第二楔块（305）及第二摩擦长板（307），第一楔块（304）设置于第二碟簧（302）与第二侧壁（102）之间，第一摩擦长板（306）设置于第一楔块（304）与第二侧壁（102）之间，第二楔块（305）设置于第三碟簧（303）与第四侧壁（104）之间，第二摩擦长板（307）设置于第二楔块（305）与第四侧壁（104）之间，第一楔块（304）、及第二楔块（305）均滑动套于导杆（301）上，第一摩擦长板（306）的一端滑动套于导杆（301）上，另一端穿过框架（1）上底面通过第一弹簧（5）与限位板（4）上端连接，第二摩擦长板（307）的一端滑动套于导杆（301）上，另一端穿过框架（1）上底面通过第二弹簧（8）与限位板（4）下端连接，第一摩擦长板（306）的上表面与第二侧壁（102）贴合，下表面与第一楔块（304）上表面接触，第一楔块（304）下表面与第二碟簧（302）接触，第二摩擦长板（307）的下表面与第四侧壁（104）贴合，上表面与第二楔块（305）下表面接触，第二楔块（305）上表面与第三碟簧（303）接触。

5.根据权利要求4所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述限位板（4）为h型板，主动杆（201）穿出框架（1）上底面的一端与限位板（4）的横板固定连接，第一弹簧（5）的一端与限位板（4）的上凹槽底面固定连接，另一端与第一摩擦长板（306）连接，第二弹簧（8）的一端与限位板（4）的下凹槽底面固定连接，另一端与第二摩擦长板（307）连接。

6.根据权利要求5所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述限位板（4）的上凹槽侧壁通过沿第一弹簧（5）轴向的第一长孔（401）与第一摩擦长板（306）连接第一弹簧（5）的一端铰接，限位板（4）的下凹槽侧壁通过所述第一长孔（401）与第二摩擦长板（307）连接第二弹簧（8）的一端铰接。

7.根据权利要求2所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，第二侧壁（102）与第四侧壁（104）上对应设置有滑槽（105），导杆（301）两端分别穿出两个滑槽（105）与第三楔块（308）固定连接，第三楔块（308）、第一摩擦件及第二摩擦件的宽度均大于滑槽（105）的宽度。

8.根据权利要求1所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述框架（1）的上底面与下底面均为矩形且下底面开口，框架（1）的第一侧壁（101）与第三侧壁（103）均为梯形，框架的第二侧壁（102）与第四侧壁（104）均为矩形，所述主动杆（201）与连接块（6）连接的一端还设置有两个l型摩擦短板（203），其中一个所述摩擦短板（203）的横板与主动杆（201）固定连接，竖板与框架（1）第一侧壁（101）贴合，另一个所述摩擦短板（203）的横板与主动杆（201）固定连接，竖板与框架（1）第三侧壁（103）贴合。

9.根据权利要求8所述可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，其特征在于，所述框架（1）的第一侧壁（101）与第三侧壁（103）上对应设置有沿第一碟簧（202）轴向的第二长孔（106），摩擦杆（7）穿过两个摩擦短板（203），两端分别与第二长孔（106）滑动连接。

技术总结本发明涉及一种可自复位的自适应单向摩擦阻尼器，包括四棱台框架、第一弹性摩擦系统及第二弹性摩擦系统，所述第二弹性摩擦系统的两端分别与框架两个相对的侧壁滑动连接，所述第一弹性摩擦系统一端穿过框架上底面与限位板固定连接，另一端通过连接块与第二弹性摩擦系统连接，本发明随着建筑位移的增大，摩擦耗能呈现连续递增效果，在建筑复位过程中，摩擦耗能呈现连续递减效果，在建筑发生大小位移时均能起到良好的减震效果，且避免建筑物在发生较大位移的情况下产生残余变形，从而延长建筑寿命。技术研发人员：马恺泽,林桂锐,王启先,周倩倩,李兰欣受保护的技术使用者：长安大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5