一种变摩擦耗能减震装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种变摩擦耗能减震装置，由上盖板、滑动板、下盖板、上固定板、下固定板、摩擦材料、主预紧螺栓、次预紧螺栓、碟形弹簧和垫条组成。上盖板、下盖板的工作段轮廓为一关于盖板轴线对称曲线，上盖板、下盖板通过次预紧螺栓与滑动板连接，上、下盖板的内表面和滑动板上、下表面的中间部分粘有摩擦材料形成摩擦面，上盖板的上表面和下盖板的下表面分别安置上固定板和下固定板，上固定板的上表面和下固定板的下表面通过主预紧螺栓安置碟形弹簧。本实用新型能实现摩擦力随位移变化而变化的阻尼效果，克服了传统摩擦阻尼器的控制效果在不同动力响应下保持不变的问题。随着位移的增大，摩擦力也不断增大，从而提高耗能能力，有效提高减震效果。
【专利说明】
-种变摩擦耗能减震装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种新型变摩擦耗能减震装置，属于±木工程结构耗能减震技术 领域。
【背景技术】
[0002] 消能减震技术作为一种被动的结构减震控制技术，近几年来已经逐步应用在建筑 物或构筑物中。所谓消能减震技术，是在结构上附加消能减震装置，附加减震装置和结构本 身共同承担地震和风振等作用，通过附加减振装置的耗能作用从而减小结构本身的动力响 应，保证了结构的安全性、舒适性和正常使用性等功能要求。国内外学者已经对消能减振技 术进行了大量研究，开发了诸多消能减震装置，诸如黏滞阻尼器、调谐质量阻尼器W及摩擦 阻尼器等。运些阻尼器在实际使用中还显露出一些不足之处。比如，传统摩擦阻尼器在运动 过程中正压力和摩擦面系数保持不变，其滞回模型类似矩形，如果起滑力较小，耗能装置的 作用较小，而过起滑力较大，装置滑动位移较小，不能发挥耗能作用。现有变摩擦阻尼器多 通过改变摩擦面系数，正压力等方式改变摩擦力，构造复杂且工艺难W控制。为了克服传统 阻尼器的运个缺点，有必要开发一种能够实现阻尼力随着滑动位移变化而变化的新型摩擦 阻尼器，保证达到期望的摩擦系数，并能实现在不同荷载作用下灵活设计W达到较好的耗 能效果。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型提供了一种变摩擦耗能减震装置，包括上盖板1、滑动板2、下盖板3、上 固定板4、下固定板6、摩擦材料层5、主预紧螺栓7、次预紧螺栓9、碟形弹黃8和垫条10等部 件，该耗能减震装置通过上、下盖板的曲线轮廓，产生随位移增大而增大的摩擦力，在不同 振动响应下都能发挥作用，具有减震效果明显、结构构造简单等特点。
[0004] 本实用新型的技术方案如下：
[0005] 本实用新型提出一种新型变摩擦耗能减震装置，包括上盖板1、滑动板2、下盖板3、 上固定板4、下固定板6、摩擦材料层5、主预紧螺栓7、次预紧螺栓9、碟形弹黃8和垫条10组 成，其中：滑动板2位于上盖板1和下盖板3之间，且能在上盖板1和下盖板3之间来回移动，滑 动板2底部的中间段和下盖板3顶部的中间段之间设置有摩擦材料层5，滑动板2顶部的中间 段和上盖板1底部的中间段设置有摩擦材料层5，形成摩擦面;滑动板2为长条形结构，其长 度方向上开有滑动槽11，上盖板1和下盖板3的结构相同，上盖板1或下盖板3与滑动板2之间 摩擦的部分的两侧开有曲线槽，所述曲线槽为偶次曲线方程的形状;所述上盖板1顶部设有 上固定板4,下盖板3底部设有下固定板6,主预紧螺栓7和次预螺栓9分别对称位于上固定板 4长度方向的两侧，主预紧螺栓7自上而下依次穿过上固定板4、上盖板1、滑动槽11、下盖板3 和下固定板6,将上固定板4、上盖板1、滑动槽11、下盖板3和下固定板6连接起来，主预紧螺 栓7和上固定板4或下固定板6连接处设置有碟形弹黃8;次预紧螺栓9自上而下依次穿过上 固定板4、上盖板1、滑动槽11、下盖板3和下固定板6,将上固定板4、上盖板1、滑动槽11、下盖 板3和下固定板6连接起来;次预紧螺栓9和上固定板4或下固定板6连接处设置有垫条10。
[0006] 本实用新型中，所述偶次曲线例如二次或四次曲线，W上盖板或下盖板的纵轴线为X 轴，横轴线为y轴，工作段中屯、为原点，曲线方程的形式为
m、n、l为取决于摩擦力一位移关系的常数，可根据实际需要进行计算调节。
[0007] 本实用新型中，主预紧螺栓7和次预紧螺栓9的螺杆圆屯、均位于滑动槽11的中轴线 上。
[000引本实用新型中，上固定板4和下固定板6为两个矩形板，宽度与上盖板或下盖板相 等，长度为上盖板或下盖板的工作段的长度，且和工作段区域上下对齐放置。
