一种摩擦耗能器的制作方法

1.本技术涉及土木建筑工程结构抗震技术领域，更具体地说，尤其涉及一种摩擦耗能器。


背景技术：

2.地震是人类所面临的最严重的突发性自然灾害，我国作为一个地震多发的发展中国家，采取经济、有效的措施提高已建和拟建建筑结构物的抗震能力是亟待解决的问题。地震作用相当于能量的输入，因此在强震作用下的结构物应有足够的耗能能力，才能够避免发生破坏。
3.现有技术中往往通过建筑结构物及相应维护体系的损坏消耗地震输入的能量，导致结构构件在地震中出现不同程度的损伤甚至倒塌。
4.因此，亟需一种摩擦耗能器，能够有效地提高建筑结构物的抗震能力。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本技术提供一种摩擦耗能器，安装在结构物中，在未发生地震时能够提高结构物的水平抗侧移刚度，地震发生时能够通过摩擦环的滑动面相对滑动摩擦生热消耗地震过程中的能量，从而减轻结构物的地震反应。
6.本技术提供的技术方案如下：
7.一种摩擦耗能器，包括：
8.同轴间隔设置的两组活动管；
9.套设在所述活动管外侧的套管；
10.每组所述活动管的外侧套设有第一摩擦环，且所述第一摩擦环设置在所述套管内，所述第一摩擦环具有带有第一防滑齿的固定侧以及能够相对滑动地滑动侧；
11.其中，
12.所述固定侧和所述滑动侧中的一项为所述第一摩擦环的内壁。
13.优选地，所述第一摩擦环具体由砂浆或者水泥混合物浇筑形成。
14.优选地，所述固定侧为第一摩擦环的内壁，所述滑动侧为所述第一摩擦环的外壁，所述第一防滑齿固定设置在所述活动管的外壁上；
15.每组所述活动管的外侧设置有两个第一挡环，两个所述第一挡环、所述套管以及所述活动管之间形成第一密封环腔；所述套管上设有与所述第一密封环腔连通的第一浇筑部。
16.优选地，还包括：
17.设置在所述活动管的近端的第一端头板，两组所述第一端头板相对设置，用于限位约束两组所述活动管相向移动的位移；
18.设置在所述套管上的第一限位环，所述第一限位环设置有两组，且两组所述第一限位环设置在所述套管的两端，所述第一限位环设置在所述第一摩擦环的外侧，用于限位
约束两组活动管背向移动的位移。
19.优选地，还包括：
20.设置在两组所述第一端头板之间，所述第一限位环与所述第一摩擦环的远端之间的第一弹性件。
21.优选地，所述固定侧为所述第一摩擦环的外壁，所述滑动侧为所述第一摩擦环的内壁，所述第一防滑齿固定安装在所述套管的内壁上；
22.所述套管的两端均设有两个第二挡环，两个所述第二挡环、所述套管以及所述活动管之间形成第二密封环腔；所述套管上设有与所述第二密封环腔连通的第二浇筑部。
23.优选地，还包括：
24.中心管，所述中心管的两端分别套装在两组活动管内；
25.每组所述活动管内均设置有两个第三挡环，所述第三挡环固定套设在所述中心管上，两个所述第三挡环、所述中心管以及所述活动管之间形成第三密封环腔；
26.设置在所述第三密封环腔内，与所述中心管固定连接的第二防滑齿；
27.设置在所述活动管上，与所述第三密封环腔连通的浇筑通道。
28.优选地，还包括：
29.设置在所述活动管的近端的第二端头板，所述第二端头板与所述中心管之间滑动连接，所述第二端头板与所述第三挡环抵接以限位约束两组所述活动管背向移动的位移；
30.设置在所述活动管的远端的第二限位环，所述第二限位环与所述第一摩擦环抵接，以限位约束两组所述活动管相向移动的位移。
31.优选地，还包括：
32.设置在两个第二端头板之间、设置在所述第二限位环和所述所述第一摩擦环之间、设置在所述第三挡环以及所述第二端头板之间的第二弹性件。
33.优选地，还包括：
