CN104088224A - 一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，包括外连接钢板和支座芯体，支座芯体包括通过热硫化成型组合为一体的封板、加劲钢板、高阻尼橡胶层和橡胶保护层，所述高阻尼橡胶层采用超高阻尼橡胶制成，支座芯体上沿轴线方向开有n个棒孔，棒孔内安装高阻尼金属材料棒、并与支座芯体融合为一整体。上述隔震橡胶支座的制造方法工艺简单，所制成的高阻尼橡胶层具有优异的抗疲劳曲挠性能和耐候性，阻尼比达20%，隔震橡胶支座兼备高阻尼橡胶支座和铅芯隔震橡胶支座二者的优势性能，大大提高了显著屈服力和等效阻尼比，水平性能、抗疲劳曲挠性能和耐候性更加全面和优异，容易达到建筑结构的减隔震分析和使用效果，扩大了应用领域。使用寿命长，稳定、安全。

Description

一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁工程构件及制造方法，尤其涉及一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座及其制造方法。

背景技术

在世界范围内，地震、风振灾害造成大量的建筑结构的破坏，引起较多的人员伤亡，导致巨大的经济损失，因此对工程结构进行有效的抗震设计保护显得非常迫切，其中减隔震技术是目前认为最理想的抗震设计方式之一，工程结构减隔震技术所用到的有一定阻尼性能的橡胶类支承，一般通过增大支座产品的阻尼以达到提高减隔震的效果。

目前用于建筑结构的橡胶类支承主要有铅芯隔震橡胶支座和高阻尼橡胶支座，铅芯隔震橡胶支座所用的橡胶自身阻尼比较低，要增大支座产品的阻尼，可通过增大铅在支座面积中所占比例来实现；高阻尼橡胶支座及超高阻尼橡胶支座使用的橡胶本身阻尼比较高，支座产品要增加阻尼比，一般是通过调节橡胶本身的阻尼来实现。

由于在建筑领域，隔震橡胶支座的橡胶剪切模量要求非常低，想要通过提高橡胶阻尼性能使支座本身阻尼比达到超高阻尼性能，十分困难；另外，由于隔震建筑的抗风验计算，一般也由隔震层（即隔震支座）来控制，有时候隔震支座需要较大的屈服力，这样，即使支座的阻尼比做到了0.2水平性能，由于橡胶弹性模量太小，仅靠高阻尼橡胶支座的屈服力也是不够的；而对于建筑铅芯隔震橡胶支座，如需增加等效阻尼比，可以通过把铅芯直径增大来实现，但铅芯直径过大，使得铅芯与橡胶本体的面积比太大，将导致支座的极限剪切变形能力下降，使支座的整体性能下降，以至在一些重要建筑中不能使用。

发明内容

本发明的目的在于针对在建筑上使用的高阻尼橡胶支座和铅芯隔震橡胶支座的局限性，提供一种兼备二者的性能优势的阻尼组合型建筑隔震橡胶支座及其制造方法，以克服已有技术所存在上述不足。

本发明采取的技术方案是：一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，包括外连接钢板和支座芯体，所述 支座芯体包括封板、加劲钢板、高阻尼橡胶层和橡胶保护层，所述 封板、加劲钢板、高阻尼橡胶层、及橡胶保护层通过热硫化成型融合为一整体，所述支座芯体通过连接螺栓与上、下外连接板连接，所述支座芯体上沿轴线方向开有n个棒孔，所述n个棒孔内安装高阻尼金属材料棒、并与支座芯体组合为一体，上述n的取值为1～4之间的任意整数。

