一种适用范围广的角位移阻尼器

1.本发明涉及阻尼器领域，具体涉及一种适用范围广的角位移阻尼器。


背景技术：

2.近年来，工程结构抗震领域研究的热点之一是耗能减震阻尼器的开发研究，耗能阻尼器可以吸收地震能量，以减小结构地震反应。
3.图1是一个建筑中两个彼此垂直连接的承重结构，其中第一承重结构1a是横梁，第二承重结构1b是立柱，横梁的中线与立柱的中线交汇于连接节点1c，在地震发生时，梁和柱之间通常会产生角位移，该角位移以圆弧线1d为运动轨迹，圆弧线1d是以连接节点1c为圆心的线条。
4.若要对抗建筑的承重结构的角位移，则需要阻止梁和柱沿着圆弧线1d移动，目前市场上尚未有能够阻止梁和柱沿着圆弧线1d移动的阻尼器。
5.并且，由于不同的建筑物甚至是同一个建筑物的不同部位，其横梁与立柱的厚度不同，这就使得横梁的中线和立柱的中线可能会交汇于连接节点1c’，从而产生了新的圆弧线1d’。
6.为此，需要一种能够对抗梁和柱之间角位移的阻尼器，并且该阻尼器适用于不同厚度的梁和柱。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种适用范围广的角位移阻尼器，以解决现有的阻尼器无法对抗梁柱之间的角位移的技术问题。
8.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
9.一种适用范围广的角位移阻尼器，包括第一连接件、第二连接件和阻尼结构，所述第一连接件能够与建筑的第一承重结构连接，所述第二连接件能够与建筑的第二承重结构连接，所述第一承重结构与所述第二承重结构是指一个建筑中两个彼此垂直连接的承重结构，所述第一承重结构与所述第二承重结构的中心线交汇于连接节点；所述第一连接件上可拆装地连接有镶件，所述镶件与所述第二连接件滑动连接，并且所述镶件与所述第二连接件的相对滑动轨迹位于以所述连接节点为圆心的圆弧线上；所述阻尼结构连接所述第一连接件和所述第二连接件，所述阻尼结构对所述第一连接件和所述第二连接件沿着所述圆弧线滑动的运动过程提供阻尼力。
10.优选地，所述第一连接件包括第一活动板和第一底板，所述第一活动板与所述第一底板垂直连接，所述第一底板用于连接所述第一承重结构，所述第一连接件上形成有与所述镶件吻合的第一镶孔；所述第二连接件包括第二活动板和第二底板，所述第二活动板与所述第二底板垂直连接，所述第二底板用于连接所述第二承重结构；所述第一活动板与所述第二活动板平行设置，所述第一活动板和所述第二活动板通过所述镶件沿着所述圆弧线相对移动，并且所述第一活动板和所述第二活动板通过所述阻尼结构连接。
11.优选地，所述镶件上形成有长孔，所述长孔是沿着所述圆弧线分布的弧形长孔；所述第二活动板上连接有至少1个滑动柱；所述滑动柱插设在所述长孔中并且与所述长孔滑动配合。
12.优选地，所述第一活动板上形成有贯穿所述第一活动板并且延伸至所述第一镶孔的定位孔，所述镶件形成有向内凹陷的定位槽，所述定位槽的延伸方向垂直于所述长孔的延伸方向，所述定位孔中连接有顶丝，所述顶丝与所述定位孔螺旋连接并且插入到所述定位槽中。
13.优选地，所述阻尼结构包括，第一摩擦件，所述第一摩擦件连接在所述第一活动板朝向所述第二活动板一面；第二摩擦件，所述第二摩擦件连接在所述第二活动板朝向所述第一活动板一面；预紧力结构，所述预紧力结构连接所述第一连接件和所述第二连接件，所述预紧力结构使得所述第一摩擦件和所述第二摩擦件具有相互抵紧的预紧力。
14.优选地，所述第二活动板具有2个并且夹设在所述第一活动板的两侧，所述第二活动板上形成有与所述滑动柱插接配合的圆孔，所述滑动柱是螺纹柱，所述滑动柱的两端穿过所述第一连接件和所述第二连接件，所述预紧力结构包括螺母和弹簧，所述螺母连接在所述滑动柱的两端，所述弹簧套装在所述滑动柱的两端，并且，所述弹簧的两端分别与所述螺母和所述第二连接件抵靠。