34.连接器，所述连接器设置有两个，且两个所述连接器分别与两组所述活动管的远端相连。
35.本发明提供的摩擦耗能器，首先，由于设置有活动管、套管以及第一摩擦环，其中，活动管设置有两组，且两组活动管沿轴向间隔设置，套管同轴套设在活动管的外侧，在每组活动管的外侧套设有第一摩擦环，第一摩擦环设置在套管内，且第一摩擦环设置有固定侧以及滑动侧，其中，第一摩擦环的固定侧设置有防滑齿，进一步加强第一摩擦环的固定侧的连接作用，第一摩擦环的滑动侧能相对滑动，在地震的过程中，通过第一摩擦环相对滑动产生热量，将地震过程中结构物的动能转化为热能，减轻结构物在地震中的破坏。
36.将本发明提供的耗能摩擦器的两端分别安装在框架结构的两个对角上，此时，本发明提供的耗能摩擦器成为框架的斜支撑，未发生地震时，由于摩擦环的滑动侧具有粘结力和静止摩擦力，摩擦环与套管和活动管之间不存在相对移动；将框架结构物的对角上安装摩擦耗能器能够提高结构物的水平刚度，减少结构物在风载荷以及其他水平载荷作用下的水平位移。当发生地震时，由于摩擦环的固定侧设置有防滑齿，摩擦环的固定侧的摩擦系数大于滑动侧的摩擦系数，当活动管受到的作用力大于摩擦环的滑动侧的摩擦力时，第一摩擦环的滑动侧产生动摩擦，通过滑动侧的摩擦产生热量，将地震输入的动能转化为热能，从而减轻结构物所受的动能，减小结构物的地震反应，减轻结构物的变形和破坏。地震结束
后，更换摩擦耗能器即可使结构物恢复预期的抗震性能。
37.由上可知，本技术中的摩擦耗能器在未发生地震时安装在建筑中能够提高结构物的水平抗侧移刚度，地震发生时能够通过摩擦环的滑动侧产生相对滑动摩擦生热消耗地震过程中的能量，从而减轻结构物的地震反应。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明实施例提供的第一种摩擦耗能器的一种结构示意图；
40.图2为本发明实施例提供的第一种摩擦耗能器的爆炸图；
41.图3为本发明实施例提供的第二种摩擦耗能器的一种结构示意图；
42.图4为本发明实施例提供的第二种摩擦耗能器的爆炸图；
43.图5为图3的局部放大图；
44.图6为第二种摩擦耗能器受拉力的结构示意图；
45.图7为第二种摩擦耗能器受压力时的结构示意图；
46.图8为第二种摩擦耗能器制作时步骤一的结构示意图；
47.图9为第二种摩擦耗能器制作时步骤二的结构示意图；
48.图10为第二种摩擦耗能器制作时步骤三的结构示意图
49.图11为本发明实施例提供的摩擦耗能器在框架使用中的一种结构示意图。
50.附图标记：1、活动管；2、套管；31、第一摩擦环；32、第一防滑齿；34、第二防滑齿；33、第二摩擦环；41、第一挡环；21、第一浇筑部；51、第一端头板；61、第一限位环；71、第一弹性件；42、第二挡环；22、第二浇筑部；8、中心管；43、第三挡环；44、密封环；11、浇筑通道；52、第二端头板；62、第二限位环；72、第二弹性件；9、连接器。
具体实施方式
51.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
52.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
53.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。
56.本发明实施例采用递进的方式撰写。
57.请如图1至图11所示，本发明实施例提供一种摩擦耗能器，包括：同轴间隔设置的两组活动管1；套设在活动管1外侧的套管2；每组活动管1的外侧套设有第一摩擦环31，且第一摩擦环31设置在套管2内，第一摩擦环31具有带有第一防滑齿32的固定侧以及能够相对滑动的滑动侧；其中，固定侧和滑动侧中的一项为第一摩擦环31的内壁。
