CN210797931U - 一种适用于大跨空间结构的sma丝-摩擦阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于大跨空间结构的SMA丝‑摩擦阻尼器，包括内钢管，外连接板，内连接板，外摩擦片，内摩擦片，高强螺栓和SMA丝，所述内钢管上开设有长滑槽；所述内钢管的外侧依次设置外摩擦片和外连接板、内侧依次设置内摩擦片和内连接板；所述高强螺栓穿过外连接板、外摩擦片、内钢管上的长滑槽、内摩擦片与内连接板固定连接，使外连接板、外摩擦片、内钢管、内摩擦片和内连接板之间紧贴摩擦连接，且，所述外连接板、外摩擦片、内连接板、内摩擦片和高强螺栓能共同沿长滑槽与内钢管发生相对滑动；所述SMA丝的一端固定连接在外连接板上、另一端固定连接在内钢管上。本实用新型受力明确，结构简单，能有效抑制大跨空间钢网格结构的振动。

Description

一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器

技术领域

本实用新型涉及大跨空间结构，特别涉及一种适用于大跨空间结构的SMA 丝-摩擦阻尼器。

背景技术

据统计，地球上每年大约发生500多万次地震，即每天要发生上万次地震。大地震往往给人类和社会带来严重的人员伤亡并伴随巨大的经济损失。我国60％以上的面积地震烈度在6度以上，不仅地震区域广阔、分散，而且地震剧烈、频繁，做好抗震防灾工作具有相当重要的意义。目前，大跨空间结构上主要以设置传统的调谐质量阻尼器、粘滞性阻尼器等减振耗能。这些阻尼器普遍存在漏油，造价高且需要后期维护等问题，亟需研发适用于大跨空间钢网格结构的优质复合阻尼器。

SMA具有超弹性特性，其产生较大的变形，在外力撤除后能够回复到变形前的形状，且应力－应变关系呈现非线性特征，会产生耗散能。值得注意的是，上述带有明显滞回特征的应力－应变曲线是由SMA内部固体相变过程所引起的，因此不会导致材料的损伤。利用形状记忆合金超弹性效应设计的阻尼器，耐久性和耐腐蚀性能好，使用周期长，允许大变形并且变形可恢复。新型SMA-摩擦阻尼器为被动控制阻尼器，地震时其结构层发生相对滑动，产生摩擦耗能与 SMA变形耗能从而延缓或减轻结构破坏

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，能有效抑制大跨空间钢网格结构的振动。

本实用新型所采用的技术方案是：一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，包括：

内钢管，所述内钢管上开设有长滑槽；

外连接板，所述外连接板设置在所述内钢管的外侧；

内连接板，所述内连接板设置在所述内钢管的内侧；

外摩擦片，所述外摩擦片设置在所述外连接板与所述内钢管之间；

内摩擦片，所述内摩擦片设置在所述内连接板与所述内钢管之间；

高强螺栓，所述高强螺栓穿过所述外连接板、所述外摩擦片、所述内钢管上的所述长滑槽、所述内摩擦片与所述内连接板固定连接，使所述外连接板、所述外摩擦片、所述内钢管、所述内摩擦片和所述内连接板之间紧贴摩擦连接，并且，所述外连接板、所述外摩擦片、所述内连接板、所述内摩擦片和所述高强螺栓能共同沿所述长滑槽与所述内钢管发生相对滑动；以及，

SMA丝，所述SMA丝的一端固定连接在所述外连接板上、另一端固定连接在所述内钢管上。

进一步地，SMA丝-摩擦阻尼器还包括方形耳板和圆形耳板；所述外连接板和所述内连接板的其中一端部固定连接在所述方形耳板上，所述内钢管的其中一端部、且远离所述外连接板和所述内连接板与所述方形耳板连接端的端部固定连接在所述圆形耳板上。

进一步地，所述SMA丝分为第一类SMA丝和第二类SMA丝，所述第一类 SMA丝的一端固定连接在所述外连接板靠近所述方形耳板的一端上、另一端固定连接在所述内钢管靠近所述圆形耳板的一端上，在SMA丝-摩擦阻尼器受拉力作用时，所述第一类SMA丝被拉长产生耗能；所述第二类SMA丝的一端固定连接在所述内钢管靠近所述方形耳板的一端上、另一端固定连接在所述外连接板靠近所述圆形耳板的一端上，在SMA丝-摩擦阻尼器受压力作用时，所述第二类 SMA丝被拉长产生耗能。

