CN105888093B - 一种带肋的约束阻尼层结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带肋的约束阻尼层结构，该结构依次叠加结构层、阻尼层、约束层。阻尼层采用高阻尼黏弹性材料，阻尼层与带肋约束层之间的贴合形成带肋的约束阻尼层装置，通过阻尼层与结构层之间的粘贴进行安装。本发明的优点在于：提出的带肋约束阻尼层结构增大了约束层的刚度，减小约束层在运输安装过程中的局部变形，在安装时减少了约束阻尼层与结构层之间的脱空现象，能让约束阻尼层与结构层有很好的粘贴效果，亦能增大阻尼层的剪切变形，从而提高它的减振降噪能力。

Description

一种带肋的约束阻尼层结构

技术领域

本发明涉及结构振动控制技术领域，具体涉及一种用于抑制钢梁振动与噪声的约束阻尼层结构。

背景技术

在动力荷载（风、车辆、行人等）作用下，土木工程结构会产生振动。过大的振动不仅会影响结构的正常使用，甚至还会对周围的环境产生噪声污染。钢结构在动力作用下产生的振动比混凝土结构更大，且土木工程结构中采用的钢板厚度多在5～50 mm，而钢板在这个厚度范围内辐射噪声的能力最强。约束阻尼层通过阻尼层的剪切变形耗散振动能量，能在较宽的频率范围内有效抑制钢结构产生的振动与噪声。

约束阻尼层装置如图1所示，在结构层100的表面粘贴一层高阻尼黏弹性材料200，再在黏弹性材料外粘贴一层弹性模量较大的约束层300。当结构发生弯曲振动时，约束层和阻尼层都会发生拉压变形，但约束层的变形小于黏弹性阻尼层的变形，所以约束层会限制阻尼层的变形，使得阻尼层内部还会产生交变的剪切应变，耗散更多的振动能量，达到减振降噪的目的。约束阻尼层对发生弯曲振动的薄壁结构减振非常有效，对结构较宽频率范围内的振动都有很好的减振效果，且不会显著地改变结构自身的质量和刚度。利用附加约束阻尼层的方法进行减振降噪，可在结构建设过程中进行，也可以在结构建设完成后进行。

约束阻尼层结构由于使用方便、节省空间、无需改变结构原设计、能在较宽的温度和频率范围内提供高阻尼的优点，正越来越广泛地应用于承受动力荷载薄壁结构的振动与噪声控制。在实际应用中，约束阻尼层的安装效果对减振降噪能力的影响很大。对于承受较大荷载的工程结构来说，结构构件本身的长度、宽度和厚度均比较大，因此施加的约束阻尼层的面积和厚度也比较大，那么约束层的局部变形会导致局部贴合失效，从而降低约束阻尼层的减振降噪能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带肋的约束阻尼层结构，克服现有技术的不足，尤其是提高约束层抵抗变形的能力，同时增大阻尼层的剪切变形，改善约束阻尼层的减振降噪效果。

本发明的技术方案为：一种带肋的约束阻尼层结构，该结构依次叠加结构层、阻尼层、约束层。阻尼层采用高阻尼黏弹性材料，阻尼层与约束层之间的贴合形成带肋的约束阻尼层装置，通过阻尼层与结构层之间的粘贴进行安装。

阻尼层200的阻尼损耗因子在振动与噪声控制频率范围内不低于0.3。

约束层300采用弹性模量为70 GPa的铝或弹性模量为200～210 GPa的钢或弹性模量≥210 GPa的碳纤维。

在约束层300上沿长度和宽度方向每隔15～30 cm设置一道加劲肋310。

在结构层100和阻尼层200之间增加一层扩展层110，形成扩展约束阻尼层结构。

加劲肋310设在约束层300内侧或外侧；加劲肋310设在约束层300内侧时为嵌在约束层300内一体成型；加劲肋310设在约束层300外侧时可与约束层300一体成型或焊接。

扩展层110采用蜂窝结构。

本发明的优点在于：提出的带肋约束阻尼层结构增大了约束层的刚度，减小约束层在运输安装过程中的局部变形，在安装时减少了约束阻尼层与结构层之间的脱空现象，能让约束阻尼层与结构层有很好的粘贴效果，亦能增大阻尼层的剪切变形，从而提升它的减振降噪能力。