58.地震过程中的能量转换成建筑结构的动能，现有技术往往通过建筑的结构构件及非结构构件的损坏消耗地震输入的能量，导致结构构件出现不同程度的损伤甚至倒塌。
59.需要进行说明的是，由于本技术中的摩擦耗能器为对称结构，本技术中的“近端”指的是靠近套管2的中心的一端，本技术中的“远端”指的是远离套管2的中心的两端。
60.本发明提供的摩擦耗能器，首先，由于设置有活动管1、套管2以及第一摩擦环31，其中，活动管1设置有两组，且两组活动管1沿轴向间隔设置，套管2同轴套设在活动管1的外侧，在每组活动管1的外侧套设有第一摩擦环31，第一摩擦环31设置在套管2内，且第一摩擦环31设置有固定侧以及滑动侧，其中，第一摩擦环31的固定侧设置有防滑齿，进一步加强第一摩擦环31的固定侧的连接作用，第一摩擦环31的滑动侧具有相对滑动，在地震的过程中，通过第一摩擦环31相对滑动产生热量，将地震过程中的能量转化为热量，减轻结构物在地震中的破坏。
61.将本发明提供的耗能摩擦器的两端分别安装在建筑中框架结构的两个对角上，此时，本发明提供的耗能摩擦器成为框架的斜支撑，未发生地震时，由于第一摩擦环31的滑动侧具有静止摩擦力，第一摩擦环31与套管2和活动管1之间不存在相对移动，将建筑框架的对角上安装耗能摩擦器能够提高建筑框架的水平抗侧移刚度，减少建筑框架在风载荷以及其他水平载荷作用下的位移。当发生地震时，由于第一摩擦环31的固定侧设置有防滑齿，第一摩擦环31的固定侧的摩擦系数大于滑动侧的摩擦系数，当活动管1受到的作用力大于第一摩擦环31的滑动侧的摩擦力时，使得第一摩擦环31的滑动侧产生动摩擦，通过滑动侧的摩擦产生热量，将地震的能量通过摩擦生热进行消耗，从而减轻建筑框架所受的动能，减小建筑框架的地震反应，减轻建筑结构的变形和破坏。地震结束后，更换摩擦耗能器即可。
62.由上可知，本技术中的摩擦耗能器在未发生地震时安装在建筑中能够提高建筑结构的水平抗侧移刚度，地震发生时能够通过第一摩擦环的滑动侧产生相对滑动摩擦生热消耗地震过程中的能量，从而减轻建筑结构的地震反应。
63.更进一步地，本技术中的第一摩擦环31具体由砂浆或水泥混合物浇筑而成，砂浆或水泥混合物均为工程中常见且廉价的材料，原料易得且便宜，另一方面，由于第一摩擦环31由浇筑而成，在未发生地震时，砂浆或水泥混合物在浇筑的过程中与活动管1和套管2之
间均存在粘接作用，能够更好地提高结构物的水平抗侧移刚度。
64.请如图1所示，作为第一种实施方式，本发明实施例中的固定侧具体为第一摩擦环31的内壁，滑动侧则为第一摩擦环31的外壁，第一防滑齿32固定设置在活动管1的外壁上；每组活动管1的外侧设置有两个第一挡环41，两个第一挡环41、套管2以及活动管1之间形成第一密封环腔；套管2上设有与第一密封环腔连通的第一浇筑部21。通过第一浇筑部21向第一密封环腔内浇筑砂浆或水泥混合物以形成第一摩擦环31，由于第一防滑齿32固定设置在活动管1的外壁上，第一摩擦环31与活动管1的外壁之间摩擦力大于第一摩擦环31与套管2内壁之间的摩擦力，当活动管1受到的作用力大于第一摩擦环31与套管2内壁之间的摩擦力时，第一摩擦环31与套管2之间产生相对移动，通过摩擦产生热量，从而将地震输入的动能通过摩擦生热进行消耗，从而减少结构物的动能，减小建筑框架的地震反应，减轻建筑结构的变形和破坏。
65.更进一步地，本发明实施例中的第一防滑齿32设置有多个，第一防滑齿32设置在第一密封环腔内、活动管1的外壁上。
66.更进一步地，本发明实施例中注浆部包括灌浆孔以及出浆孔，灌浆口和出浆孔均与第一密封环腔连通，向灌浆口内灌注砂浆或水泥混合物，从出浆孔处观察砂浆或水泥混合物是否已经灌注满。
