杆式负刚度装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于建筑工程减震技术的负刚度结构振动控制领域，提供一种杆式负刚度装置，包括H型钢外板、槽钢内板、滑轮导杆、钢绞线、槽钢滑轮等，利用槽钢滑轮与圆弧轨道板将预应力钢绞线的预拉力转化为水平输出力。当滑轮导杆处于圆弧轨道板的圆弧最高点时预拉力贮存于钢绞线中。当在H型钢外板端部施加位移激励时，H型钢外板向外伸出，此时滑轮导杆朝着圆弧轨道板的最低点运动，预应力钢绞线的预拉力释放，H型钢外板向位移激励方向运动产生与位移激励方向相同的作用力，进而为结构提供负刚度。本装置以布置斜支撑的方式布置在结构中，通过为结构提供负刚度而减小结构的刚度，从而实现结构的振动控制。

Rod negative stiffness device

【技术实现步骤摘要】
杆式负刚度装置
本专利技术涉及建筑工程技术的新型结构振动控制领域，特别是涉及一种杆式负刚度装置。
技术介绍
负刚度装置主要应用于机械装置的隔振中，在建筑结构抗震领域很少应用。负刚度装置在新型建筑结构隔振领域是一种新型构件。目前已提出的负刚度装置主要有弹簧式负刚度装置和电磁型负刚度装置，但是弹簧式负刚度装置是一种能提供负刚度的大吨位装置，但是位移行程不足，且占地面积大，布置不灵活；电磁型负刚度装置有较大的位移行程但是吨位不足，难以适应结构安装需要。此外最适用于结构安装的负刚度构件形式是杆式构件，但是目前没有能提供负刚度的大吨位大行程杆式负刚度装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种加工简单、成本较低、能提供可变负刚度的大吨位大行程杆式负刚度装置。为了实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案：一种杆式负刚度装置，包括H型钢外板、槽钢内板、滑轮导杆、钢绞线、槽钢滑轮、支座滑轮、轨道端板；所述H型钢外板的腹板的上下两侧各设置一个槽钢内板，所述H型钢外板的前后翼缘的内侧安装有成对设置的外凸的圆弧约束板，所述圆弧约束板分别位于所述槽钢内板的前后两侧，并夹紧所述槽钢内板；所述槽钢内板的前后翼缘外侧安装有若干对称设置的槽钢滑轮，每个槽钢滑轮分别与一根钢绞线对应，且所述钢绞线紧压在所述槽钢滑轮上；所述H型钢外板的左右两端均设置有加劲肋，所述钢绞线的两端分别锚固于所述H型钢外板的左右两端的加劲肋上，并具有一定的预应力且用锚固端头固定；所述H型钢外板的腹板的上下两端均安装有若干圆弧轨道板，且所述圆弧轨道板的圆心均朝向所述H型钢外板的腹板；所述槽钢内板的腹板与两翼缘之间构成沿所述槽钢内板长度方向的凹槽，位于上方的槽钢内板为上凹槽型，位于下方的槽钢内板为下凹槽型；所述槽钢内板的腹板在背离凹槽的一面均设置有与所述圆弧轨道板的位置相对应、数量相等的滑轮导杆；所述滑轮导杆均包括导杆滑轮和竖向连杆；所述竖向连杆固定在所述槽钢内板的腹板上，所述导杆滑轮转动连接在所述竖向连杆上，并与对应的所述圆弧轨道板接触；所述槽钢内板的右端各自采用一个转动轴分别与两个支座滑轮转动连接；所述两个支座滑轮前后并列设置，并分别与所述轨道端板纵向滑动连接。进一步，所述加劲肋在所述H型钢外板的左右两端各设置有一组，每组加劲肋均包括两个左右并列设置的加劲肋，两个左右并列设置的加劲肋之间均设置有若干分别位于所述H型钢外板的腹板的上下两侧的圆筒支撑；同时，所述加劲肋上均设有开孔，所述圆筒支撑的两端分别插入两个左右并列设置的加劲肋的开孔中。进一步，所述H型钢外板的前后翼缘之间还通过螺杆和螺母连接；所述螺杆的两端分别穿过所述H型钢外板的前后翼缘，且其两端部在所述H型钢外板的前后翼缘外侧分别采用所述螺母紧固。