本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)保護(hù)，涉及一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要依靠提高結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度、剛度和延性來(lái)提高其抗震能力，即在地震中通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和破壞來(lái)耗散地震能量并抵御地震作用。通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性變形來(lái)耗散地震能量，則不可避免地會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)震后出現(xiàn)較大的殘余變形，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用及修復(fù)，易造成極大的經(jīng)濟(jì)損失與資源浪費(fèi)。自復(fù)位結(jié)構(gòu)能夠有效減小結(jié)構(gòu)震后的殘余變形。

2、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震方法是一種通過(guò)“硬碰硬”來(lái)抗震的被動(dòng)消極的抗震方法。而負(fù)剛度裝置能夠不附加或降低結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)自振頻率，控制加速度反應(yīng)，減小上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。本發(fā)明正是基于此而提出的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了提供一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，可實(shí)現(xiàn)完全自復(fù)位，且能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)剛度效果等。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，包括：

4、分別連接不同結(jié)構(gòu)件的第一端頭和第二端頭；

5、與所述第一端頭固定連接的自復(fù)位粘滯機(jī)構(gòu)，其包括外筒，設(shè)置在所述外筒內(nèi)的第一連接頭、主筒、環(huán)形彈簧、第二連接頭、第一活塞桿和第二活塞桿，所述環(huán)形彈簧布置在所述主筒與外筒之間，且所述環(huán)形彈簧呈預(yù)壓縮狀態(tài)，其兩端分別抵住所述第一連接頭和第二連接頭，所述主筒內(nèi)灌注有阻尼液，所述第一活塞桿貫穿整個(gè)主筒，且所述第一活塞桿一端還穿過(guò)所述第一連接頭，并連接一可抵住所述第一連接頭的聯(lián)接螺母，另一端則穿過(guò)所述第二連接頭，并與可抵住所述第二連接頭的所述第二活塞桿固定連接，所述第二活塞桿還伸出所述外筒，并連接所述第二端頭；

6、安裝在所述外筒上的螺旋彈簧固定座；

7、以及設(shè)置在所述螺旋彈簧固定座上的螺旋彈簧組件，其包括分別與所述螺旋彈簧固定座和第二端頭連接的耳板連接座和彈簧連接塊，以及兩端分別連接所述耳板連接座和彈簧連接塊并呈壓縮狀態(tài)的圓柱螺旋彈簧。

8、進(jìn)一步的，所述的阻尼液為硅油。

9、進(jìn)一步的，所述外筒的兩端還分別設(shè)有第一外蓋和第二外蓋，當(dāng)自復(fù)位粘滯機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)時(shí)，所述第一連接頭和第二連接頭被所述環(huán)形彈簧向兩側(cè)撐開(kāi)，并分別抵住所述第一外蓋和第二外蓋。

10、更進(jìn)一步的，所述主筒的兩端還分別安裝第一延長(zhǎng)筒和第二延長(zhǎng)筒，所述第一延長(zhǎng)筒和第一外蓋之間還設(shè)有第一擋條，所述第二延長(zhǎng)筒和第二外蓋之間還設(shè)有第二擋條。

11、更優(yōu)選的，所述第一擋條與所述第一連接頭呈滑動(dòng)配合，所述第二擋條和第二連接頭呈滑動(dòng)配合。

12、更優(yōu)選的，所述主筒分別通過(guò)第一過(guò)渡螺母、第二過(guò)渡螺母與所述第一延長(zhǎng)筒和第二延長(zhǎng)筒連接在一起。

13、進(jìn)一步的，所述主筒內(nèi)兩側(cè)還設(shè)有與所述第一活塞桿滑動(dòng)配合的第一導(dǎo)向套和第二導(dǎo)向套。

14、進(jìn)一步的，所述第一活塞桿上還固定設(shè)有置于所述主筒內(nèi)的活塞件，在活塞件上還設(shè)有供阻尼液通過(guò)的貫穿孔。

15、進(jìn)一步的，所述第二活塞桿的直徑大于所述第一活塞桿。

16、進(jìn)一步的，所述螺旋彈簧組件沿所述外筒軸線(xiàn)方向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)有兩組、四組或更多組。