15.优选地，所述第一摩擦件和所述第二摩擦件均是具有峰和谷的长条形状，所述第一活动板朝向所述第二活动板的一面形成有能够镶嵌所述第一摩擦件的第二镶孔，所述第一摩擦件嵌入所述第一镶孔后在所述第一活动板的表面形成至少1个凸起，当所述凸起的数量＞1时，所述凸起沿着所述圆弧线分布；所述第二活动板朝向所述第一活动板的一面形成有能够镶嵌所述第二摩擦件的第三镶孔，所述第二摩擦件嵌入所述第三镶孔后在所述第二活动板的表面形成至少3个凹陷，所述凹陷沿着所述圆弧线分布并且能够与所述凸起咬合。
16.优选地，所述第一摩擦件和所述第二摩擦件均为齿条形状，所述第一摩擦件上的齿顶与所述第二摩擦件上的齿根形状吻合，相邻的两个齿具有相同的外槽角和弧度，所述第一摩擦件上的单个齿顶与所述第二摩擦件上的单个齿根所对应的圆心角角度相同。
17.优选地，在所述第一连接件的一面上具有两个所述第一摩擦件，两个所述第一摩擦件分布于所述长孔的两侧，所述第二摩擦件与所述第一摩擦件的数量相同并且位置对应。
18.优选地，在所述凸起和所述凹陷咬合时，所述第一活动板和所述第二活动板贴合。
19.本技术与现有技术相比的有益效果在于：
20.本技术的阻尼器可以对抗所述第一承重结构和所述第二承重结构之间的角位移，并且在不同厚度的所述第一承重结构和所述第二承重结构形成的所述连接节点的位置各不相同时，该阻尼器依然适用。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图引伸获得其它的实施附图。
22.图1为地震中建筑的承重结构的角位移过程示意图；
23.图2为阻尼器安装在建筑上时的主视图；
24.图3为图2的a-a方向的剖视图；
25.图4为阻尼器的立体分解图；
26.图5为第一连接件的立体图；
27.图6为第一连接件的部分结构的立体分解图；
28.图7为第二连接件的立体图；
29.图8为第二连接件的部分结构的立体分解图；
30.图中的标号分别表示如下：
31.1a-第一承重结构；1b-第二承重结构；1c-连接节点；1d-圆弧线；
32.2-第一连接件；2a-第一活动板；2a1-第一镶孔；2a2-定位孔；2a3-第二镶孔；2b-第一底板；2c-镶件；2c1-长孔；2c2-定位槽；2d-顶丝；
33.3-第二连接件；3a-第二活动板；3a1-圆孔；3a2-第三镶孔；3b-第二底板；3c-滑动柱；
34.4-阻尼结构；4a-第一摩擦件；4b-第二摩擦件；4c-预紧力结构；4c1-螺母；4c2-弹簧。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.如图1-8所示，本技术提供：
37.一种适用范围广的角位移阻尼器，包括第一连接件2、第二连接件3和阻尼结构4，第一连接件2能够与建筑的第一承重结构1a连接，第二连接件3能够与建筑的第二承重结构1b连接，第一承重结构1a与第二承重结构1b是指一个建筑中两个彼此垂直连接的承重结构，第一承重结构1a与第二承重结构1b的中心线交汇于连接节点1c；
38.第一连接件2上可拆装地连接有镶件2c，镶件2c与第二连接件3滑动连接，并且镶件2c与第二连接件3的相对滑动轨迹位于以连接节点1c为圆心的圆弧线1d上；
39.工作人员可以根据第一承重结构1a和第二承重结构1b的厚度，计算出连接节点1c的位置和圆弧线1d的半径，然后选择合适的镶件2c将其与第一连接件2连接。
40.阻尼结构4连接第一连接件2和第二连接件3，阻尼结构4对第一连接件2和第二连接件3沿着圆弧线1d滑动的运动过程提供阻尼力。