进一步地，所述SMA丝的两端部均通过夹具锚固于所述外连接板或所述内钢管上。

进一步地，所述外摩擦片的内径等于所述内钢管的外径，所述内摩擦片的外径等于所述内钢管的内径。

进一步地，所述外摩擦片的外径等于所述外连接板的内径，所述内摩擦片的内径等于所述内连接板的外径。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种适用于大跨空间结构的SMA丝 -摩擦阻尼器，当结构受到地震作用时，将使阻尼器发生变形，从而产生SMA丝变形耗能与结构摩擦耗能。相较于其他类型阻尼器，适用于大跨空间结构，且具有良好的耗能能力与工作稳定性，同时震后易于更换。

本实用新型阻尼器在内钢管与内连接板、外连接板之间设有摩擦片，且内钢管与外连接板之间设有SMA丝。小震时，此阻尼器受力小于滑动摩擦力，阻尼器提供刚度，内钢管产生变形从而拉动SMA丝产生变形耗能；大震时，摩擦力被克服，阻尼器结构层发生相对滑动，此时摩擦耗能和SMA丝变形耗能共同工作。本实用新型阻尼器受力明确，结构简单，便于加工、安装、替换。

附图说明

图1：本实用新型立体结构示意图；

图2：本实用新型外连接板结构示意图；

图3：本实用新型内连接板结构示意图；

图4：本实用新型外摩擦片和内摩擦片结构示意图；

图5：本实用新型内钢管结构示意图。

附图标注：1-内钢管，2-外连接板，3-内连接板，4-外摩擦片，5-内摩擦片， 6-第一类SMA丝，7-第二类SMA丝，8-夹具，9-方形耳板，10-圆形耳板，11- 高强螺栓，12-普通螺栓，13-长滑槽，14-螺栓孔，15-螺栓孔。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如附图1至图5所示，一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，包括内钢管1、外连接板2、内连接板3、外摩擦片4、内摩擦片5、第一类SMA 丝6、第二类SMA丝7、夹具8，方形耳板9、圆形耳板10、高强螺栓11和普通螺栓12等。

所述内连接板3和所述外连接板2分别设置有两个，对称布置于所述内钢管 1的两侧；并且，每对所述内连接板3和所述外连接板2分别套设于所述内钢管 1的内、外两侧。所述内钢管1上开设有两个供高强螺栓11滑动的长滑槽13，两个所述长滑槽13与每对所述内连接板3和所述外连接板2相对应。所述外摩擦片4设置有两片，分别设置在两个所述外连接板2和所述内钢管1之间，所述内摩擦片5设置有两片，分别设置在两个所述内连接板3和所述内钢管1之间。所述外连接板2、内连接板3、外摩擦片4与内摩擦片5均设有相同孔径的螺栓孔14，螺栓孔14与所述长滑槽13一一对应，且螺栓孔14中心位置与所述内钢管1的长滑槽13的中心位置相对应。两个所述长滑槽13分别配备一根所述高强螺栓11，所述高强螺栓11穿过所述外连接板2的螺栓孔14、所述外摩擦片4的螺栓孔14、所述内钢管1上的长滑槽13、所述内摩擦片5的螺栓孔14与所述内连接板3的螺栓孔14螺纹连接，使所述外连接板2、所述外摩擦片4、所述内钢管1、所述内摩擦片5和所述内连接板3之间紧贴摩擦连接，并且，所述外连接板2、所述外摩擦片4、所述内连接板3、所述内摩擦片5和所述高强螺栓11能共同沿所述长滑槽13与所述内钢管1发生相对滑动。其中，所述外摩擦片4的内径等于所述内钢管1的外径，所述外摩擦片4的外径等于所述外连接板2的内径；所述内摩擦片5的内径等于所述内连接板3的外径，所述内摩擦片5的外径等于所述内钢管1的内径。

所述外连接板2和所述内连接板3的其中一端部固定连接在所述方形耳板9 上，在该连接端上，所述外连接板2与所述内连接板3上开设有螺栓孔15，所述普通螺栓12穿过所述方形耳板9上的螺栓孔将所述方形耳板9与所述外连接板2及内连接板3紧密连接。所述内钢管1的其中一端部、且远离所述外连接板 2和所述内连接板3与所述方形耳板9连接端的端部固定连接在所述圆形耳板10 上，在该连接端上，所述圆形耳板10与所述内钢管1焊接连接。