17、進(jìn)一步的，所述耳板連接座與螺旋彈簧固定座之間還設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿，所述調(diào)節(jié)螺桿的一端與所述耳板連接座固定連接，另一端則從所述螺旋彈簧固定座上所設(shè)置的調(diào)節(jié)孔穿過(guò)，在所述調(diào)節(jié)螺桿上螺紋套設(shè)有抵住所述螺旋彈簧固定座的調(diào)節(jié)螺母。

18、更進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)螺母的直徑大于所述調(diào)節(jié)孔。

19、進(jìn)一步的，所述環(huán)形彈簧的預(yù)載等于該阻尼器的摩擦力及需對(duì)外部結(jié)構(gòu)施加的復(fù)位力的和。

20、進(jìn)一步的，所述耳板連接座與螺旋彈簧固定座之間通過(guò)銷(xiāo)軸等鉸接，具體的，銷(xiāo)軸的布置方向與調(diào)節(jié)螺桿的方向在同一直線(xiàn)上或平行，這樣可以更加方便的調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿的長(zhǎng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)圓柱螺旋彈簧的預(yù)壓縮程度，所述彈簧連接塊與第二端頭之間則通過(guò)螺紋連接。

21、本發(fā)明的負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，在受拉/壓兩種狀態(tài)，環(huán)形彈簧、圓柱螺旋彈簧均處于進(jìn)一步受壓狀態(tài)。該阻尼器相當(dāng)于包含耗能系統(tǒng)、自復(fù)位系統(tǒng)和負(fù)剛度系統(tǒng)三部分，耗能系統(tǒng)由粘滯耗能和環(huán)形彈簧摩擦耗能兩部分組成，自復(fù)位系統(tǒng)由環(huán)形彈簧部分組成，負(fù)剛度系統(tǒng)由圓柱螺旋彈簧部分組成。

22、本發(fā)明中，由于主筒(延長(zhǎng)筒)與外筒之間的相互作用，使阻尼器在受拉/壓兩種狀態(tài)下，環(huán)形彈簧均處于進(jìn)一步受壓狀態(tài)。于環(huán)形彈簧處于平衡狀態(tài)時(shí)施加可克服摩擦力和發(fā)揮復(fù)位能力的預(yù)載，當(dāng)環(huán)形彈簧進(jìn)一步受拉/壓時(shí)，環(huán)形彈簧的恢復(fù)力會(huì)致使阻尼器回到初始的平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自復(fù)位功能。圓柱螺旋彈簧在阻尼器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中隨著行程增大壓縮量逐步減小，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)剛度效果。在地震過(guò)程中，活塞在阻尼介質(zhì)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)耗散地震動(dòng)能，環(huán)形彈簧通過(guò)自身摩擦耗能，圓柱螺旋彈簧提供負(fù)剛度效用，減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

24、(1)良好的耗能能力。在地震過(guò)程中，活塞在阻尼介質(zhì)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將地震動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量耗散，環(huán)形彈簧通過(guò)自身摩擦耗能。粘滯阻尼器是一種速度相關(guān)型的耗能裝置，環(huán)形彈簧是一種位移相關(guān)型的耗能裝置。因此，本阻尼器可以改善普通粘滯阻尼器低速下耗能不足的情況。

25、(2)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)減小。自復(fù)位粘滯阻尼器與負(fù)剛度裝置并聯(lián)，在圓柱螺旋彈簧上預(yù)加荷載使其有充足的壓縮量，使圓柱螺旋彈簧在阻尼器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中隨著行程增大壓縮量逐步減小，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)剛度效果，降低結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)自振頻率，控制加速度反應(yīng)，減小上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

