一种二阶摩擦阻尼器的制作方法

本实用新型涉及一种建筑结构减震耗能装置，尤其涉及一种通过调节高强螺栓正压力提供摩擦的二阶摩擦阻尼器。

背景技术：

地震中建筑物的破坏与倒塌是造成地震灾害的主要原因。传统结构抗震是通过增强结构本身的强度、刚度和延性抵御地震破坏作用。这种方法既不经济也不利于达到预期效果，而消能减震技术即为与结构本身并联阻尼器，通过阻尼器耗散地震能量，经济有效，是积极有效的抗震策略。

目前已有的被动耗能减震装置有：粘滞型，摩擦型，金属曲服型，粘弹性型等几类。粘弹性阻尼器易老化、抗疲劳性能差；粘滞性阻尼器易渗漏；金属屈服型强震后需要更换。中国专利公告号为CN 204401817U公布了具有两级摩擦力的被动可变摩擦阻尼器，但该阻尼器构造复杂。传统摩擦阻尼器起滑力单一即在强震下产生滑移发生耗能，在中震、小震下不发挥作用，使用效率低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种二阶摩擦阻尼器，一种二阶摩擦阻尼器包括一阶摩擦单元和二阶摩擦单元，一阶摩擦单元和二阶摩擦单元通过焊接串联。一阶摩擦单元从下到上安装顺序为下连接板、下摩擦板、一阶主板、上摩擦板、上连接板，通过高强螺栓将上连接板、一阶主板、下连接板连接；二级摩擦单元中角钢A、角钢B开有凹槽部分分别嵌入摩擦板，非开凹槽部分加有垫板，两两摩擦板之间夹有二级主板。该阻尼器可根据地震强度和工程结构的地震响应，自动调节耗能单元工作状态，具有良好的耗能能力、构造简单、造价低廉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：一阶高强螺栓、上连接板、上摩擦板、一阶主板、下摩擦板、下连接板、角钢A、角钢B、摩擦板、二阶主板、二阶高强螺栓及垫板；所述一阶高强螺栓、所述上连接板、所述上摩擦板、所述一阶主板、所述下摩擦板和所述下连接板构成一阶摩擦单元，所述一阶主板位于所述上连接板、所述下连接板中间，所述上摩擦板、所述下摩擦板用环氧树脂分别粘贴于上连接板凹槽和下连接板凹槽处，所述一阶高强螺栓穿过共轴的上连接板螺栓孔、一阶主板限位孔、下连接板螺栓孔，通过螺母旋紧施加压力来调节一阶摩擦单元的摩擦阻尼力；所述角钢A、所述角钢B、所述摩擦板、所述二阶主板、所述二阶高强螺栓及垫板构成二阶摩擦单元，所述二阶主板夹于所述角钢A、所述角钢B之间，所述摩擦板采用环氧树脂粘贴于角钢A凹槽和角钢B凹槽内，所述二阶高强螺栓穿过该侧角钢A螺栓孔、角钢B螺栓孔及垫板螺栓孔连接，通过螺母旋紧施加压力来调节二阶摩擦单元的摩擦阻尼力，所述角钢A、所述角钢B非开凹槽侧夹有所述垫板，所述二阶高强螺栓穿过该侧角钢A螺栓孔、角钢B螺栓孔及垫板螺栓孔连接；将角钢A、角钢B与上连接板、下连接板焊接，达到串联一阶摩擦单元和二阶摩擦单元的目的。