41.在地震发生时，第一承重结构1a和第二承重结构1b产生角位移，该角位移以圆弧线1d为运动轨迹，从而使得第一连接件2和第二连接件3被动产生相对滑动，因为镶件2c与第二连接件3具有固定的滑动轨迹，所以第一连接件2和第二连接件3仅能够沿着圆弧线1d滑动，同时又由于阻尼结构4对该运动提供阻尼力，所以阻尼结构4能够对第一承重结构1a和第二承重结构1b的角位移提供阻尼力。
42.进一步的：
43.第一连接件2包括第一活动板2a和第一底板2b，第一活动板2a与第一底板2b垂直连接，第一底板2b用于连接第一承重结构1a，第一连接件2上形成有与镶件2c吻合的第一镶孔2a1，镶件2c通过第一镶孔2a1镶嵌在第一活动板2a上；
44.第二连接件3包括第二活动板3a和第二底板3b，第二活动板3a与第二底板3b垂直连接，第二底板3b用于连接第二承重结构1b；
45.第一活动板2a与第二活动板3a平行设置，第一活动板2a和第二活动板3a通过镶件2c沿着圆弧线1d相对移动，并且第一活动板2a和第二活动板3a通过阻尼结构4连接。
46.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是如何将第一连接件2安装在第一承重结构1a上，同时将第二连接件3安装在第二承重结构1b上。
47.为此，本技术通过在第一承重结构1a和第二承重结构1b上预设锚栓，浇筑第一承重结构1a和第二承重结构1b时，锚栓与第一承重结构1a、第二承重结构1b结合为一体，然后使用螺栓将第一底板2b和第二底板3b安装在锚栓上即可，第一活动板2a与第一底板2b焊接，第二活动板3a与第二底板3b焊接。
48.在阻尼力需求不大的情况下，第一活动板2a和第二活动板3a只有一个即可。
49.进一步的，为了滑动连接镶件2c和第二连接件3，并且使得第一连接件2和第二连接件3仅能够沿着圆弧线1d滑动，在本实施例中：
50.镶件2c上形成有长孔2c1，长孔2c1是沿着圆弧线1d分布的弧形长孔；
51.长孔2c1也可以是焊接在镶件2c表面的滑轨；
52.第二活动板3a上连接有至少1个滑动柱3c，滑动柱3c的数量优选为≥2；
53.滑动柱3c插设在长孔2c1中并且与长孔2c1滑动配合。
54.需要说明的是：生产厂商可以预先生产多种不同规格的镶件2c，镶件2c的外部形状完全一致，从而使得第一连接件2具有通用性，不同规格的镶件2c的长孔2c1的弧度各不相同，从而适应不同的使用环境，例如施工人员可以预备1号至10号镶件2c，然后根据施工现场的实际需要，选择2号镶件或者4号镶件，将其嵌入到第一连接件2上。
55.尽管1个圆孔3a1也能够确保第二活动板3a是沿着长孔2c1(即圆弧线1d)移动的，但是，在移动的过程中，滑动柱3c可能在长孔2c1中旋转，导致第二连接件3产生沿着长孔2c1滑动之外的旋转运动，进而造成阻尼结构4损坏，因此，圆孔3a1和滑动柱3c的数量优选为2个，如此，滑动柱3c就不能在长孔2c1中旋转。
56.进一步的，为了避免安装和使用的过程中，镶件2c与第一活动板2a分离或者错位：
57.第一活动板2a上形成有贯穿第一活动板2a并且延伸至第一镶孔2a1的定位孔2a2，镶件2c形成有向内凹陷的定位槽2c2，定位槽2c2的延伸方向垂直于长孔2c1的延伸方向，定位孔2a2中连接有顶丝2d，顶丝2d与定位孔2a2螺旋连接并且插入到定位槽2c2中。
58.定位槽2c2是与定位孔2a2位置基本对应的凹槽，定位孔2a2是螺纹孔，顶丝2d拧入到定位孔2a2中并且抵紧定位槽2c2的底壁，同时顶丝2d的周壁与定位槽2c2的侧壁抵靠，从而限制了镶件2c与第一活动板2a的相对移动。
59.顶丝2d的作用是：当地震发生时，第一连接件2、第二连接件3会发生分离，使得第二连接件3不能稳定地夹持第一连接件2和镶件2c，此时镶件2c的位置由顶丝2d限制。
60.为了避免地震过程中顶丝2d松动，可以在拧紧顶丝2d之后，使用钢结构胶水或者
