[实用新型]变刚度耗能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及变刚度耗能装置，属于风振控制和抗震、减震技术领域。

背景技术

结构被动控制是国内外研究最早应用最多的一种振动控制方式。从目前的状况来看，结构被动控制在理论上和应用上都取得了很多成果。被动控制不需要外部能源，它的原理是在结构某些部位安装隔震或其他消能装置，通过自身耗能来降低地震反应的控制方式。由于被动控制具有造价低廉，构造简单，易于维护且无需外部能源支持等优点，在土木工程界得到了广泛的关注且广泛应用在实际工程中。

铅芯橡胶支座作为一种发展成熟的耗能减震技术，已经在国外许多工程实际中得到应用，在我国的应用也越来越广泛。结构在外激励作用下产生振动时，带动铅芯橡胶支座一起振动，铅芯橡胶支座相对运动产生能量耗散，从而达到减小振动反应的目的。

目前工程中使用的铅芯橡胶支座多为单个铅芯橡胶支座提供水平力，或者与其他形式阻尼器组合形成三维隔震。上述装置只能提供固定刚度的耗能，不能根据地震力的大小调节出力和根据不同地震烈度控制位移大小，工程应用不太方便。能否设计一种新型变刚度装置系统，使得结构在小震时刚度较大，装置能严格限制结构的位移，如在风振情况下结构不发生摆动；中震时刚度变小，结构通过一定位移振动耗能；大震时装置刚度再次变大，严格限制结构的位移，保证结构安全。如何设计一种变刚度耗能装置代替传统阻尼器、节省造价、方便快捷的实现变刚度的振动控制一直是一个工程难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对已有隔震技术存在的缺陷，提供一种变刚度耗能装置，使该装置能控制结构不同大小的振动，充分发挥装置的耗能作用。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种变刚度耗能装置，包括上部连接板、下部连接板、第一铅芯橡胶支座、第二铅芯橡胶支座、滑块和滑板；所述第二铅芯橡胶支座上端固定在上部连接板上，所述第二铅芯橡胶支座的下部内嵌固定所述滑块，所述滑板固定在下部连接板上，所述滑块置于滑板上，在重力作用下紧贴在一起；所述滑块和滑板在装置横向受力时能够相对滑动；在所述第二铅芯橡胶支座的左右两侧对称安装两个第一铅芯橡胶支座，所述第一铅芯橡胶支座的上下两端分别固定在上部连接板、下部连接板上。

所述滑块可选用聚四氟丙烯等材质；所述滑板可选用铝材等材质，表面经过特殊抛光处理，根据变刚度装置变换刚度需要而确定摩擦系数，使得侧向受力较大时滑块能滑动。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下实质性特点和进步：

本实用新型利用变刚度耗能装置，使结构不同大小的振动得到控制，充分发挥阻尼器的耗能作用，并且保证了在大震情况下的安全性。此变刚度耗能装置可以用于桥梁工程及建筑结构的振动控制。

附图说明

图1为变刚度耗能装置初始状态剖面示意图。

图2为变刚度耗能装置临界滑动状态剖面示意图。

图3为变刚度耗能装置临界碰撞状态剖面示意图。

图4变刚度耗能装置力学性能示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图说明如下：

如图1所示，一种变刚度耗能装置，包括上部连接板1、下部连接板2、第一铅芯橡胶支座3、第二铅芯橡胶支座4、滑块5和滑板6；所述第二铅芯橡胶支座4上端固定在上部连接板1上，所述第二铅芯橡胶支座4的下部内嵌固定所述滑块5，所述滑板6固定在下部连接板2上，所述滑块5置于滑板6上，在重力作用下紧贴在一起；所述滑块5和滑板6在装置横向受力时能够相对滑动；在所述第二铅芯橡胶支座4的左右两侧对称安装两个第一铅芯橡胶支座3，所述第一铅芯橡胶支座3的上下两端分别固定在上部连接板1、下部连接板2上。

如图2所示，地震或振动较小时，上部连接板与下部连接板的位移相对较小，上部连接板1受力时产生侧向位移，带动第一铅芯橡胶支座3，第二铅芯橡胶支座4下部的滑块5此时受力小于最大静摩擦力，滑块5静止，第二铅芯橡胶支座4上下产生侧向位移差，假设第一铅芯橡胶支座3刚度为 k₁、第二铅芯橡胶支座4刚度为k₂，则此时变刚度耗能装置刚度K₁=2k₁+ k₂。地震或振动适中时，上部连接板与下部连接板发生相对适中的位移，第二铅芯橡胶支座4下部滑块5此时受力大于最大静摩擦力，滑块5相对于滑板6滑动，第二铅芯橡胶支座4上下无侧向位移差，第二铅芯橡胶支座4随滑块5产生平动，此时第二铅芯橡胶支座4不耗能，则此时变刚度耗能装置刚度K₂=2k₁。