[0009] 本实用新型中，在上、下固定板和主预紧螺栓7的螺母之间设置碟形弹黃8,可W根 据实际情况方便地调节螺栓预紧力，通过上、下固定板保证了传递到上、下盖板上的压力均 匀，从而在盖板工作段摩擦面施加可调节的均匀正压力。
[0010] 本实用新型中，上盖板1、下盖板3的工作段轮廓为一关于盖板轴线对称的任意偶 次曲线的形状，位移不同，滑动板2的摩擦面与上下盖板的有效接触面积不同。W二次和四次 曲线的工作段轮廓为例，W盖板纵轴线为X轴，横轴线为y轴，工作段中屯、为原点，曲线方程的 形式为
m、n、l为取决于摩擦力一位移关系的常数，可根据 所需的摩擦力一位移的关系计算得出。若所需的摩擦力一位移的关系为
，相应的滞 回曲线参阅图7，则盖板工作段轮廓曲线的方程为
， 若所需的摩擦力一位移的关系为
，相应的滞回曲线参阅图8,则盖板工作段轮 廓曲线的方程为
上述各式中，f为摩擦力，X为位移，a、b、c为根据所需自由设定的常数，为摩擦系数，P为摩擦 面正压力，h为摩擦面宽度。类似的，可根据实际需要，推导出任意偶次曲线的盖板工作段轮 廓。由于奇次曲线不关于y轴对称，在风载或地震产生反复位移时起到的摩擦效果不同，故 不适用。该实用新型依靠摩擦面积的变化实现摩擦力的变化，从而在不同的荷载作用下均 具有良好的耗能减震性能。
[0011] 本实用新型中，滑动板2为与上下盖板宽度相同的矩形板，仅在上、下表面的中间 部分粘有摩擦材料层5形成矩形摩擦面，其余不做处理，摩擦面应稍高于表面其余部分，装 置工作时，滑动板2只有摩擦面与上、下盖板良好接触，随着位移增大，接触面积增大，增强 了减震装置的耗能能力。
[0012] 本实用新型中，主预紧螺栓7和次预紧螺栓9的螺杆圆屯、位于滑动槽11的中轴线 上，滑动板2可避开预紧螺栓，在上、下盖板之间一定范围内自由滑动。
[0013] 本实用新型与现有技术相比，其优越性如下：
[0014] 1、本实用新型装置构造简单、成本低廉、制造容易，适用于不同建筑物的抗风、抗 震领域。
[0015] 2、本实用新型通过将上、下盖板的轮廓设置成二次或四次曲线W及可推广的任 意偶次曲线，实现了摩擦面积随位移变化而变化，从而产生了随位移的变化而变化的摩擦 力，在中震情况下能有效减小层间剪力，在大震情况下能有效控制结构位移，保证了装置在 不同振动响应下均能发挥良好的控制效果。
[0016] 3、本实用新型仅通过改变盖板的轮廓形状即实现了变摩擦的效果，相比于其他 阻尼器通过改变正压力或摩擦系数来实现变摩擦的原理更为简单可行，且性能更加稳定。
[0017] 4、本实用新型可W根据预设的摩擦力一位移的函数关系推导出盖板的轮廓曲 线，从而得到理想的摩擦力一位移曲线。相比于其他变摩擦阻尼器具有的折线形摩擦力一 位移曲线，采用二次或四次函数关系在结构的振动分析计算中更简单方便；同时滞回曲线 饱满，耗能能力强。
[0018] 5、本实用新型适用范围广，可根据不同的设计需要灵活地改变装置的形式，从而 在各种复杂的情况下均具有良好的耗能效果。
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型实施例的试验装置的主视图；
[0020] 图2是本实用新型实施例的试验装置的俯视图；
[0021 ]图3是本实用新型实施例的试验装置的侧视图；
[0022] 图4是上、下盖板俯视图；
[0023] 图5是滑动板俯视图；
[0024] 图6是上、下固定板俯视图；
[0025] 图7是二次滞回曲线图；
[0026] 图8是四次滞回曲线图；
[0027] 图中标号：1为上盖板，2为滑动板，3为下盖板，4为上固定板，5为摩擦材料层，6为 下固定板，7为主预紧螺栓，8为碟形弹黃，9为次预紧螺栓，10为垫条，11为滑动槽，12为固定 孔，13为连接孔。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。
[0029] 实施例1:请参阅图1、图2、图3、图4是本实用新型试验装置整体结构各个方向视图 示意图。
[0030] 本实用新型实施例1为一种平板式变摩擦阻尼器，由上盖板1、滑动板2、下盖板3W 及放置在上、下盖板之间或外侧的其它部件组成，其中位于中间的为滑动板2,分居在滑动 板2两侧的为上盖板1和下盖板3。上盖板1上表面安置上固定板4,下盖板3下表面安置下固 定板6。
[0031] 具体的，请参阅图1、图2、图3、图4、图6所示，上盖板1、下盖板3W及上固定板4、下 固定板6均留有两排固定孔12,滑动板2预留有滑动槽11，在上盖板1和下盖板3的次预紧螺 栓9下放置横向垫条10,上盖板1和下盖板3通过次预紧螺栓9穿过两排固定孔12进行连接， 在上固定板4和下固定板6的主预紧螺栓7下放置碟形弹黃8,上固定板4和下固定板6通过主 预紧螺栓7穿过两排固定孔12进行连接。