本实用新型的有益实施效果是：二阶摩擦阻尼器能根据地震强度和工程结构的地震响应自动调整耗能单元的工作状态。具有良好的耗能能力，构造简单、造价低廉。

附图说明

图1是本实用新型二阶摩擦阻尼器示意图。

图2为图1中切分一阶摩擦单元示意图。

图3为图1中一阶摩擦单元示意图。

图4为图3拆分示意图。

图5为图2中上连接板示意图。

图6为图2中一阶主板示意图。

图7为图1中二阶摩擦单元示意图。

图8为图7拆分示意图。

图9为图7中角钢A示意图。

图10为图7中角钢B示意图。

图11为图7中垫板示意图。

图12为图7中二阶主板示意图。

图13为图7中摩擦板示意图。

图14为二阶摩擦阻尼器与钢结构连接示意图。

图中：1—一阶高强螺栓，2—上连接板，3—上摩擦板，4—一阶主板，5—下摩擦板，6—下连接板，7—角钢A，8—角钢B，9—摩擦板，10—二阶主板，11—二阶高强螺栓，12—垫板，501—上连接板凹槽，502—上连接板螺栓孔，601—一阶主板限位孔，901—角钢A凹槽，902—角钢A螺栓孔，1001—角钢B凹槽，1002—角钢B螺栓孔，1101—垫板螺栓孔，1201—二阶主板限位孔，1301—摩擦板螺栓孔，13—钢梁，14—上部支撑，15—二阶摩擦阻尼器，16—钢柱，17—下部支撑。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图详细对本实用新型作进一步说明。

分别在小震和大震作用下对建筑结构进行分析，依据分析结果设置二阶摩擦阻尼器的尺寸和参数。

根据图1、图2所示，该二阶摩擦阻尼器由一阶高强螺栓1、上连接板2、上摩擦板3、一阶主板4、下摩擦板5、下连接板6、角钢A7、角钢B8、摩擦板9、二阶主板10、二阶高强螺栓11、垫板12组成。

如图3、图4、图5和图6所示。一阶摩擦单元由一阶高强螺栓1、上连接板2、上摩擦板3、一阶主板4、下摩擦板5、下连接板6组成。一阶主板4位于上连接板2、下连接板6中间，上摩擦板3、下摩擦板5用环氧树脂分别粘贴于上连接板凹槽501和下连接板凹槽处，一阶高强螺栓1穿过共轴的上连接板螺栓孔502、一阶主板限位孔601、下连接板螺栓孔连接并提供预压力。当外力大于起滑力时，一阶主板4相对上摩擦板3、下摩擦板5产生相对滑动，发生耗能。

如图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示。二阶摩擦单元由角钢A7、角钢B8、摩擦板9、二阶主板10、二阶高强螺栓12组成。摩擦板9分别嵌入角钢A凹槽901和角钢B凹槽1001，并用环氧树脂胶粘牢，摩擦板9之间夹有二阶主板10，非开凹槽部分夹有垫板12。二阶高强螺栓11分别穿过共轴的角钢A螺栓孔902、角钢B螺栓孔1001、摩擦板9螺栓孔1301、二阶主板限位孔1201。将角钢A7、角钢B8、摩擦板9、二阶主板10连接并提供预压力。同时高强螺栓11穿过角钢A螺栓孔902、角钢B螺栓孔1001、垫板螺栓孔1101，将其连接，目的使角钢A7、角钢B 8协同工作。

一阶摩擦单元整体插入到二阶摩擦单元非开凹槽一侧120mm，并将角钢A、角钢B非开凹槽侧底部与一阶摩擦单元上连接板2、下连接板6焊接以串联一阶摩擦单元与二阶摩擦单元。

如图1、图2、图3、图4所示，上连接板2与下连接板6构造完全相同。上摩擦片3与下摩擦片3构造完全相同。

如图6、图12所示，一阶主板限位孔601、二阶主板限位孔1201，尺寸相同，全长34mm两端半圆弧直径为14.5mm，其尺寸决定了限位位移大小，及耗能能力多少。上连接板螺栓孔502，角钢A螺栓孔902，角钢B螺栓孔1002，垫板螺栓孔1101，摩擦板螺栓孔1301尺寸相同，直径为14.5mm。

