[实用新型]自复位波纹变摩擦阻尼器

说明书

本实用新型公开了一种自复位波纹变摩擦阻尼器，主要包括内管、外管、摩擦组件、螺旋弹簧、碟形弹簧和相关组件。内管为钢材质实心圆管，中间部分管径增大。外管由两块带平板接头的半圆管组合而成，平板上有螺栓孔。内外管的中间部分为相互匹配的波纹段，在内外管的波纹段粘贴摩擦材料或加工摩擦面共同构成摩擦组件。螺旋弹簧轴向受压提供自复位能力。高强螺栓上增加碟形弹簧，径向提供自复位能力。该阻尼器具有变摩擦的特性，在中小震下摩擦力较小，位移行程较大，在大震下摩擦力急剧增大，位移行程减少，保证了不同地震状况下的耗能能力。该阻尼器与同类型阻尼器相比极限承载力更大，且耐久性好，使用范围广泛。

技术领域

本实用新型属于土木结构(包括摇摆结构、自复位结构和高层结构等)减振控制领域，涉及一种自复位波纹变摩擦阻尼器。

背景技术

目前常用的减振控制方法主要有被动控制、主动控制和半主动控制等，其中被动控制因为其构造简单、制造和维护成本低、应用最为广泛。常见的被动控制装置有摩擦阻尼器、金属阻尼器、黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器等。但是黏滞阻尼器工程上存在漏油问题，黏弹性阻尼器地震作用下抗疲劳能力差、耐久性差。

应我国提出的“韧性城乡”要求，可恢复功能结构将是一大趋势。目前可恢复功能结构主要使用预应力钢筋或形状记忆合金提供自复位能力，预应力钢筋存在极限弹性变形能力不足的问题，形状记忆合金性能受温度影响较大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种自复位波纹变摩擦阻尼器，该阻尼器具有双重自复位机制，在中小震下可以实现无损恢复，在大震下也具有很好的自复位能力；同时，该阻尼器具有变摩擦的特性，在中小震下摩擦力较小，位移行程较大，在大震下摩擦力急剧增大，位移行程减少，保证了不同地震状况下的耗能能力；摇摆结构在地震作用下位移较大，阻尼器承受荷载较大，该阻尼器可实现最大100吨的承载力，且耐久性好，使用范围广泛。

为了实现上述功能，本实用新型采用如下技术方案。

一种自复位波纹变摩擦阻尼器，包括内管、外管、摩擦组件、螺旋弹簧、第一法兰挡板、圆环接头、端盖板、第二法兰挡板、高强螺栓和碟形弹簧。其中，内管为钢材质实心圆管，中间部分管径增大。外管由两块带平板接头的半圆管组合而成，平板上有螺栓孔。内外管的中间部分为相互匹配的波纹段，且波纹段均设计为摩擦面，内管外摩擦面、外管内摩擦面和内外管之间粘贴的摩擦材料或加工摩擦面共同构成摩擦组件。内管的两端各套设有一个螺旋弹簧，螺旋弹簧一端与内管接触，另一端与法兰挡板接触。圆环接头包括一圆环部分和一连接部分，圆环部分设有连接孔，连接部分由螺纹与内管一端连接。第一法兰挡板由两个半圆法兰组成，由螺栓与外管圆形部分连接，其内径略大于内管外径，外径与外管外径一致，用于阻止螺旋弹簧移动。第二法兰挡板与第一法兰挡板原理一致，板厚增加，为内管提供位移空间。端盖板为两个半圆，分别与第二法兰挡板的两片法兰连接，两个半圆中心处各连接一接头，两接头不连接，允许产生径向位移。沿外管轴向均匀安装高强螺栓，使上下两半圆存在预压力，高强螺栓上增加碟形弹簧，使外管径向受力时上下半管之间能产生相对移动。

所述内管之中心轴线与外管之中心轴线重合，与螺旋弹簧和端盖板之中心轴线重合。

第二法兰挡板根据内管可能出现的位移进行加厚，给内管滑动空间。

摩擦组件由内管外摩擦面、外管内摩擦面和内外管之间的摩擦材料或加工成的摩擦面共同组成，形状为环状波纹式。波纹摩擦面分为平面和坡面，平面摩擦力由预紧力控制，平面摩擦时外管径向不发生位移；坡面摩擦力由地震力控制，坡面摩擦时外管两半圆径向发生位移。

调节高强螺栓预紧力可以改变初始摩擦力大小。

碟形弹簧在预紧力下处于压缩状态且仍然存在一定的压缩量，在外力消失后能提供回弹力。

螺旋弹簧始终处于压缩状态且内管两侧螺旋弹簧预压力相同，实现完全自复位。