其进一步的技术方案是：所述外连接钢板以及支座芯体为圆形或方形。

其更进一步的技术方案是：所述高阻尼金属材料棒采用铅、或锡、或Mn-Cu合金或Mg合金材料制成，所述高阻尼橡胶层采用超高阻尼橡胶制成，其构成的组分及重量份如下：

a.天然橡胶1～100g，      b.氯丁橡胶1～100g，  c.硬脂酸0.1～5g，

d.促进剂CBS 0.01～20 g， e.防老剂RD 0.01～20g， f.氧化锌0.1～50g ，

g.防护蜡0.1～50g，       h.N234炭黑  0.1～60g,  i.硅烷0.1～50g，  

j.硫黄0.1～10g。

其另一技术方案是：一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座的制造方法，包括以下步骤：

A．制造高阻尼橡胶层

1）按下列组分及重量份备料：

a.天然橡胶1～100g，      b.氯丁橡胶1～100g，  c.硬脂酸0.1～5g，

d.促进剂CBS 0.01～20 g， e.防老剂RD 0.01～20g， f.氧化锌0.1～50g ，

g.防护蜡0.1～50g，       h.N234炭黑  0.1～60g,  i.硅烷0.1～50g，  

j.硫黄0.1～10g；

2）密炼生胶：取上述配料的天然橡胶、氯丁橡胶混合均匀，置于密炼机中，密炼4分钟、温度控制在90～110℃之间；

3）加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、促进剂CBS、防护腊、硅烷，混合、继续密炼2分30秒，温度控制在90～110℃之间；

4）加入上述重量份的N234炭黑，混合、继续密炼3分钟，温度控制在90～110℃之间；

5）加入上述重量份的硫黄，混合、继续密炼2分钟，温度控制在90～110℃之间；

6）将经以上密炼的混炼胶倒置开炼机中压成厚25mm的均匀垫片平摊停放，冷却至室温；

7）按支座尺寸要求切成方块或圆块，制成高阻尼橡胶层半成品；

8）按设计要求在高阻尼橡胶层半成品上开棒孔；

B．制造加劲钢板

1）用厚0.1～50mm的钢板按尺寸要求切割成与高阻尼橡胶层形状大小相同的方块或圆块，制成刚性垫层；

2）按设计要求在加劲钢板上开棒孔；

C．制造封板

1）用厚0.1～100mm的钢板按尺寸要求切割成与高阻尼橡胶层形状大小相同的方块或圆块，制成封板；

2）按设计要求在封板上开棒孔；

D．制造阻尼组合型建筑隔震橡胶支座芯体并安装高阻尼金属材料棒

将相同规格的封板、高阻尼橡胶层和加劲钢板置于专用模具中，通过硫化方式融合成一整体，在硫化过程中同时在支座芯体外周形成橡胶保护层，然后在棒孔中置入高阻尼金属材料棒，制成带有高阻尼金属材料棒的支座芯体；

E. 制造一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座

用连接螺栓将相同规格的外连接钢板与支座芯体连接，制成一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座。

由于采用上述技术方案，本发明之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座及其制造方法具有如下有益效果：

1．本发明之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座兼备高阻尼橡胶支座和铅芯隔震橡胶支座二者的性能优势，在自身具有的水平等效刚度、等效阻尼比的性能特性上，增加了高阻尼金属材料棒，提高了显著屈服力、等效阻尼比的性能，使得最终的水平性能更加全面和优异，而且扩大了应用领域，可满足建筑结构的减隔震分析和提高减隔震效果的要求； 

2．在建筑领域，由于隔震橡胶支座的橡胶剪切模量要求非常低，想要通过提高橡胶阻尼性能使支座本身阻尼比达到超高阻尼性能，十分困难；本发明之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座通过在高阻尼橡胶支座的支座芯体增加高阻尼金属材料，既提高其自身的等效阻尼比，同时又拥有初始状态下的显著屈服力，从而克服了“通过提高橡胶阻尼性能使支座本身阻尼比达到超高阻尼性能”的困难，从而更有效的保护结构安全；

3．本发明之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座的制造方法工艺简单易操作，所制成的高阻尼橡胶层具有优异的抗疲劳曲挠性能和耐侯性，高阻尼橡胶层的阻尼比达到20%左右，动静刚度比达1.3～1.34，使隔震橡胶支座的使用寿命大幅提高，稳定性和安全性以及对建筑结构的减隔震效果更优。

下面结合附图及实施例对本发明之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座及其制造方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1～图2：1个棒孔之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座结构示意图：