26、(3)不論阻尼器是受拉還是受壓，環(huán)形彈簧都是進(jìn)一步被壓縮的，圓柱螺旋彈簧也一直處于壓縮狀態(tài)。當(dāng)阻尼器受拉或受壓時(shí)，聯(lián)接螺母會(huì)帶動(dòng)連接頭、擋條壓縮環(huán)形彈簧。圓柱螺旋彈簧一端固定于固定架，另一端隨端頭一起運(yùn)動(dòng)，始終處于受壓狀態(tài)。

27、(4)優(yōu)良的復(fù)位能力。當(dāng)結(jié)構(gòu)安裝了本發(fā)明提出的阻尼器后，震后在結(jié)構(gòu)將要出現(xiàn)殘余變形時(shí)，不論阻尼器處于受壓或受拉狀態(tài)，已施加預(yù)載的環(huán)形彈簧進(jìn)一步被壓縮，而環(huán)形彈簧在處于初始平衡位置時(shí)已施加了可克服摩擦力和復(fù)位力的預(yù)壓力，當(dāng)彈簧進(jìn)一步受壓后，環(huán)形彈簧的恢復(fù)力會(huì)推動(dòng)阻尼器回到初始平衡位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自復(fù)位。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述外筒的兩端還分別設(shè)有第一外蓋和第二外蓋，當(dāng)自復(fù)位粘滯機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)時(shí)，所述第一連接頭和第二連接頭被所述環(huán)形彈簧向兩側(cè)撐開(kāi)，并分別抵住所述第一外蓋和第二外蓋。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述主筒的兩端還分別安裝第一延長(zhǎng)筒和第二延長(zhǎng)筒，所述第一延長(zhǎng)筒和第一外蓋之間還設(shè)有第一擋條，所述第二延長(zhǎng)筒和第二外蓋之間還設(shè)有第二擋條。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述第一擋條與所述第一連接頭呈滑動(dòng)配合，所述第二擋條和第二連接頭呈滑動(dòng)配合。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述主筒分別通過(guò)第一過(guò)渡螺母、第二過(guò)渡螺母與所述第一延長(zhǎng)筒和第二延長(zhǎng)筒連接在一起。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述主筒內(nèi)兩側(cè)還設(shè)有與所述第一活塞桿滑動(dòng)配合的第一導(dǎo)向套和第二導(dǎo)向套；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述第二活塞桿的直徑大于所述第一活塞桿。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述螺旋彈簧組件沿所述外筒軸線(xiàn)方向?qū)ΨQ(chēng)設(shè)有兩組或更多組。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述耳板連接座與螺旋彈簧固定座之間還設(shè)有調(diào)節(jié)螺桿，所述調(diào)節(jié)螺桿的一端與所述耳板連接座固定連接，另一端則從所述螺旋彈簧固定座上所設(shè)置的調(diào)節(jié)孔穿過(guò)，在所述調(diào)節(jié)螺桿上螺紋套設(shè)有抵住所述螺旋彈簧固定座的調(diào)節(jié)螺母。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，其特征在于，所述調(diào)節(jié)螺母的直徑大于所述調(diào)節(jié)孔。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種負(fù)剛度自復(fù)位粘滯阻尼器，包括：分別連接不同結(jié)構(gòu)件的第一端頭和第二端頭；與所述第一端頭固定連接的自復(fù)位粘滯機(jī)構(gòu)，其包括外筒，設(shè)置在所述外筒內(nèi)的第一連接頭、主筒、環(huán)形彈簧、第二連接頭、第一活塞桿和第二活塞桿等；安裝在所述外筒上的螺旋彈簧固定座；以及設(shè)置在所述螺旋彈簧固定座上的螺旋彈簧組件。本發(fā)明提供的阻尼器在地震過(guò)程中，活塞在阻尼介質(zhì)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)耗散地震動(dòng)能，環(huán)形彈簧通過(guò)自身摩擦耗能，圓柱螺旋彈簧提供負(fù)剛度效用，減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：夏鈺,郭彤,朱瑞召
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18