一种拉压出位摩擦耗能器制造技术

本发明专利技术公开了一种拉压出位摩擦耗能器，包括上下对称布置的两个盖板、夹在两个盖板之间左右对称布置的两个驱板、夹在盖板与驱板之间上下左右对称布置的四个拉伸摩擦块和四个压缩摩擦块、上下左右前后对称布置用于拉结摩擦块与盖板的十六个复位弹簧、穿过上下盖板前后左右对称布置的八个约束螺栓结构、上下左右前后对称布置套接在约束螺栓上的十六个碟簧组成。该耗能器可实现只在拉伸出位和压缩出位过程中耗能、而在拉伸复位和压缩复位过程中均不提供力响应的技术目标；该耗能器不需专门的复位组件；该耗能器可实现充分的工作位移量；该耗能器构造简单、控制简便、应用方便。应用方便。应用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种拉压出位摩擦耗能器


[0001]本专利技术涉及一种摩擦耗能器，尤其涉及一种适用于建筑工程
的拉压出位摩擦耗能器。

技术介绍

[0002]地震灾害是土木工程结构面临的主要灾害之一，当前，减小结构地震损害的一个主要技术路径是采用耗能减震技术。结构的耗能减震技术已经发展了几十年，主要技术思路是在结构的适当部位设置延性耗能钢筋或型钢、摩擦耗能器、黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器等。其中，黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器造价较高、长期性能控制难度较大，应用范围相对较小。
[0003]延性耗能钢筋或型钢主要用于混凝土结构的耗能减震方案，这种方案是利用钢筋或型钢在大震时的塑性屈服耗散地震能量，存在的不足是耗能过程会引起钢筋或型钢发生冷作硬化而使耗能能力逐渐退化，同时会使钢筋或型钢产生不可逆的严重损伤而导致整个结构失效。
[0004]摩擦耗能器是利用材料的摩擦将地震输入的机械能转化为热能，这种耗能方案的构造简单、造价低、耗能效果好、对耗能器件的损伤轻微(基本不影响继续使用)，是一种性价比很高的耗能方案。
[0005]但传统的摩擦耗能器属于拉压全程耗能器，虽然耗能效果好，但复位却十分困难，从而导致结构震后残余损伤和变形很大，修复难度大、造价高；近年来发展起来的自复位耗能器(包括摩擦耗能器)虽然旨在解决震后复位问题，但复位弹性组件(如高强钢绞线、FRP筋、形状记忆合金丝等)的弹性变形能力有限，往往很难满足地震变形需求，且本身刚度和恢复力过大，导致地震变形过程中大量能量转换为其弹性势能而未被耗散，从而导致整体耗能效果欠佳。
[0006]因此，从更佳的抗震性能角度出发，需要耗能器在地震出位过程中具有良好的阻力和耗能能力，从而限制结构出位并有效耗散地震能量；而在地震复位过程中又尽可能没有阻力(当然也没有耗能)，从而在整体结构弹性驱使下轻松复位。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术的目的是要克服现有技术中存在的不足之处，提供一种构造简单、应用方便、出位耗能、复位自由、兼顾优异耗能和复位效果的新型拉压出位摩擦耗能器。
[0008]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种拉压出位摩擦耗能器，包括两个盖板、两个驱板和两组摩擦块组，两个盖板上下对称布置，两个驱板左右对称布置在两个盖板内，每组摩擦块组包括上下左右对称布置在两个盖板内的四个摩擦块；
[0010]所述盖板包括一个基板，在基板的内侧面设置有两个限位外键、两个限位腹板、两个限位内键和一个限位中键，限位中键设置在基板的中间位置，两个限位外键、两个限位腹