图1—主视图（剖视），图2—图1之俯视图；

图3～图4：2个棒孔之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座结构示意图：

图3—主视图（剖视），图4—图1之俯视图；

图5～图6：4个棒孔之一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座结构示意图：

图5—主视图（剖视），图6—图1之俯视图。

图中：

1—连接螺栓，2—封板，3—加劲钢板，4—高阻尼橡胶层，5—高阻尼金属材料棒，6—上外连接钢板，7—橡胶保护层，8—下外连接钢板，9—套筒螺栓组件。 

具体实施方式

实施例一

如图5～图6，一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，包括上外连接钢板6、下外连接钢板8和支座芯体，所述 支座芯体包括封板2、加劲钢板3、高阻尼橡胶层4和橡胶保护层7，所述 封板、加劲钢板、高阻尼橡胶层以及橡胶保护层通过热硫化成型融合为一整体，所述支座芯体通过连接螺栓1与上外连接板6和下外连接钢板8连接，所述支座芯体中心沿轴线方向开有4个棒孔，所述棒孔内安装高阻尼金属材料棒5、所述高阻尼金属材料棒与支座芯体组合为一体。

所述外连接钢板为圆形，所述支座芯体为圆形。

所述高阻尼金属材料棒5采用铅材料制成；所述高阻尼橡胶层4采用超高阻尼橡胶制成，其构成的组分及重量份如下：

a.天然橡胶1～100g，      b.氯丁橡胶1～100g，  c.硬脂酸0.1～5g，

d.促进剂CBS 0.01～20 g， e.防老剂RD 0.01～20g， f.氧化锌0.1～50g ，

g.防护蜡0.1～50g，       h.N234炭黑  0.1～60g,  i.硅烷0.1～50g，  

j.硫黄0.1～10g。

实施例二

一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，其基本结构与实施例一相同，构成高阻尼橡胶层的组分重量份如下：

a.天然橡胶60g，  b.氯丁橡胶40g，  c.硬脂酸0.1g，

d.促进剂CBS 0.5g，  e.防老剂RD 3g，  f.氧化锌5g，

g.防护蜡2g， h.N234炭黑  12g,  i.硅烷5g，  j.硫黄1g。

实施例三～实施例十

一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，其基本结构与实施例一相同，各实施例之高阻尼橡胶层的组分重量份参见附表一。

上述实施例一～实施例十为本发明较佳的实施方案，但本发明的技术方案并非仅局限于上述实施例，作为上述上述实施例一～实施例十的变换：

1. 所述支座芯体所开的、用于安装的高阻尼金属材料棒的棒孔数目可根据建筑工程设计的实际需要而定，或为1个（见附图1～图2），或为3个（见附图3～图4）,一般为1～4个；

2．所述高阻尼金属材料棒也可采用锡、或Mn-Cu合金或Mg合金材料制成；

3．所述上。下外连接钢板以及支座芯体的形状也可为方形或多边形。

实施例十一

一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座的制造方法，包括以下步骤：

A．制造高阻尼橡胶层

1）按下列组分及重量份备料：

a.天然橡胶1～100g，      b.氯丁橡胶1～100g，  c.硬脂酸0.1～5g，

d.促进剂CBS 0.01～20 g， e.防老剂RD 0.01～20g， f.氧化锌0.1～50g ，

g.防护蜡0.1～50g，       h.N234炭黑  0.1～60g,  i.硅烷0.1～50g，  

j.硫黄0.1～10g。

2）密炼生胶：取上述配料的天然橡胶、氯丁橡胶混合均匀，置于密炼机中，密炼4分钟、温度控制在90～110℃之间；

3）加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、促进剂CBS、防护腊、硅烷，混合、继续密炼2分30秒，温度控制在90～110℃之间；

4）加入上述重量份的N234炭黑，混合、继续密炼3分钟，温度控制在90～110℃之间；

5）加入上述重量份的硫黄，混合、继续密炼2分钟，温度控制在90～110℃之间；

6）将经以上密炼的混炼胶倒置开炼机中压成厚25mm的均匀垫片平摊停放，冷却至室温；

7）按支座尺寸要求切成方块或圆块，制成高阻尼橡胶层半成品；

8）按设计要求在高阻尼橡胶层半成品上开棒孔；

B．制造加劲钢板

1）用厚0.1～50mm的钢板按尺寸要求切割成与高阻尼橡胶层形状大小相同的方块或圆块，制成刚性垫层；

2）按设计要求在加劲钢板上开棒孔；

C．制造封板

1）用厚0.1～100mm的钢板按尺寸要求切割成与高阻尼橡胶层形状大小相同的方块或圆块，制成封板；

2）按设计要求在封板上开棒孔；

D．制造阻尼组合型建筑隔震橡胶支座芯体并安装高阻尼金属材料棒

将相同规格的封板、高阻尼橡胶层和加劲钢板按设计的叠层次序置于专用模具中，通过热硫化方式融合成一整体，在硫化过程中同时在支座芯体外周形成橡胶保护层，然后在棒孔中置入高阻尼金属材料棒，制成带有高阻尼金属材料棒的支座芯体；

