[发明专利]一种基于SMA自复位滑动摩擦阻尼器

说明书

本发明公开了一种基于SMA自复位滑动摩擦阻尼器，使用SMA螺栓将盖板和中心夹板螺栓连接，通过盖板和中心夹板上的斜面设计，使阻尼器受压或受拉时，中心夹板向内或向外水平滑动，斜面带动盖板外移，从而使SMA螺栓受拉。阻尼器的耗能能力由两部分组成，斜面间摩擦力耗能和SMA螺栓变形耗能。通过设计时调整斜面倾角角度大小，改变阻尼器的变形大小和SMA螺栓受拉变形大小两者之间的比例关系，从而实现位移的放大。阻尼器变形过程中，除SMA螺栓外其他构件均处于弹性阶段，而SMA螺栓由于SMA材料本身独特的超弹性，在阻尼器加载及卸载过程中不会存在残余变形。通过对SMA螺栓施加预紧力，可以使该阻尼器具有较高初始刚度。

技术领域

本发明涉及一种基于SMA(形状记忆合金)自复位滑动摩擦阻尼器，本发明属于土木工程的结构消能减震技术领域。

背景技术

地震对于土木工程具有极大的破坏力，如何提高土木工程的抗震能力，是现代土木工程发展的重要挑战。随着近年来地震灾害频发，在建筑工程建设中对建筑物的抗震能力提出了新的要求。传统的建筑抗震结构通过建筑自身构件的变形来消耗地震能量，然而，这会对建筑物自身结构造成永久性的破坏，造成严重的经济损失。通过在建筑结构中加入阻尼器构件，利用阻尼器而不是结构本身作为消能元件，对于提升建筑物的整体抗震性能具有重要作用。

摩擦阻尼器作为一种耗能装置，因其构造简单、耗能能力强等优点而具有广泛的应用前景。但是，普通的摩擦阻尼器本身并不具有自复位能力，即卸载后具有残余变形。这就使得地震发生后，建筑结构并不能恢复到初始位置。为了使摩擦阻尼器具有自复位能力，需要使用额外的自复位系统，常见的例如预应力钢绞线。这存在着一些缺点，例如：预应力的张拉程度不易控制；应力损失和松弛问题；预应力钢绞线本身不具有耗能能力等。为解决摩擦阻尼器的自复位问题，同时避免使用预应力造成的各种缺点，本发明提出一种基于SMA自复位滑动摩擦阻尼器，通过构件之间特殊的斜面设计和SMA螺栓实现自复位；同时，利用摩擦耗能和SMA螺栓变形耗能来实现阻尼器更强的耗能能力。

发明内容

为了推广摩擦阻尼器的实际应用，使摩擦阻尼器具有更强耗能能力的同时具有自复位能力，本发明提出了一种新型的摩擦阻尼器，该阻尼器本身具有自复位能力，同时该阻尼器相较于只通过摩擦耗能的阻尼器，具有更好的耗能能力。

本发明使用SMA螺栓将盖板和中心夹板螺栓连接，通过盖板和中心夹板上的斜面设计，使阻尼器受压或受拉时，中心夹板向内或向外水平滑动，斜面带动盖板外移，从而使SMA螺栓受拉。阻尼器的耗能能力由两部分组成：斜面间摩擦力耗能和SMA螺栓变形耗能。同时，通过设计时调整斜面倾角角度大小，可以改变阻尼器的变形大小和SMA螺栓受拉变形大小两者之间的比例关系，从而实现位移的放大，即阻尼器的变形能力强于SMA螺栓本身的变形能力。

阻尼器变形过程中，除SMA螺栓外其他构件均处于弹性阶段，而SMA螺栓由于SMA材料本身独特的超弹性，在阻尼器加载及卸载过程中不会存在残余变形。这使得阻尼器具有自复位的能力。同时，通过对SMA螺栓施加预紧力，使该阻尼器具有较高初始刚度。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种基于SMA自复位滑动摩擦阻尼器，主要包括SMA螺栓(1)、盖板(2)、中心夹板(3)和螺母(4)。盖板(2)一侧加工有第二斜面(10)，中心夹板(3)两侧均加工有第一斜面(8)。盖板(2)上开有螺栓孔(11)。中心夹板(3)上开有槽孔(9)，槽孔(9)的槽长方向与阻尼器变形方向平行；当阻尼器受压或受拉时，中心夹板(3)能够自由滑动而不会接触SMA螺栓(1)。盖板(2)和中心夹板(3)用SMA螺栓(1)连接。盖板(2)的第二斜面(10)与中心夹板(3)的第一斜面(8)倾角度数、长度均相等，装配时，盖板(2)的第二斜面(10)与中心夹板(3)的第一斜面(8)相对应，并通过SMA螺栓(1)相连接。