CN107002813A - 隔震装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种隔震装置1,该装置包括:层叠弹性体8,其中弹性层3和刚性层7交替层叠;以及实心圆柱体14,其包括压配于层叠弹性体8的圆柱状空心部11中的阻尼体12。各阻尼体12包含导热填料、石墨和热固性树脂。
Description
技术领域
本发明涉及具有阻尼体的隔震装置。
背景技术
如专利文献1和2中已知,隔震装置被安装于地面和建筑物之间,所述隔震装置包括由弹性层和刚性层交替层叠而得的层叠弹性体以及填充于由层叠弹性体内周表面所限定的圆柱状空心部的铅塞,从而在建筑物的负载受到支撑后,通过层叠弹性体尽可能地阻止由地震等导致的地面震动向上层建筑的传导,并且转移至上层建筑的震动也通过铅塞尽可能快地减弱。
这种在隔震装置中使用的铅塞,由于令人满意地吸收震动能量,在塑性变形之后也容易通过由吸收震动能量产生的热再结晶,并且不会引起机械疲劳,所以特别优选作为震动能量吸收体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP-A-9-105440
专利文献2:JP-A-2000-346132
专利文献3:JP-A-2009-133481
发明内容
发明所要解决的问题
然而,如众所周知,因为铅的比重极大,所以对于其中铅塞装入层叠弹性体中的隔震装置,存在如下问题:需要大量的劳力将其搬运至安装地点并安装于建筑物上,而且不可能获得承压依赖性,即,能够对应于其所支撑的地上建筑的重量变化发挥隔震效果的特性。
专利文献3提出了一种装有塞的隔震装置,所述塞通过将粉末例如铁粉混入弹性体组分的组合物制造。然而,即使在这种隔震装置中,也未考虑承压依赖性。
考虑到上述方面,设计了本发明,并且本发明的目的在于提供隔震装置,其具有相对于隔震效果的各种依赖性(例如,稳定的应变依赖性、温度依赖性和承压依赖性),其中,相对于重复震动的屈服载荷的变化较小,并且显示出在长期地震中相对于重复震动的稳定的能量吸收性能。
解决技术问题的方案
根据本发明的一种隔震装置包括:层叠弹性体,其中刚性层和弹性层交替层叠;以及柱状体,优选圆柱体(其通过阻尼体构成,并且设置在至少一个柱状空心部(优选圆柱状空心部)中,所述柱状空心部通过至少所述层叠弹性体的内周表面限定),其中,阻尼体包含导热填料、石墨和热固性树脂。
进一步,根据本发明的一种隔震装置包括:层叠弹性体,其中刚性层和弹性层交替层叠;以及柱状体(优选圆柱体),其设置在至少一个柱状空心部(优选圆柱状空心部)中,所述柱状空心部通过至少层叠弹性体的内周表面限定、且由在柱状空心部(优选圆柱状空心部)轴向方向上层叠的大量阻尼体构成,其中,阻尼体包含导热填料、石墨和热固性树脂。
根据本发明的隔震装置,由于阻尼体包含导热填料、石墨、以及热固性树脂,所以在长期地震活动中,即使由于能量吸收在阻尼体中发生温度升高,热固性树脂也不会熔融,所述导热填料用于通过相互摩擦使得向其施加震动导致的重复剪切变形减幅,所述石墨用于通过至少与导热填料摩擦使得类似地向其施加震动而导致的重复剪切变形减幅,所述热固性树脂在高温下固化,并且将阻尼体互相结合以保持阻尼体的初始形状。因此,可以避免由于热固性树脂熔融而导热填料的材料相互之间以及导热填料和石墨之间具有低摩擦的流动现象,并且,无论是否温度升高,基于导热填料本身相互摩擦以及石墨和导热填料之间摩擦的固有阻尼效果可以保持连续,因此在固化后不会引起能量吸收性能的下降。
此外,根据本发明的隔震装置包括柱状体,所述柱状体设置柱状空心部中,并且所述柱状体由在柱状空心部轴向方向上层叠的大量阻尼体构成,通过阻尼体以及各阻尼体中的剪切(弯曲)变形中的相对位移,能够获得令人满意的位移追踪性能。
在本发明中,对于热固性树脂,热固性树脂相对于阻尼体的形状保持性通过在初始地震期间阻尼体的剪切变形释放,而在固化后由于剪切变形发生粉碎和粒化。因此,在固化后并且在随后的地震中,通过热固性树脂本身的材料相互摩擦以及导热填料和石墨之间相互摩擦,热固性树脂类似地提供受导热填料和石墨影响的重复剪切变形的减幅。
因为除了阻尼效应之外,导热填料还具有用于保持阻尼体形状的形状保持效果、以及用于消散阻尼体中产生的摩擦热的散热作用,导热填料能够防止柱状体在制造期间和剪切变形后失去其形状,并防止在地震期间柱状体的温度升高。