67.更进一步地，作为一种更加优选地实施方式，本发明实施例中的摩擦耗能器还包括第一端头板51以及第一限位环61，其中，第一端头板51设置在活动管1的近端，两组第一端头板51相对设置，通过两组第一端头板51限位约束两组活动管1相向移动的位移，第一限位环61设置在套管2上，第一限位环61设置有两组，且分别设置在套管2的两端，第一限位环61设置在第一摩擦环31端部的外侧，通过第一摩擦环31的远端与第一限位环61抵接以限位约束两组活动管1背向移动的位移。当摩擦耗能器受压力的作用下，两组活动管1能够相对移动直至两组第一端头板51抵接；当摩擦耗能器受拉力的作用下，两组活动管1相背移动直至两组第一摩擦环31的远端均与第一限位环61抵接。由于设置有第一端头板51以及第一限位环61，当结构物的水平变形较大时，耗能器能为结构物提供较大的支撑刚度，从而避免结构物产生过大的层间位移。
68.更进一步地，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的耗能摩擦器还包括第一弹性件71，其中，两组第一端头板51之间，以及第一限位环61与第一摩擦环31之间均设置有第一弹性件71。由于设置有第一弹性件71，当两侧的活动管1相向移动时，压缩两组第一端头板51之间的第一弹性件71，并拉伸第一限位环61与第一摩擦环31之间的第一弹性件71，将地震中的能量转换成第一弹性件71弹性变形做功，进一步将地震输入的动能转化为弹性势能，防止建筑结构产生过大的层间位移；当两侧的活动管1背向移动时，拉伸两组第一端头板51之间的第一弹性件71，并压缩第一限位环61与第一摩擦环31之间的第一弹性件71弹性变形做功，进一步将地震输入的动能转化为弹性势能，防止建筑结构产生过大的层间位移。
69.更进一步地，本发明实施例中的第一挡环41的滑动侧上设置有密封环44。
70.更进一步地，本发明实施例中的两个限位环分别设置在活动管1的两端，且位于活动管1近端的第一挡环41与第一端头板51之间为一体成型结构，如此设置，结构更加简单，且第一摩擦环31的长度最大。
71.为了更好地理解本技术中的摩擦耗能器，以下具体为第一种实施方式中的摩擦耗能器的施工方法，包括以下几个步骤：
72.步骤1、在活动管1上焊接第一端头板51、第一挡环41以及防滑齿，其中，第一端头板51、第一挡环41以及防滑齿的焊接没有先后顺序；
73.步骤2、在第一挡环41的滑动侧上安装密封环44；
74.步骤3、将套管套设在活动管1上，使得灌注部与第一密封环腔连通，且在套管的两端焊接第一限位环61；
75.步骤4、在第一限位环61的滑动侧上安装密封环44；
76.请如图3至图11所示，作为第二种种实施方式，本发明实施例中的第一摩擦环31的固定侧为第一摩擦环31的外壁，滑动侧为第一摩擦环31的内壁，防滑齿固定安装在套管2的内壁上；套管2的两端均设有两个第二挡环42，两个第二挡环42、套管2以及活动管1之间形成第二密封环腔；套管2上设有与第二密封环腔连通的第二浇筑部22。
77.通过第二浇筑部22向第二密封环腔内浇筑砂浆或水泥混合物以形成第一摩擦环31，由于第一防滑齿32固定设置在套管2的内壁上，通过第二浇筑部22向第二密封环腔内浇筑混凝土，在第一防滑齿32的作用下，第一摩擦环31的外侧与套管2的内壁之间的粘结作用更大。
78.作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的摩擦耗能器还包括中心管8、第三挡环43、第二防滑齿34以及浇筑通道11，其中，中心管8的两端分别套装在两组活动管1内；每组活动管1内均设置有两个第三挡环43，第三挡环43固定套设在中心管8上，两个第三挡环43、中心管8以及活动管1之间形成第三密封环腔；设置在第三密封环腔内，与中心管8固定连接的第二防滑齿34；设置在活动管1上，连通第三密封环腔的浇筑通道11。