E. 制造一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座

用连接螺栓将相同规格的上、下外连接钢板与支座芯体连接，制成一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座。

Claims (4)

1.一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，包括外连接钢板和支座芯体，所述 支座芯体包括封板（2）、加劲钢板（3）、高阻尼橡胶层（4）和橡胶保护层（7），所述 封板、加劲钢板、高阻尼橡胶层以及橡胶保护层通过热硫化成型融合为一整体，所述支座芯体通过连接螺栓（1）与上外连接钢板（6）和下外连接钢板（8）连接，其特征在于：所述支座芯体上沿轴线方向开有n个棒孔，所述n个棒孔内安装高阻尼金属材料棒（5）、并与支座芯体组合为一体，上述n的取值为1～4之间的任意整数。

2.根据权利要求1所述的一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，其特征在于：所述外连接钢板以及支座芯体为圆形或方形。

3.根据权利要求1或2所述的一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座，其特征在于：所述高阻尼金属材料棒（5）采用铅、或锡、或Mn-Cu合金或Mg合金材料制成，所述高阻尼橡胶层（4）采用超高阻尼橡胶制成，其构成的组分及重量份如下：

a.天然橡胶1～100g，      b.氯丁橡胶1～100g，  c.硬脂酸0.1～5g，

d.促进剂CBS 0.01～20 g， e.防老剂RD 0.01～20g， f.氧化锌0.1～50g ，

g.防护蜡0.1～50g，       h.N234炭黑  0.1～60g,  i.硅烷0.1～50g，  

j.硫黄0.1～10g。

4.权利要求3所述的一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

A．制造高阻尼橡胶层

1）按下列组分及重量份备料：

a.天然橡胶1～100g，      b.氯丁橡胶1～100g，  c.硬脂酸0.1～5g，

d.促进剂CBS 0.01～20 g， e.防老剂RD 0.01～20g， f.氧化锌0.1～50g ，

g.防护蜡0.1～50g，       h.N234炭黑  0.1～60g,  i.硅烷0.1～50g，  

j.硫黄0.1～10g；

2）密炼生胶：取上述配料的天然橡胶、氯丁橡胶混合均匀，置于密炼机中，密炼4分钟、温度控制在90～110℃之间；

3）加入上述重量份的氧化锌、硬脂酸、防老剂RD、促进剂CBS、防护腊、硅烷，混合、继续密炼2分30秒，温度控制在90～110℃之间；

4）加入上述重量份的N234炭黑，混合、继续密炼3分钟，温度控制在90～110℃之间；

5）加入上述重量份的硫黄，混合、继续密炼2分钟，温度控制在90～110℃之间；

6）将经以上密炼的混炼胶倒置开炼机中压成厚25mm的均匀垫片平摊停放，冷却至室温；

7）按支座尺寸要求切成方块或圆块，制成高阻尼橡胶层半成品；

8）按设计要求在高阻尼橡胶层半成品上开棒孔；

B．制造加劲钢板

1）用厚0.1～50mm的钢板按尺寸要求切割成与高阻尼橡胶层形状大小相同的小方块或小圆块，制成刚性垫层；

2）按设计要求在加劲钢板上开棒孔；

C．制造封板

1）用厚0.1～100mm的钢板按尺寸要求切割成与高阻尼橡胶层形状大小相同的方块或圆块，制成封板；

2）按设计要求在封板上开棒孔；

D．制造阻尼组合型建筑隔震橡胶支座芯体并安装高阻尼金属材料棒

将相同规格的封板、高阻尼橡胶层和加劲钢板置于专用模具中，通过硫化方式融合成一整体，在硫化过程中同时在支座芯体外周形成橡胶保护层，然后在棒孔中置入高阻尼金属材料棒，制成带有高阻尼金属材料棒的支座芯体；

E. 制造一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座

用连接螺栓将相同规格的上、下外连接钢板与支座芯体连接，制成一种阻尼组合型建筑隔震橡胶支座。