在优选示例中的导热填料包含一种、或两种或更多种金属氧化物,例如氧化铝(Al2O3),氧化钙(CaO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铁(Fe2O3)、氧化镍(NiO)和氧化铜(CuO),以及金属氮化物例如氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)和氮化硅(Si3N4),以及金属碳化物例如碳化硼(B4C)、碳化铝(Al4C3)、碳化硅(SiC)和碳化钛(TiC),以及金属氢氧化物例如氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化镁[Mg(OH)2]、氢氧化钠(NaOH),氢氧化钙[Ca(OH)2]、和氢氧化锌[Zn(OH)2]。在这些之中,更优选氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅等的粒子作为导热填料,这是由于他们导热率高且分散性适宜。
导热填料的平均粒径优选为10μm~50μm。特别地,在通过混合具有不同粒度颗粒得到的导热填料中,例如,以50:50或40:60的比例混合平均粒径10μm左右的细粒度金属氧化物颗粒和平均粒径50μm左右的粗粒度金属氧化物颗粒,分散的平均粒径50μm左右的粗粒度金属氧化物的颗粒之间的间隙被平均粒径10μm左右的细粒度金属氧化物颗粒填充,从而获得金属氧化物颗粒的连续性,并提高散热。进一步,通过掺入不同的金属氧化物的粒子,例如,以50:50的比例掺入氧化铝颗粒和氧化镁颗粒,可以提高导热填料中的散热。
相对于阻尼体,选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氢氧化物和金属碳化物的颗粒的导热填料的混合比优选为37-70体积%。如果混合比低于35体积%,那么在通过以滞后(变化(history))曲线包围区域的面积评估的阻尼性能中导致不稳定性,反之,如果混合比超过70体积%,那么阻尼材料的可塑性劣化,使得难以制造所期望形状(例如,圆盘形状(圆板形状)或圆柱状形状)的阻尼体。
石墨优选通过人造石墨和天然石墨例如鳞片状石墨中的至少一种构成。作为石墨的优选示例的鳞片状石墨具有薄片形状、并且具有比颗粒状石墨大的表面积,使得鳞片状石墨通过当阻尼体受到外力例如震动和冲击时产生的其层间滑动摩擦以及与导热填料之间的摩擦,有效地呈现出使外力例如震动和冲击衰减的效果。作为石墨,优选使用平均粒径超过100μm的石墨,然而,作为鳞片状石墨,使用平均粒径优选100μm~1000μm、更优选500μm~700μm的鳞片状石墨,并且所述鳞片状石墨具有大接触面积的粒径。
相对于阻尼体,石墨、特别是鳞片状石墨的混合比为5~50体积%。若混合比小于5体积%,则无法呈现足够的摩擦阻尼,反之,若混合比超过50体积%,则存在阻尼体的可塑性劣化的可能。即使阻尼体可以模塑,也导致阻尼体的强度下降,并且显示出易碎性。
热固性树脂赋予阻尼体的形成材料粘着性和可压塑性。例如,在含有热固性树脂的阻尼体中,热固性树脂呈现出降低其孔隙度和改进耐久性的效果。相对于阻尼体,热固性树脂的混合比优选为10~30体积%。若混合比低于10体积%,则难以赋予阻尼体的形成材料以足够的粘着性,反之,若混合比超过30体积%,则存在阻尼体的形成材料的捏合加工性和可塑性劣化的可能。
热固性树脂优选包含酚醛树脂。作为酚醛树脂,其中,可例举在碱性催化剂存在下通过各种类型的酚类与甲醛反应获得的可溶型酚醛树脂、以及在酸催化剂存在下通过各种类型的酚类与甲醛反应获得的酚醛清漆型酚醛树脂。具体地说,其中,可以列举群荣化学工业株式会社(Gunei Chemical Industry Co.,Ltd.)制造的“RESITOP(具有碳数为8的烷基的烷基酚树脂):软化点为78~105℃”。
在优选示例中,阻尼体包含35~70体积%的导热填料、5~50体积%的石墨、和10~30体积%的热固性树脂。
在根据本发明的隔震装置中,阻尼体可进一步包含至少一种结晶聚酯树脂以及硫化橡胶和硅橡胶中的至少一种橡胶粉末作为其它成分。相对于阻尼体的成分组成,橡胶粉末的混合比优选不超过40体积%,更优选7~30体积%;并且相对于阻尼体的成分组成,结晶聚酯树脂的混合比优选超过不超过25体积%,更优选3~22体积%。
