[实用新型]一种基于可变摩擦力和多阶段耗能的阻尼器及梁柱节点

说明书

实用新型提供一种基于可变摩擦力和多阶段耗能的阻尼器及梁柱节点。该阻尼器包括分离式外套筒、活塞内筒、垫块、摩擦板、竖向SMA螺栓、水平SMA棒、导轨滑块、端板和带铰连接板。所述活塞内筒穿入外套筒中。所述固定摩擦块、上方垫块和下方垫块设置在外套筒的内腔中。所述活塞内筒的伸出端焊接有带铰连接板。所述若干水平SMA棒设置在活塞内筒和外套筒之间的间隙中。水平SMA棒的两端穿过端板Ⅰ和端板Ⅱ的锚固孔并通过锚具与端板Ⅰ或端板Ⅱ连接。该阻尼器呈现显著的耗能时序，阻尼器呈现出显著的多耗能阶段特征并具备自复位能力。地震后，在水平SMA棒的恢复力作用下，阻尼器可以恢复到接近初始状态，大大降低结构因残余变形而造成的修复成本和难度。

技术领域

本实用新型涉及结构工程领域，特别涉及一种基于可变摩擦力和多阶段耗能的阻尼器。

背景技术

摩擦阻尼是一类常见稳定高效可重复的的阻尼方式，被广泛用于结构工程领域的振动控制中。摩擦阻尼一般包括具有一定摩擦系数的摩擦面和一定的预压力，外力需要克服静摩擦后便可驱动摩擦面相对滑动。对于常见的摩擦装置而言，一旦设计好，其提供的摩擦力或阻尼是恒定的，即：此类摩擦阻尼在滞回曲线上呈现出矩形。但此类阻尼在工作中会有很多待完善之处。比如摩擦装置一旦静摩擦力克服后此类阻尼器就呈现零刚度滑移状态。

然而，在结构应用中更期待的阻尼装置在加载中应呈现出线性增加趋势，即：阻尼器始终为构件或节点或结构贡献一定的刚度，这也能使得加固的结构更加适用于不同震级下的地震作用，即：使得结构对强弱振均可敏感从而更好的振动控制和耗能。目前，也有一些对于变摩擦阻尼的研究。基本原理均是改变摩擦面之间的正应力来改变摩擦力的大小。具体做法因设计者构造而定。有些研究者基于交叉学科提出在摩擦装置中增加半控制元件，如电磁和压电元件，通过改变电流大小进而调节摩擦力；也有基于传统地机械式运动，在运动过程中直接改变正压力从而实现摩擦力持续增加。而后者通常基于摩擦面为曲面或者斜面摩擦机制实现滑动过程中的正应力线性或者非线性增加。但上述的变摩擦机制也存在一个问题，如线性增加的摩擦装置，确定摩擦板滑动后刚度的主要参数为连接摩擦板高强螺栓所需的碟簧刚度。而碟簧刚度在整个受力过程中为恒定值，所以加载初期(对应中震以下)期待的高刚度碟簧未必适合加载后期(对应中震以上)，尤其当加载后期期待整个体系的刚度通过锐减的方式来延长体系的自振周期进而降低地震响应时。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于可变摩擦力和多阶段耗能的阻尼器及梁柱节点，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种基于可变摩擦力和多阶段耗能的阻尼器，包括外套筒、活塞内筒、两个摩擦组件、若干竖向SMA螺杆和若干水平SMA棒。

所述活塞内筒整体为矩形管。所述活塞内筒上下表面分别布置有上方垫块和下方垫块。所述上方垫块和下方垫块相背一侧分别设置有一个摩擦组件，形成上方摩擦组件和下方摩擦组件。所述摩擦组件包括固定摩擦块和竖向可滑动摩擦块。所述固定摩擦块与垫块固定连接。所述固定摩擦块和竖向可滑动摩擦块在接触面处齿合。所述上方垫块、下方垫块和固定摩擦块上设置有供竖向SMA螺杆穿过的腰型孔。所述竖向可滑动摩擦块上设置有供竖向SMA螺杆穿过的圆孔。所述竖向SMA螺杆依次贯穿上方摩擦组件、上方垫块、活塞内筒、下方垫块和下方摩擦组件。所述竖向SMA螺杆的上下两端以螺母紧固。所述活塞内筒的侧壁上还设置有导轨滑块Ⅰ和导轨滑块Ⅱ。所述导轨滑块Ⅰ和导轨滑块Ⅱ的尺寸与外套筒的内腔尺寸相匹配。