配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器

本实用新型涉及一种配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器，可应用于工程结构减振控制，属于振动控制技术领域。

背景技术：

我国是一个地震频发的国家，地震发生时建筑物的倒塌是造成人员伤亡的主要原因，所以人们对房屋结构的抗震技术提出了更高的要求。目前，减震技术可以有效提高结构的抗震性能，但是传统的减震技术需要在较多楼层布置阻尼器，占用了大量的结构空间，影响了结构的使用。

目前，现有的阻尼器可以有效提高结构阻尼，从而提高结构的抗震性能，但在一些情况下会增加结构的附加刚度，附加刚度的提高会增加结构的地震响应。然而配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器可以在有效提高结构阻尼的同时减少结构刚度，有效控制结构的层间剪力、层间位移与加速度响应。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器，用以降低结构刚度，提供摩擦阻尼。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

一种配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器，所述阻尼器包括顶部钢板、底部钢板、侧支撑板、配重块、第一级杠杆、连接杆、第二级杠杆、转杆、摩擦板、摩擦片；所述顶部钢板、底部钢板与侧支撑板通过焊接围成阻尼器外部壳体；所述第一级杠杆、连接杆、第二级杠杆铰接构成二次杠杆系统；所述配重块置于第一级杠杆一端，第一级杠杆另一端铰接在螺杆中间；所述连接杆的两端铰接第一级杠杆与第二级杠杆上，其中，连接杆的一端铰接在配重块悬挂点与所述螺杆之间的第一级杠杆上，且靠近螺杆设置，连接杆的另一端铰接在第二级杠杆一端，第二级杠杆的另一端铰接于螺杆中间；所述第一级杠杆以及第二级杠杆上设置的上述螺杆，其两端均固定于所述侧支撑板；所述转杆两端分别铰接第二级杠杆以及摩擦板，其中，所述转杆在第二级杠杆上的铰接位置设置在第二级杠杆上的螺杆与连接杆之间，且靠近螺杆设置；所述摩擦板底部焊接固定有摩擦片，所述摩擦片另一面与底部钢板相接触。

进一步地，所述二次杠杆系统中，所述第一级杠杆与第二级杠杆在安装后的初始位置平行且共面。

进一步地，所述连接杆与转杆在安装后的初始位置相互平行且均垂直于所述底部钢板。

进一步地，所述配重块的悬挂点与第一级杠杆通过螺杆进行铰接，当二次杠杆系统高度变化时配重块始终垂直于底部钢板。

进一步地，所述连接杆两端均通过螺杆铰接在第一级杠杆与第二级杠杆上；所述转杆两端分别通过螺杆铰接在第二级杠杆与摩擦板上。

进一步地，所述阻尼器安装于建筑结构上，所述阻尼器的下端通过摩擦板上的耳板与建筑结构相连，所述阻尼器的上端通过螺栓与建筑结构相连。

进一步地，初始状态时配重块的重力通过第一级杠杆对重力进行第一次放大，通过连接杆将放大的重力传到第二级杠杆进行第二次放大，放大后的重力通过转杆垂直挤压摩擦板；当阻尼器进入工作阶段时，摩擦板偏离平衡位置，转杆产生使阻尼器偏离平衡位置的水平分量，即产生负刚度力；同时由于转杆有垂直于摩擦板的竖直分量使其产生摩擦力，提供摩擦阻尼，二者同时作用产生具有负刚度特性的滞回曲线。

进一步地，所述侧支撑板与底部钢板焊接连接。

进一步地，可通过改变摩擦片的摩擦系数，配重块的质量，转杆的长度以及二次杠杆系统放大倍数对配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器的力学性能进行调节。

进一步地，所述摩擦片为多组，且各摩擦片为多边形形状，且相对对称设置。

相对于现有技术，本实用新型能够取得如下技术效果：

该配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器具有以下优点：

1)负刚度特征明显，阻尼器行程长，力学性能稳定。

2)配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器力学特性可通过更改摩擦板的摩擦系数，配重块质量，转杆长度，杠杆放大倍数对配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器的力学性能进行调节，可实现降低结构刚度的同时提高结构阻尼，具有非常广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器的主视图；

