[发明专利]一种位移相关的变刚度装置

说明书

本发明公布了一种位移相关的变刚度装置，包括有支撑块、预压缩弹簧、滚轮及轨道块，所述预压缩弹簧为两根，对称连接在支撑块的两端，预压缩弹簧的另一端通过连接杆连接有滚轮，滚轮与轨道块相接触，并能够在轨道块上滑动，预压缩弹簧的预压缩量确保滚轮一直被弹力压在轨道块上，轨道块固接在基础上。本发明通过滚轮在轨道上滚动所产生的变刚度力来改变结构刚度，达到控制结构振动的作用。支撑块通过螺栓连接上部结构，使上部结构与支撑块共同运动。轨道块固接在基础上，使滚轮在轨道上滑动时轨道固定不动。在变刚度装置工作过程中，弹簧始终垂直于支撑块于弹簧连接的平面。本发明具有自复位能力，构造简单、工作可靠。

技术领域

本发明涉及工程结构抗震技术领域，尤其是涉及一种位移相关的变刚度装置。

背景技术

近年来，结构振动控制已经成为工程抗震抗风领域最热门的减振技术之一。由于它的实用性和有效性，受到越来越多的关注。

结构控制方式主要包括被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。相比其他控制方式，被动控制以其构造简单可靠、无需外部能源和信号采集等特点获得广泛应用。绝大多数被动控制是通过在结构上安装被动耗能装置实现，这种做法会对结构产生附加刚度效应，这将引起结构的结构自振频率增大，受到的剪力增加。这种“以刚克刚”的控制方法，本质上与传统的增加截面尺寸的方法没有太大区别。在对主动控制的研究中，学者发现控制算法有时会给出与位移方向一致的控制力，即弱化了结构刚度，从而降低结构自振频率，增大结构阻尼比，达到减震的效果。被动变刚度装置能够根据需要强化或弱化结构刚度，通过合理的设计，可以达到更好的控制效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种位移相关的变刚度装置，在具有被动控制优势的前提下，还具有构造简单、残余变形小的优点，能提高建筑结构安全性能。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：

一种位移相关的变刚度装置，包括有支撑块、预压缩弹簧、滚轮及轨道块，所述预压缩弹簧为两根，对称连接在支撑块的两端，预压缩弹簧的另一端通过连接杆连接有滚轮，滚轮与轨道块相接触，并能够在轨道块上滑动，预压缩弹簧的预压缩量确保滚轮一直被弹力压在轨道块上，轨道块固接在基础上。

所述支撑块连接在需要减震的上部结构上。

所述支撑块通过螺栓固定在需要减震的上部结构上。

所述轨道块曲面为对称设计，中间部分为水平段，两段曲面段对称设置在水平段的两侧。

所述装置提供负刚度的取值范围为上部结构正刚度的0.55-0.75倍。

所述预压缩弹簧与上部结构位移方向垂直。

所述连接杆为T型。

所述连接杆为直角型。

本发明所具有的优点与有益效果是：

本发明一种位移相关的变刚度装置，具有如下结构：预压缩弹簧一端连接在支撑块上，另一端连接滚轮，滚轮与轨道块相接触，该结构中弹簧的预压缩量确保滚轮一直被弹力压在轨道块上，当上部结构与基础发生相对位移时，滚轮可以在轨道上滚动。由于轨道块固接在基础上，弹簧一端连接滚轮，另一端与上部结构固接，在此能够共同运动。本发明的变刚度装置通过滚轮在轨道上滚动所产生的负刚度力来降低结构刚度，起到隔振的作用。支撑块通过螺栓连接上部结构，使上部结构与支撑块共同运动。轨道块固接在基础上，使滚轮在轨道上滑动时轨道固定不动。在变刚度装置工作过程中，弹簧始终垂直于支撑块于弹簧连接的平面。本发明不仅具有被动控制的优势，而且还具有构造简单、残余变形小的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明一种位移相关的变刚度装置的俯视图；