附图说明

图1是现有的约束阻尼层示意图；

图2是本发明的带肋约束阻尼层示意图；

图3是本发明的带肋约束层示意图；

图4是本发明约束层内侧设置加劲肋的示意图；

图5是本发明的带肋约束层用于扩展约束阻尼层示意图。

图中：100-结构层，110-扩展层，200-阻尼层，300-约束层，310-加劲肋。

具体实施方式

一种带肋的约束阻尼层装置，主要用于薄壁工程结构的振动与噪声控制。所述的约束阻尼层由阻尼层200、约束层300和约束层加劲肋310组成，见图2。其中，阻尼层200采用高阻尼黏弹性材料，其阻尼损耗因子在振动与噪声控制频率范围内应不低于0.3；约束层300采用弹性模量较大的铝（70 GPa）、钢（200～210 GPa）或碳纤维（≥210 GPa）。阻尼层200中的黏弹性材料自身具备一定的粘性，可在工厂进行阻尼层200与约束层300之间的贴合，形成带肋的约束阻尼层装置，再在现场通过阻尼层200与结构层100之间的粘贴实现带肋约束阻尼层装置的安装，必要时可采用高弹性模量的胶粘剂提高装置的安装效果。在约束层300上沿长度和宽度方向每隔15～30 cm设置一道加劲肋310，通过约束层加肋增大约束层的刚度，减小约束阻尼层局部变形，保持其表面平整。当阻尼层较厚时，加劲肋还可以设置在约束层的内侧、嵌入到阻尼层中，见图4。

为了增大阻尼层的变形、提高约束阻尼层的减振降噪效率，在结构层100和阻尼层200之间增加一层扩展层110，形成扩展约束阻尼层结构。带肋约束层也可用在扩展约束阻尼层中，见图5。

下面结合附图对本发明的带肋约束阻尼层作进一步的说明。

如图2所示，该带肋约束阻尼层构造主要包括：阻尼层200、约束层300和加劲肋310。阻尼层200采用高阻尼黏弹性阻尼材料，并在其中掺入粘结剂，使阻尼层自带粘性。带肋约束层可以采用钢片、铝型材或者碳纤维板。将制备的阻尼层和加工成型的带肋约束层在工厂粘结牢固。当用于工程结构振动与噪声控制时，在结构振动较大的部位粘贴约束阻尼层。约束阻尼层结构的约束层和结构层之间不允许有任何刚性连接。带肋约束阻尼层与结构层的粘结效果不仅对阻尼处理效果影响很大，而且也关系到阻尼材料的使用寿命。带肋约束阻尼层与结构层的复合主要有胶粘剂粘结和螺栓连接两种方式。从振动能量传递的角度，胶粘剂应具备高弹性模量，这样振动能量才能通过高模量的胶粘剂传递到黏弹性阻尼层，转化为热能耗散掉。如果胶粘剂的弹性模量较低，大部分变形将会以剪切方式发生在胶粘剂层，而不是阻尼层，胶粘剂的损耗因子较低，耗散的振动能量少，因此会降低带肋约束阻尼层装置的减振降噪效果。当带肋约束阻尼层的厚度较大时，单靠胶粘剂的粘结不足以支持其自身的重量，这就需要辅助螺栓的固定。

Claims (3)

1.一种带肋的约束阻尼层结构，其特征在于：在结构层（100）的表面依次叠加阻尼层（200）和约束层（300）；阻尼层（200）采用高阻尼黏弹性材料，阻尼层（200）阻尼损耗因子在振动与噪声的控制频率范围内不低于0.3；约束层（300）采用弹性模量为70 GPa的铝或弹性模量为200～210 GPa的钢或弹性模量≥210 GPa的碳纤维；阻尼层（200）与带肋的约束层（300）之间贴合形成带肋约束阻尼层装置，该装置通过阻尼层（200）与结构层（100）之间的粘贴进行安装。

2.根据权利要求1所述带肋的约束阻尼层结构，其特征在于：在约束层（300）上沿长度和宽度方向每隔15～30 cm设置一道加劲肋（310）；加劲肋（310）设在约束层（300）内侧或外侧；加劲肋（310）设在约束层（300）内侧时为嵌在约束层（300）内一体成型；加劲肋（310）设在约束层（300）外侧时可与约束层（300）一体成型或焊接。

3.根据权利要求1所述的带肋约束阻尼层结构，其特征在于：在结构层（100）和阻尼层（200）之间增加一层扩展层（110），形成扩展约束阻尼层结构；扩展层（110）采用蜂窝结构。