板和两个限位内键均左右对称设置在限位中键的左右两侧；在限位中键的同一侧，限位腹板位于限位外键和限位内键的中间，且限位外键设置在基板的端部；限位腹板为横截面为梯形的四棱柱结构，梯形的下底边所在的侧面贴合基板设置；限位腹板的斜面与相邻的限位外键或限位内键形成的梯形空间均称为寓槽；
[0011]所述驱板包括两块拼接成T型结构的钢板，向两侧延伸的一块钢板称为翼板，另一块钢板称为腹板，腹板的厚度不一；腹板中间部分的厚度较厚，其上下两个表面称为工作面；腹板两侧部分的厚度相等且较薄，靠近翼板部分的上下两个表面称为伸长顺应面，远离翼板部分的上下两个表面称为缩短顺应面，工作面和缩短顺应面之间通过伸长过渡坡过渡，工作面和伸长顺应面之间通过缩短过渡坡过渡；
[0012]所述摩擦块为七棱柱结构，两个端面分别称为前端面和后端面，七个侧面依次称为座底面、右斜面、右侧面、小斜坡、摩擦面、左斜面和左侧面，座底面与摩擦面平行(也包括趋于平行的情况)，摩擦面左边线在座底面上的投影位于座底面右边线的右侧且彼此趋近；靠近限位中键的四个摩擦块称为压缩摩擦块，远离限位中键的四个摩擦块称为拉伸摩擦块；
[0013]所述驱板横置在上下两个盖板之间，限位内键和限位中键构成对翼板的限位结构，腹板向远离限位中键的方向延伸；摩擦块设置在腹板和基板的内侧面形成的空间内，在驱板自然位置，座底面无应力接触寓槽底面，摩擦面无应力接触伸长顺应面或缩短顺应面，小斜坡无应力接触伸长过渡坡或缩短过渡坡，左侧面无应力接触限位外键或限位内键，右斜面与限位腹板的斜面存在夹角，夹角能够保证摩擦块反向卸载转动时所需要的自然转动空间；
[0014]在基板上前后左右对称设置八个螺孔，每个寓槽前后两侧各分布一个螺孔，通过八个约束螺栓结构连接上下两块基板；所述约束螺栓结构包括一个螺杆、两个加载螺帽和两个限位螺帽，螺杆贯穿上下两块基板对应的螺孔，限位螺帽贴合基板内侧面安装在螺杆上，在螺杆上套设一组碟簧，通过加载螺帽将碟簧限制在基板外侧面和加载螺帽之间。
[0015]优选的，摩擦块的前端面和后端面各通过一个复位弹簧与基板连接，复位弹簧在摩擦块上的连接点位于左侧面和座底面形成的夹角区域，复位弹簧在基板上的连接点在摩擦块所接触的限位外键或限位内键正对的区域。
[0016]本案通过八个约束螺栓结构将两个盖板、两个驱板和两组摩擦块组合成一个整体结构，使得驱板能够相对于两个盖板发生一定的伸缩移动，在驱板发生相对于自然位置出位移动的过程中，通过摩擦块和驱板工作面的挤压摩擦达到耗能的目的；出位后，当驱板发生向着自然位置复位移动的过程中，摩擦块发生反向卸载转动，因而与驱板工作面的挤压摩擦消失，从而达到自由复位的目的。本案中设计的碟簧也使得整体结构的耗能效果便于控制。当摩擦块处在伸长或缩短顺应面与限位腹板之间时，复位弹簧会让摩擦块从卸载位态发生回归自然位置的转动。
[0017]优选的，沿基板前后方向(即沿基板的宽度方向)，限位外键、限位腹板、限位内键和限位中键的长度相等且小于基板前后方向的宽度；该设计能够避免不必要的材料支出，让整个耗能器的结构更加简单和整齐，方便安装和使用。
[0018]优选的，所述基板为矩形钢板，限位腹板由一块矩形平面钢板两端对称各切掉一个三棱柱而成，以保证限位腹板的韧性，限位外键、限位内键和限位中键均为矩形四棱柱结
构。
[0019]优选的，沿基板前后方向(即沿基板的宽度方向)，驱板的腹板和翼板的宽度与限位腹板的长度相等；该设计能够避免不必要的材料支出，让整个耗能器的结构更加简单和整齐，方便安装和使用。
[0020]优选的，所述驱板移动到翼板与限位内键接触时，或拉伸摩擦块的右斜面刚转动到与限位腹板的斜面接触时，拉伸摩擦块的摩擦面移动到腹板的工作面对应区域；所述驱板移动到翼板与限位中键接触时，或压缩摩擦块的右斜面刚转动到与限位腹板的斜面接触时，压缩摩擦块的摩擦面移动到腹板的工作面对应区域；通过对整个耗能器结构材料和尺寸的设计，能够控制耗能器能够承受的位移幅度和轴力。