焊接工艺将顶丝2d与第一连接件2固定连接。
61.还需要说明的是：
62.在镶件2c上设置与顶丝2d连接的螺纹孔，在第一活动板2a上形成供顶丝穿过的通孔也能够解决上述技术问题，但是镶件2c的厚度较薄，其形成的螺纹孔与顶丝2d之间的连接力度较小，因此，最优选的技术方案是在第一连接件上焊接螺母，使用顶丝2d穿过螺母然后插入到镶件2c上的定位槽2c2中。
63.进一步的，本实施例提供一种阻尼结构4的优选结构：
64.阻尼结构4包括，第一摩擦件4a，第一摩擦件4a连接在第一活动板2a朝向第二活动板3a一面；
65.第二摩擦件4b，第二摩擦件4b连接在第二活动板3a朝向第一活动板2a一面；
66.预紧力结构4c，预紧力结构4c连接第一连接件2和第二连接件3，预紧力结构4c使得第一摩擦件4a和第二摩擦件4b具有相互抵紧的预紧力。
67.在本实施例中，第一活动板2a、第二活动板3a、长孔2c1、第一摩擦件4a和第二摩擦件4b均为圆弧形状具有共同的圆心，当第一摩擦件4a和第二摩擦件4b相互抵紧时，两者之间产生的摩擦力将阻止第一连接件2和第二连接件3之间的相对滑动，从而为第一承重结构1a和第二承重结构1b的角位移提供了阻尼力。
68.进一步的：
69.第二活动板3a具有2个并且夹设在第一活动板2a的两侧，第二活动板3a上形成有与滑动柱3c插接配合的圆孔3a1，滑动柱3c是螺纹柱，滑动柱3c的两端穿过第一连接件2和第二连接件3，预紧力结构4c包括螺母4c1和弹簧4c2，螺母4c1连接在滑动柱3c的两端，弹簧4c2是蝶形弹簧，弹簧4c2套装在滑动柱3c的两端，并且，弹簧4c2的两端分别与螺母4c1和第二连接件3抵靠。
70.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是如何扩大第一摩擦件4a和第二摩擦件4b之间的摩擦力。
71.为此，本实施例通过2个第二活动板3a夹设1个第一活动板2a，从而使得本实施例中第一摩擦件4a和第二摩擦件4b均具有2个，从而2倍的提高了阻尼力。
72.本技术也可以有其他的实施例，例如：
73.第一活动板2a和第二活动板3a各自只有1个，或者各自具有多个并且形成二夹一、三夹二或四夹三等形式；
74.由于第一活动板2a和第二活动板3a的数量不同，滑动柱3c、螺母4c1和弹簧4c2的位置也会随之适应性的改变。
75.第一摩擦件4a的数量可以改变，第二摩擦件4b的数量也相应地改变；
76.第一摩擦件4a可以通过焊接固定于第一活动板2a表面，也可以在制作时与第一活动板2a一体成型，长孔2c1同理。
77.在地震之后，拧松螺母4c1使得弹簧4c2释放弹力，即可使得第一连接件2和第二连接件3之间的相对位置可以通过建筑的承重结构在地震后复位时施加在阻尼器上的应力而自行复位，再次拧紧螺母4c1使得弹簧4c2处于压缩状态，即可将阻尼器再次投入使用。
78.进一步的，为了提高第一摩擦件4a和第二摩擦件4b的阻尼性能：
79.第一摩擦件4a和第二摩擦件4b均是具有峰和谷的长条形状，第一活动板2a朝向第
二活动板3a的一面形成有能够镶嵌第一摩擦件4a的第二镶孔2a3，第一摩擦件4a嵌入第一镶孔2a1后在第一活动板2a的表面形成至少1个凸起，当所述凸起的数量＞1时，所述凸起沿着圆弧线1d分布；
80.第二活动板3a朝向第一活动板2a的一面形成有能够镶嵌第二摩擦件4b的第三镶孔3a2，第二摩擦件4b嵌入第三镶孔3a2后在第二活动板3a的表面形成至少3个凹陷，所述凹陷沿着圆弧线1d分布并且能够与所述凸起咬合。
81.工作人员在计算出圆弧线1d的直径之后，选择合适的镶件2c的同时，还应当选择合适的第一摩擦件4a和第二摩擦件4b，并且确保长孔2c1、第一摩擦件4a、第二摩擦件4b的圆心均位于连接节点1c。