进一步，所述H型钢外板左端部焊接有上下两个锚地端板，所述锚地端板采用锚地螺栓与结构的连接构件连接。本专利技术在隔振层平面对角布置，一端连接顶角一端连接底角。当隔振层发生层间位移时，钢绞线的预拉力转化为与位移方向相同的力，为结构提供负刚度，减小隔振层的刚度，从而减小上部结构的地震响应。本专利技术的技术特点在于，利用槽钢滑轮与圆弧轨道板将预应力钢绞线的预拉力转化为水平输出力。当滑轮导杆处于圆弧轨道板的圆弧最高点时钢绞线中的预拉力最大，钢绞线作用的槽钢滑轮上的竖向合力与滑轮导杆上的压力平衡。当在H型钢外板端部施加位移激励时，H型钢外板向外伸出，此时滑轮导杆朝着圆弧轨道板的最低点运动，钢绞线中的预拉力释放，推动H型钢外板进一步向位移激励方向运动即产生了作用力，进而为结构提供负刚度。此时，两块槽钢内板由于变形协调的影响，会向中间移动，同时钢绞线的预应力会损失。且由于，支座滑轮和轨道端板的设置，两个槽钢内板仅仅会发生竖向相对运动而不发生水平相对运动。与现有技术相比，本专利技术有以下优势：(1)本专利技术通过槽钢滑轮与H型钢特制圆弧轨道板将预应力钢绞线的预拉力转化为输出力，可以通过调节钢绞线的预应力来改变最大输出力的大小，为结构提供很大的作用力。(2)利用简单易得的H型钢和槽钢的组合，实现了杆式负刚度装置的实现，减小了装置所占的体积，布置灵活且经济。(3)且该装置通过滑轮与滑轮导轨组合实现了在提供较大负刚度的同时满足大位移行程要求。附图说明图1a显示为本专利技术实施例提供的杆式负刚度装置的示意图。图1b显示为本专利技术实施例提供的杆式负刚度装置的俯视图。图1c显示为图1b的1-1截面的剖面图。图1d显示为图1b的2-2截面的剖面图。图1e显示为本专利技术实施例提供的杆式负刚度装置的的左视图。图2a显示为本专利技术实施例提供的H型钢外板的示意图。图2b显示为本专利技术实施例提供的H型钢外板的俯视图。图2c显示为图2b的3-3截面的剖面图。图2d显示为图2b的4-4截面的剖面图。图2e显示为本专利技术实施例提供的H型钢外板的左视图。图2f显示为图2e所示圆筒支撑的左视图。图2g显示为图2e所示圆筒支撑的正视图。图2h显示为图2e所示锚地端板的正视图。图3a显示为本专利技术实施例提供的槽钢内板的示意图。图3b显示为本专利技术实施例提供的槽钢内板的俯视图。图3c显示为本专利技术实施例提供的槽钢内板的左视图。图3d显示为图3b的5-5截面的剖面图。图3e显示为图3a所示轨道端板的示意图。附图标记说明1H型钢外板，2槽钢内板，201加劲肋，202圆弧轨道板，203圆弧约束板，204螺帽，205螺杆，206横向加劲肋，207竖向加劲肋，208锚地端板，209锚地螺栓，210圆筒支撑，211锚固端头，3滑轮导杆，301封口板，302轨道板，303端板，304无摩擦材料，305滚珠滑轮，306固定板，4钢绞线，5槽钢滑轮，6支座滑轮，7轨道端板。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“一”、“两”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。鉴于现有的负刚度装置无法同时满足大行程与大输出力的要求，且价格昂贵，空间布置不灵活的问题。本专利技术利用H型钢外板腹板上的圆弧轨道板与槽钢内钢板上的滑轮导杆实现了将预拉力钢绞线的预拉力转化为输出力。通过简单易得的H型钢和槽钢实现了杆式负刚度装置的实现，使其布置灵活，占用体积小，经济性高。该装置可以在提供很大的负刚度的同时满足大位移行程要求。以下将通过具体实施例来对本专利技术的杆式负刚度装置进行详细说明。