[发明专利]杆式负刚度装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于，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，本发明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。

本发明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。