所述内钢管1和所述外连接板2的外侧均设置有夹具8，所述夹具8与所述内钢管1及所述外连接板2焊接连接。所述第一类SMA丝6的一端通过所述夹具8锚固于所述外连接板2靠近所述方形耳板9的一端上、另一端通过所述夹具 8锚固于所述内钢管1靠近所述圆形耳板10的一端上；所述第二类SMA丝7的一端通过所述夹具8锚固于所述内钢管1靠近所述方形耳板9的一端上、另一端通过所述夹具8锚固于所述外连接板2靠近所述圆形耳板10的一端上。

本实用新型SMA丝-摩擦阻尼器在受拉力作用时，除所述外连接板2、所述内连接板3、所述外摩擦片4、所述内摩擦片5、所述高强螺栓11与所述内钢管 1产生相对滑动外，第一类SMA丝6被拉长产生耗能；同理本实用新型SMA丝-摩擦阻尼器在受压力作用时，第二类SMA丝7被拉长产生耗能，从而使得SMA 丝-摩擦阻尼器无论拉压变形均会产生SMA丝变形耗能与结构摩擦耗能。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，其特征在于，包括：

内钢管(1)，所述内钢管(1)上开设有长滑槽(13)；

外连接板(2)，所述外连接板(2)设置在所述内钢管(1)的外侧；

内连接板(3)，所述内连接板(3)设置在所述内钢管(1)的内侧；

外摩擦片(4)，所述外摩擦片(4)设置在所述外连接板(2)与所述内钢管(1)之间；

内摩擦片(5)，所述内摩擦片(5)设置在所述内连接板(3)与所述内钢管(1)之间；

高强螺栓(11)，所述高强螺栓(11)穿过所述外连接板(2)、所述外摩擦片(4)、所述内钢管(1)上的所述长滑槽(13)、所述内摩擦片(5)与所述内连接板(3)固定连接，使所述外连接板(2)、所述外摩擦片(4)、所述内钢管(1)、所述内摩擦片(5)和所述内连接板(3)之间紧贴摩擦连接，并且，所述外连接板(2)、所述外摩擦片(4)、所述内连接板(3)、所述内摩擦片(5)和所述高强螺栓(11)能共同沿所述长滑槽(13)与所述内钢管(1)发生相对滑动；以及，

SMA丝，所述SMA丝的一端固定连接在所述外连接板(2)上、另一端固定连接在所述内钢管(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，其特征在于，SMA丝-摩擦阻尼器还包括方形耳板(9)和圆形耳板(10)；所述外连接板(2)和所述内连接板(3)的其中一端部固定连接在所述方形耳板(9)上，所述内钢管(1)的其中一端部、且远离所述外连接板(2)和所述内连接板(3)与所述方形耳板(9)连接端的端部固定连接在所述圆形耳板(10)上。

3.根据权利要求2所述的一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，其特征在于，所述SMA丝分为第一类SMA丝(6)和第二类SMA丝(7)，所述第一类SMA丝(6)的一端固定连接在所述外连接板(2)靠近所述方形耳板(9)的一端上、另一端固定连接在所述内钢管(1)靠近所述圆形耳板(10)的一端上，在SMA丝-摩擦阻尼器受拉力作用时，所述第一类SMA丝(6)被拉长产生耗能；所述第二类SMA丝(7)的一端固定连接在所述内钢管(1)靠近所述方形耳板(9)的一端上、另一端固定连接在所述外连接板(2)靠近所述圆形耳板(10)的一端上，在SMA丝-摩擦阻尼器受压力作用时，所述第二类SMA丝(7)被拉长产生耗能。

4.根据权利要求1所述的一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，其特征在于，所述SMA丝的两端部均通过夹具(8)锚固于所述外连接板(2)或所述内钢管(1)上。

5.根据权利要求1所述的一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，其特征在于，所述外摩擦片(4)的内径等于所述内钢管(1)的外径，所述内摩擦片(5)的外径等于所述内钢管(1)的内径。

6.根据权利要求1所述的一种适用于大跨空间结构的SMA丝-摩擦阻尼器，其特征在于，所述外摩擦片(4)的外径等于所述外连接板(2)的内径，所述内摩擦片(5)的内径等于所述内连接板(3)的外径。

Images