[0021]有益效果：本专利技术提供的拉压出位摩擦耗能器，相对于现有技术，具有如下优势：1、在地震出位过程中具有良好的阻力和耗能能力，能够限制结构出位并有效耗散地震能量；同时，本案的耗能器在地震复位过程中没有阻力，因而在整体结构弹性驱使下可以轻松复位；2、本案的耗能器构造更加简单、技术参数控制更加便捷；3、本案的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉压出位摩擦耗能器，其特征在于：包括两个盖板(1)、两个驱板(2)和两组摩擦块组，两个盖板(1)上下对称布置，两个驱板(2)左右对称布置在两个盖板(1)内，每组摩擦块组包括上下左右对称布置在两个盖板(1)内的四个摩擦块(3)；所述盖板(1)包括一个基板(1
‑
1)，在基板(1
‑
1)的内侧面设置有两个限位外键(1
‑3‑
1)、两个限位腹板(1
‑
2)、两个限位内键(1
‑3‑
2)和一个限位中键(1
‑
4)，限位中键(1
‑
4)设置在基板(1
‑
1)的中间位置，两个限位外键(1
‑3‑
1)、两个限位腹板(1
‑
2)和两个限位内键(1
‑3‑
2)均左右对称设置在限位中键(1
‑
4)的左右两侧；在限位中键(1
‑
4)的同一侧，限位腹板(1
‑
2)位于限位外键(1
‑3‑
1)和限位内键(1
‑3‑
2)的中间，且限位外键(1
‑3‑
1)设置在基板(1
‑
1)的端部；限位腹板(1
‑
2)为横截面为梯形的四棱柱结构，梯形的下底边所在的侧面贴合基板(1
‑
1)设置；限位腹板(1
‑
2)的斜面与相邻的限位外键(1
‑3‑
1)或限位内键(1
‑3‑
2)形成的梯形空间均称为寓槽(1
‑
5)；所述驱板(2)包括两块拼接成T型结构的钢板，向两侧延伸的一块钢板称为翼板，另一块钢板称为腹板，腹板的厚度不一；腹板中间部分的厚度较厚，其上下两个表面称为工作面(2
‑
2)；腹板两侧部分的厚度相等且较薄，靠近翼板部分的上下两个表面称为伸长顺应面(2
‑1‑
1)，远离翼板部分的上下两个表面称为缩短顺应面(2
‑1‑
2)，工作面(2
‑
2)和缩短顺应面(2
‑1‑
2)之间通过伸长过渡坡(2
‑3‑
1)过渡，工作面(2
‑
2)和伸长顺应面(2
‑1‑
1)之间通过缩短过渡坡(2
‑3‑
2)过渡；所述摩擦块(3)为七棱柱结构，两个端面分别称为前端面和后端面，七个侧面依次称为座底面(3
‑
1)、右斜面(3
‑
2)、右侧面(3
‑
3)、小斜坡(3
‑
4)、摩擦面(3
‑
5)、左斜面(3
‑
6)和左侧面(3
‑
7)，座底面(3
‑
1)与摩擦面(3
‑
5)平行，摩擦面(3
‑
5)左边线在座底面(3
‑
1)上的投影位于座底面(3
‑
1)右边线的右侧；靠近限位中键(1
‑
4)的四个摩擦块(3)称为压缩摩擦块，远离限位中键(1
‑
4)的四个摩擦块(3)称为拉伸摩擦块；所述驱板(2)横置在上下两个盖板(1)之间，限位内键(1
‑3‑
2)和限位中键(1
‑
4)构成对翼板的限位结构，腹板向远离限位中键(1
‑
4)的方向延伸；摩擦块(3)设置在腹板和基板(1
‑
1)的内侧面形成的空间内，在驱板(2)自然位置，座底面(3
‑
1)无应力接触寓槽(1
‑
5)底面，摩擦面(3
‑
5)无应力接触伸长顺应面(2
‑1‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李富民，王政元，贾笑岩，方渝钰，任根立，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：