82.当第一连接件2和第二连接件3产生相对角位移时，第一摩擦件4a的凸起顶部克服弹簧4c2的回弹力朝向远离第二摩擦件4b的凹陷底部的方向移动，然后落入到第二摩擦件4b上的下一个凹陷底部内部，如此往复从而多阶段地消耗建筑震动时的动能。
83.在其他实施例中，第一摩擦件4a和第二摩擦件4b可以是均凸出于第一活动板2a和第二活动板3a表面的结构。
84.进一步的，为了提高凸起和凹陷的阻尼性能：
85.第一摩擦件4a和第二摩擦件4b均为齿条形状，第一摩擦件4a上的齿顶与第二摩擦件4b上的齿根形状吻合，相邻的两个齿具有相同的外槽角和弧度，第一摩擦件4a上的单个齿顶与第二摩擦件4b上的单个齿根所对应的圆心角角度相同。
86.第二摩擦件4b所对应的圆心角角度大于第一摩擦件4a所对应的圆心角角度。
87.齿条具有位于齿顶两侧的坡面，所述坡面是圆弧面，齿顶和齿根也均是圆弧形状，相比较于其他的凸起和凹陷的形状，相互啮合的齿条提供的阻尼性能较高。
88.在静止时，螺母4c1和弹簧4c2施加预紧力，使得第一活动板2a和第二活动板3a相互贴合，第一摩擦件4a和第二摩擦件4b相互咬合，弹簧4c2有一定初始的压缩量，但不是弹簧4c2全部的压缩量，此时第一活动板2a和第二活动板3a不发生相互摩擦滑动，阻尼器可为结构提供初始刚度。
89.在地震中，阻尼器被激发，弹簧4c2使得在齿顶的圆弧面和齿根的圆弧面上产生正压力，当第一活动板2a和第二活动板3a发生相对移动时，第一摩擦件4a和第二摩擦件4b具有如下的工作过程：
90.以一次单向转动的过程举例：
91.第一活动板2a和第二活动板3a相对移动时，只有半数的坡面参与工作，反向移动时，另外半数的坡面参与工作。
92.由于坡面的存在，随着第一活动板2a和第二活动板3a转动角度的增大，两者分离并且间距逐渐增大，弹簧4c2的压缩量随之增大，第一摩擦件4a上的齿顶的坡面和第二摩擦件4b上的齿根的坡面上的正压力随之增大，对应的摩擦力也随之增大；
93.滑动柱3c、螺母4c1和弹簧4c2产生的预紧力在齿顶的坡度面法向的分量为坡度面上的正压力，在坡度面切向的分量即为使齿复位的恢复力，在摩擦力和恢复力的共同作用下，齿产生复位趋势，此即小角度时该阻尼器的自复位功能。
94.当转动角度超过单个齿根所对应的圆心角时，齿顶转入到下一个齿根内继续工作，重复在上一个齿根内的工作机制，即开始阶跃式耗能；
95.当反向旋转时，工作机理相同。
96.进一步的：
97.在第一连接件2的一面上具有两个第一摩擦件4a(图中仅出示1个第一摩擦件4a作为示意，第一摩擦件4a的数量可以还可以超过2个)，两个第一摩擦件4a分布于长孔2c1的两侧，第二摩擦件4b与第一摩擦件4a的数量相同并且位置对应。
98.2个第一摩擦件4a能够平衡第一连接件2在长孔2c1两侧受到的应力，避免第一活动板2a受到的应力偏向于长孔2c1的一侧，进而降低滑动柱3c受到的剪力，从而延长了第一活动板2a和滑动柱3c的使用寿命。
99.进一步的，为了提高第一活动板2a和第一摩擦件4a之间连接的可靠性，以及第二活动板3a和第二摩擦件4b之间连接的可靠性：
100.在所述凸起和所述凹陷咬合时，第一活动板2a和第二活动板3a贴合。
101.当第一连接件2和第二连接件3的转动角度超过该阻尼器的转动量程时，长孔2c1中的滑动柱3c抵住长孔2c1的端部，防止转动角度的进一步增大，同时第一活动板2a和第二活动板3a紧密贴合从而具有刚性，其进一步为承重结构提供刚度，避免承重结构发生过大位移。
102.另外还需要说明的是：
103.第一连接件2和阻尼结构4的材料优选为q235/q345等钢材，该材料易于获取，价格低廉。
104.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。