上摩擦板3、下摩擦板5、摩擦板9均采用无石棉摩擦板，厚度均为3mm。

如图5、图9、图10所示，上连接板2凹槽501、下连接板6凹槽，分别涂刷一层环氧树脂胶，再将上摩擦板3嵌入上连接板2凹槽502，下摩擦板5嵌入下连接板6凹槽。同理，角钢A凹槽901、角钢B凹槽1001，均涂刷一层环氧树脂胶，再将摩擦板9嵌入到角钢A凹槽901、角钢B凹槽1001。

如图11所示，二阶摩擦阻尼器的一阶主板2端部和上部支撑14通过螺栓连接，上部支撑14和钢柱16焊接，二阶摩擦阻尼器的二阶主板10端部和下部支撑17通过螺栓连接，下部支撑17和钢梁13焊接。

与传统摩擦阻尼器相比，本阻尼器通过串联一阶、二阶摩擦单元，大大增加了阻尼器耗能。传统摩擦阻尼器只能在强震下耗能，对经常发生的中小震往往提供较大刚度，增加地震作用，有时会增加结构地震加速度，带来不舒适感。本阻尼器可通过高强螺栓预压力，调节起滑力。中、小震作用下启动一阶摩擦单元，大震时一阶摩擦单元和二阶摩擦单元同时工作。

上述一阶及二阶高强螺栓预紧力可根据小震和大震时结构抗震所需不同阻尼分别确定。

采用二阶摩擦阻尼器的减震方法包括如下步骤：

①先组装一阶摩擦单元，一阶高强螺栓1、上连接板2、上摩擦板3、一阶主板4、下摩擦板5和下连接板6构成一阶摩擦单元，一阶主板4位于上连接板2、下连接板6中间，上摩擦板3、下摩擦板5用环氧树脂分别粘贴于上连接板凹槽501和下连接板凹槽处，一阶高强螺栓1穿过共轴的上连接板螺栓孔502、一阶主板限位孔601、下连接板螺栓孔，通过螺母旋紧施加压力来调节一阶摩擦单元的摩擦阻尼力。

②然后组装二阶摩擦单元，角钢A7、角钢B8、摩擦板9、二阶主板10、二阶高强螺栓11及垫板12构成二阶摩擦单元，二阶主板10夹于角钢A7、角钢B8之间，摩擦板9采用环氧树脂粘贴于角钢A凹槽901和角钢B凹槽1001内，二阶高强螺栓11穿过共轴的角钢A螺栓孔902、角钢B螺栓孔1002、摩擦板螺栓孔1301及二级主板限位孔1201连接，同时，角钢A7、所述角钢B8非开凹槽侧夹有所述垫板12，二阶高强螺栓11穿过该侧角钢A螺栓孔902、角钢B螺栓孔1002及垫板螺栓孔1101连接，通过螺母旋紧施加压力来调节二阶摩擦单元的摩擦阻尼力。

③将一阶摩擦单元和二阶摩擦单元焊接，达到串联一阶摩擦单元和二阶摩擦单元的目的。

④将二阶摩擦阻尼器的一阶主板2端部和上部支撑14通过螺栓连接，上部支撑14和钢柱16焊接，二阶摩擦阻尼器的二阶主板10端部和下部支撑17通过螺栓连接，下部支撑17和钢梁13焊接。

⑤调节一阶摩擦单元一阶高强螺栓1预紧力和二阶摩擦单元二阶高强螺栓11预紧力，一阶高强螺栓1预紧力对应小震荷载，二阶高强螺栓11预紧力对应大震荷载。

⑥当外力小于一阶摩擦起滑力时，一阶摩擦单元未启动。

⑦当外力大于等于一阶摩擦起滑力并且小于二阶摩擦起滑力时，一级主板4相对上摩擦板3和下摩擦板5运动，且一级主板4在一阶主板限位孔601与一阶高强螺栓1限制下沿直线往复运动。一阶摩擦部件启动，发生耗能。

⑧当外力大于等于二阶摩擦起滑力时，二级主板10相对摩擦板9运动，二级主板10在二阶主板限位孔601与二阶高强螺栓11限制下沿直线往复运动，一阶和二阶摩擦单元同时耗能。