图2是图1的侧视图；

图3是本实用新型内部结构示意图；

图4是摩擦片与摩擦板安装示意图；

图5是顶部钢板结构示意图；

图6是底部钢板结构示意图；

图7是第一级杠杆结构构造图；

图8是连接杆结构构造图；

图9是第二级杠杆结构构造图；

图10是转杆结构构造图；

图11侧板结构构造图；

图12负刚度摩擦阻尼产生示意图；

图13本实用新型配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器试验滞回曲线；

图中：1-顶部钢板、2-底部钢板、3-侧支撑板、4-配重块、5-第一级杠杆、6-连接杆、7-第二级杠杆、8-转杆、9-摩擦板、10-摩擦片、16-水平分量、17-竖直分量、18-放大力。

具体实施方式

下面结合附图1-13对本实用新型的配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器的结构和使用原理进行进一步说明。

如图1-11所示，本实用新型的一种配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器，阻尼器包括顶部钢板1、底部钢板2、侧支撑板3、配重块4、第一级杠杆5、连接杆6、第二级杠杆7、转杆8、摩擦板9、摩擦片10。如图1以及图5-图6所示，顶部钢板1、底部钢板2与侧支撑板3通过焊接围成阻尼器外部壳体，其侧支撑板3与底部钢板2焊接连接。如图3所示，第一级杠杆5、连接杆6、第二级杠杆7铰接构成二次杠杆系统。配重块4置于第一级杠杆5一端，第一级杠杆5另一端铰接在螺杆中间。连接杆6的两端铰接第一级杠杆5与第二级杠杆7上，其中，连接杆6的一端铰接在配重块4悬挂点与螺杆之间的第一级杠杆5上，且靠近螺杆设置，连接杆6的另一端铰接在第二级杠杆7一端，第二级杠杆7的另一端铰接于螺杆中间。第一级杠杆5以及第二级杠杆7上设置的上述螺杆，其两端均固定于侧支撑板3。转杆8两端分别铰接第二级杠杆7以及摩擦板9，其中，转杆8在第二级杠杆7上的铰接位置设置在第二级杠杆7上的螺杆与连接杆6之间，且靠近螺杆设置。摩擦板9底部焊接固定有摩擦片10，摩擦片10另一面与底部钢板2相接触。本实施例中，摩擦片10为4组，且各摩擦片10为多边形形状，且相对对称设置。

本实施例中，二次杠杆系统中，第一级杠杆5与第二级杠杆7在安装后的初始位置平行且共面。连接杆6与转杆8在安装后的初始位置相互平行且均垂直于底部钢板2。配重块4的悬挂点与第一级杠杆5通过螺杆进行铰接，当二次杠杆系统高度变化时配重块4始终垂直于底部钢板2。连接杆6两端均通过螺杆铰接在第一级杠杆5与第二级杠杆7上。转杆8两端分别通过螺杆铰接在第二级杠杆7与摩擦板9上。

本实例中，阻尼器安装于建筑结构上，阻尼器的下端通过摩擦板9上的耳板与建筑结构相连，阻尼器的上端通过螺栓与建筑结构相连。初始状态时配重块4的重力通过第一级杠杆5对重力进行第一次放大，通过连接杆6将放大的重力传到第二级杠杆7进行第二次放大，放大后的重力通过转杆8垂直挤压摩擦板9。当阻尼器进入工作阶段时，摩擦板9偏离平衡位置，转杆8产生使阻尼器偏离平衡位置的水平分量16，即产生负刚度力。同时由于转杆8有垂直于摩擦板9的竖直分量17使其产生摩擦力，提供摩擦阻尼，参见图12所示。二者同时作用产生具有负刚度特性的滞回曲线，如图13所示。

本实用新型可通过改变摩擦片10的摩擦系数，配重块4的质量，转杆8的长度以及二次杠杆系统放大倍数对配重杠杆式负刚度摩擦阻尼器的力学性能进行调节。

上述实施例只是为了更清楚说明本实用新型的技术方案做出的列举，并非对本实用新型的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。