如图1a至图3e所示，一种杆式负刚度装置，包括H型钢外板1、槽钢内板2、滑轮导杆3、钢绞线4、槽钢滑轮5、支座滑轮6、轨道端板7。其中，H型钢外板1包括前后并列设置的两翼缘，及垂直连接于前述两翼板之间的水平设置的腹板。进一步，H型钢外板1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杆式负刚度装置，其特征在于：包括H型钢外板(1)、槽钢内板(2)、滑轮导杆(3)、钢绞线(4)、槽钢滑轮(5)、支座滑轮(6)、轨道端板(7)；所述H型钢外板(1)的腹板的上下两侧各设置一个槽钢内板(2)，所述H型钢外板(1)的前后翼缘的内侧安装有成对设置的外凸的圆弧约束板(203)，所述圆弧约束板(203)分别位于所述槽钢内板(2)的前后两侧，并夹紧所述槽钢内板(2)；所述槽钢内板(2)的前后翼缘外侧安装有若干对称设置的槽钢滑轮(5)，每个槽钢滑轮(5)分别与一根钢绞线(4)对应，且所述钢绞线(4)紧压在所述槽钢滑轮(5)上；所述H型钢外板(1)的左右两端均设置有加劲肋，所述钢绞线(4)的两端分别锚固于所述H型钢外板(1)的左右两端的加劲肋上，并施加预拉应力且用锚固端头(211)固定；所述H型钢外板(1)的腹板的上下两端均安装有若干圆弧轨道板(202)，且所述圆弧轨道板(202)的圆心均朝向所述H型钢外板(1)的腹板；所述槽钢内板(2)的腹板与两翼缘之间构成沿所述槽钢内板(2)长度方向的凹槽，位于上方的槽钢内板(2)为上凹槽型，位于下方的槽钢内板(2)为下凹槽型；所述槽钢内板(2)的腹板在背离凹槽的一面均设置有与所述圆弧轨道板(202)的位置相对应、数量相等的滑轮导杆(3)；所述滑轮导杆(3)均包括导杆滑轮和竖向连杆；所述竖向连杆固定在所述槽钢内板(2)的腹板上，所述导杆滑轮转动连接在所述竖向连杆上，并与对应的所述圆弧轨道板(202)接触；所述槽钢内板(2)的右端各自采用一个转动轴分别与两个支座滑轮(6)转动连接；所述两个支座滑轮(6)前后并列设置，并分别与所述轨道端板(7)纵向滑动连接。...

【技术特征摘要】
1.一种杆式负刚度装置，其特征在于：包括H型钢外板(1)、槽钢内板(2)、滑轮导杆(3)、钢绞线(4)、槽钢滑轮(5)、支座滑轮(6)、轨道端板(7)；所述H型钢外板(1)的腹板的上下两侧各设置一个槽钢内板(2)，所述H型钢外板(1)的前后翼缘的内侧安装有成对设置的外凸的圆弧约束板(203)，所述圆弧约束板(203)分别位于所述槽钢内板(2)的前后两侧，并夹紧所述槽钢内板(2)；所述槽钢内板(2)的前后翼缘外侧安装有若干对称设置的槽钢滑轮(5)，每个槽钢滑轮(5)分别与一根钢绞线(4)对应，且所述钢绞线(4)紧压在所述槽钢滑轮(5)上；所述H型钢外板(1)的左右两端均设置有加劲肋，所述钢绞线(4)的两端分别锚固于所述H型钢外板(1)的左右两端的加劲肋上，并施加预拉应力且用锚固端头(211)固定；所述H型钢外板(1)的腹板的上下两端均安装有若干圆弧轨道板(202)，且所述圆弧轨道板(202)的圆心均朝向所述H型钢外板(1)的腹板；所述槽钢内板(2)的腹板与两翼缘之间构成沿所述槽钢内板(2)长度方向的凹槽，位于上方的槽钢内板(2)为上凹槽型，位于下方的槽钢内板(2)为下凹槽型；所述槽钢内板(2)的腹板在背离凹槽的一面均设置有与所述圆弧轨道板(202)的位置相对应、数量相等的滑轮导杆(3)；所述滑轮导杆(3)均包括导杆滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞飞，王萌，杨嘉琦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31