[0032] 如图2和图5所示，滑动板2中部留有两条滑动槽11，滑动槽11宽度稍大于主预紧螺 栓螺杆宽度，滑动板2可沿着滑动槽11在上、下盖板之间纵向运动，滑动槽11同时用于限制 滑动板2的移动范围，固定孔12作为上盖板1和下盖板3通过主预紧螺栓7和次预紧螺栓9连 接的通道。
[0033] 如图1、图3和图5所示，上、下盖板的内表面和滑动板2的上、下表面中间区域相接 触的部位粘有摩擦材料7形成摩擦面，在滑动板2移动过程中摩擦耗能。
[0034] 如图2、图4、图5所示，上盖板1、下盖板3-端预留两个连接孔13,滑动板2另一端亦 预留两个连接孔13,上、下盖板的一端与滑动板2的另一端通过连接孔13与建筑物或构筑物 的构件连接固定。
[0035] 本实用新型的工作过程如下：将本实用新型通过连接孔13与结构的构件（如结构 柱)相连接或安装在剪力墙内，地震、风等动力荷载作用时，与结构相连接的上盖板1和下盖 板3便与滑动板2产生相对运动。相对运动的位移不同，摩擦材料层5的有效解除面积不同； 结构的动力响应(如位移、速度、加速度)越大，相对位移越大，摩擦材料层5的有效接触面积 越大，提供的摩擦力越大，因而消耗的能量越多，从而有效地降低了结构在地震、风等动力 荷载作用下的响应。
[0036] 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应用本实 用新型。熟悉本领域技术的人员显然可W容易地对运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，本实用新型不限于运 里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的掲示，对于本实用新型做出的改进和修改 都应该在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种变摩擦耗能减震装置，包括上盖板（1)、滑动板(2)、下盖板(3)、上固定板(4)、下 固定板(6)、摩擦材料层（5)、主预紧螺栓(7)、次预紧螺栓(9)、碟形弹簧(8)和垫条（10)组 成，其特征在于：滑动板（2)位于上盖板（1)和下盖板（3)之间，且能在上盖板（1)和下盖板 (3)之间来回移动，滑动板(2)底部的中间段和下盖板(3)顶部的中间段之间设置有摩擦材 料层(5)，滑动板(2)顶部的中间段和上盖板（1)底部的中间段设置有摩擦材料层(5)，形成 摩擦面;滑动板(2)为长条形结构，其长度方向上开有滑动槽（11)，上盖板（1)和下盖板(3) 的结构相同，上盖板(1)或下盖板(3)与滑动板(2)之间摩擦的部分的两侧开有曲线槽，所述 曲线槽为偶次曲线方程的形状;上盖板（1)和下盖板(3)两侧开有曲线槽的部分为工作段， 其余部分仅作连接、固定之用;所述上盖板（1)顶部设有上固定板(4)，下盖板(3)底部设有 下固定板(6)，主预紧螺栓(7)和次预螺栓(9)分别对称位于上固定板(4)长度方向的两侧， 主预紧螺栓(7)自上而下依次穿过上固定板(4)、上盖板（1)、滑动槽（11)、下盖板(3)和下固 定板(6)，将上固定板(4)、上盖板（1)、滑动槽（11)、下盖板(3)和下固定板(6)连接起来，主 预紧螺栓(7)和上固定板(4)或下固定板(6)连接处设置有碟形弹簧(8);次预紧螺栓(9)自 上而下依次穿过上固定板(4)、上盖板（1)、滑动槽（11)、下盖板(3)和下固定板(6)，将上固 定板(4)、上盖板(1)、滑动槽（11)、下盖板(3)和下固定板(6)连接起来;次预紧螺栓(9)和上 固定板(4)或下固定板(6)连接处设置有垫条(10)。2. 根据权利要求1所述的变摩擦耗能减震装置，其特征在于:所述偶次曲线例如二次或 四次曲线，以上盖板或下盖板的纵轴线为X轴，横轴线为y轴，工作段中心为原点，曲线方程 的形式为或，m、n、l为取决于摩擦力一位移关系的常数，根据实际需要进行计算调节。3. 根据权利要求1所述的变摩擦耗能减震装置，其特征在于：主预紧螺栓(7)和次预紧 螺栓(9)的螺杆圆心均位于滑动槽(11)的中轴线上。4. 根据权利要求1所述的变摩擦耗能减震装置，其特征在于：上固定板(4)和下固定板 (6)为两个矩形板，宽度与上盖板或下盖板相等，长度为上盖板或下盖板的工作段的长度， 且和工作段区域上下对齐放置。
【文档编号】F16F15/04GK205639451SQ201620268738
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】王琨, 赵志鹏, 李俊卫, 张瑞甫
【申请人】同济大学