79.砂浆或水泥混合物通过浇筑通道11进入到第三密封环腔内凝固成型，以形成第二摩擦环33，其中，由于第二防滑齿34设置在中心管8上，第二摩擦环33与中心管8之间的粘接作用更大，此时，只有当两组活动管1所受的作用力大于第一摩擦环31与活动管1的外壁之间的粘接力以及第二摩擦环33与活动管1之间的粘接力之和时，两组活动管1之间才会相对移动，由于设置有第一摩擦环31和第二摩擦环33，摩擦产生的热量更多，从而更好的减少结构物的动能，减小结构物的地震反应，减轻结构物的变形和破坏。
80.作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的摩擦耗能器，还包括：设置在活动管1的近端的第二端头板52，第二端头板52与中心管8之间滑动连接，第二端头板52与第三挡环43抵接以限位约束两组活动管1背向移动的位移；设置在活动管1的远端的第二限位环62，第二限位环62与第一摩擦环31抵接，以限位约束两组活动管1相向移动的位移。
81.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的摩擦耗能器还包括第二弹性件72，其中，第二弹性件72设置在两个第二端头板52之间、设置在第二限位环62和第一摩擦环31之间、设置在第三挡环43以及第二端头板52之间的第二弹性件72，将两组活动管1上的动能转化为克服第二弹性件72的弹性变形进行做功，进一步从而减少结构物的功能，减小结构物的地震反应，减轻结构物的变形和破坏。
82.在上述结构中，作为一种更加具体的实施方式，本发明实施例中的第二挡环42和第三挡环43的滑动部均设置有密封环44。
83.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的中心管8具体为
实心钢管，支撑性能更好。
84.为了更好地理解本技术中的摩擦耗能器，以下具体为第二种实施方式中的摩擦耗能器的制作方法，包括以下几个步骤：
85.步骤一：s1.1、在中心管8上套装第二端头板52；
86.s1.2、在中心管8上焊接第三挡环43以及第二防滑齿34，其中，焊接第三挡环43、焊接第二防滑齿34没有先后顺序，在第三挡环43上安装密封环44；
87.步骤二：s2.1、在中心管8的两端套装活动管1，调整活动管1的相对位置，使得活动管1上的浇筑通道11与第二密封环腔连通，焊接两组活动管1近端与第二端头板52；s2.2、通过浇筑通道向第三密封环腔内浇筑砂浆或水泥混合物以形成第二摩擦环33；
88.步骤三：s3.1、在套管2上的第二挡环42上安装有密封环44，并将套管2套装在两组活动管1上，以形成第二密封环腔；
89.s3.2、通过套管2上的第二浇筑部22向第二密封环腔内浇筑砂浆或水泥混合物以形成第一摩擦环31；
90.s3.3、在两组活动管的远端焊接第二限位环62。
91.在上述结构中，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的摩擦耗能器还包括连接器9，连接器9设置有两组，且两组连接器9分别设置在套管2的两端，其中，两组连接器9分别与两组活动管1的远端相连，通过连接器9将活动管1安装在建筑框架的对角上。通过连接器9进行安装，便于拆卸。
92.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。