橡胶粉末、特别是硫化橡胶粉末起到通过赋予由模塑获得的阻尼体以挠性而提升阻尼体可动性的作用,还起到增加吸收能量的量的作用。作为硫化橡胶粉末,优选使用平均粒径90μm且通过研磨硫化橡胶获得的经研磨的粉末,所述硫化橡胶为例如天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、乙烯-丙烯橡胶(EPM、EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶、丙烯酸橡胶(ACM)、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶、或乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。选择一种或两种或更多种硫化橡胶粉末使用。
硅橡胶是无机橡胶,并且在耐热性、耐冷性、耐候性、电绝缘性、耐火性、无毒性等方面具有出色的特性。作为硅橡胶,作为优选示例,可以列举甲基硅橡胶(MQ)、乙烯基甲基硅橡胶(VMQ)、和苯基甲基硅橡胶(PMQ)。
相对于由导热填料、石墨(特别是鳞片状石墨)、以及热固性树脂构成的阻尼体或者相对于由导热填料、石墨(特别是鳞片状石墨)、热固性树脂以及结晶聚酯树脂构成的阻尼体,橡胶粉末的混合比优选不超过40体积%,更优选7~30体积%。
作为结晶聚酯树脂,可例举:脂肪族聚酯,其包括聚乙醇酸、聚乳酸、聚已酸内酯和聚琥珀酸乙二酯的;半芳香族聚酯,例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯和聚环己烷二亚甲基对苯二甲酸酯;以及基于酯的弹性体。作为结晶聚酯树脂的具体示例,其中,可例举东洋纺株式会社(Toyobo Co.,Ltd.)制造的“Byron GM900”、“Byron GM920”、和“Byron GM990”。所述结晶聚酯树脂的分子量优选10000~35000,更优选15000~30000。
此处,“平均粒径”是指通过激光衍射/散射法获得的在粒径分布中的50%积分值处的粒径。
在优选示例中,通过将阻尼体设置于柱状空心部中、优选压配于柱状空心部中构成的柱状体用于在层叠方向上与层叠弹性体一起支撑负载。然而,在该设置的替代方式中,柱状体可以仅用于吸收振动能。
在本发明中,在优选示例中,具有刚性的刚性层和具有弹性的弹性层是环形的,但是可选地可以是多边形环例如四边形环的。在柱状空心部是单个的情况下,层叠弹性体是常规情况下的筒形(cylindrical)的,但是在刚性层和弹性层是环形的情况下,层叠弹性体是圆柱形(circularly cylindrical)的。然而,可选地,在刚形层和弹性层是多边形环例如四边形环的情况下,层叠弹性体可以是四棱柱状(quadrangularly cylindrical)的。
在本发明中,柱状空心部可以是单个或多个的,并且在多个柱状空心部通过层叠弹性体的内周表面限定的情况下,由根据本发明的阻尼体构成的柱状体不需要设置于所有柱状空心部中,并可以优选根据所需功能和效果,通过压配于部分柱状空心部中对由阻尼体构成的柱状体进行设置。此外,在设置于单个或多个柱状空心部中的柱状体由多个阻尼体构成的情况下,不是所述多个阻尼体全部都需要由根据本发明的阻尼体构成,并且部分阻尼体可以是根据本发明的阻尼体。
本发明的优势
根据本发明,可以提供隔震装置,其具有稳定的应变依赖性、温度依赖性和承压依赖性,其中,相对于重复震动的屈服载荷的变化较小,并且在长期地震中显示出相对于重复震动的稳定的能量吸收性能。
附图说明
图1是基于本发明的隔震装置的一个优选实施方式的垂直横截面示意图;
图2是图1所示的实施方式中层叠弹性体的示意性俯视图;
图3是图1所示的实施方式中圆柱体的示意性透视图;
图4是说明图1所示实施方式操作的图;
图5是说明图1所示实施方式中水平位移与水平负载间的关系的示意图;
图6是说明在垂直承压力为15MPa时图1所示实施方式的水平位移与水平负载间关系的测试结果的示意图;
图7是说明震动次数与屈服载荷留存率之间关系的测试结果的示意图;并且
图8是说明震动次数与屈服载荷留存率之间关系的测试结果的示意图。
具体实施方式
下面将基于附图中所示的优选实施方式,对本发明进行更详细地叙述。应注意,本发明不限于本文中的实施方式。
在图1~3中,根据本发明的隔震装置1包括:圆柱状层叠弹性体8,其中环形橡胶等制成的弹性板2形成数个弹性层3、以及具有薄壁刚性钢板4以及厚壁刚性钢板5和6的由环状刚性金属板等形成的数个刚性层7通过相互硫化交替层叠;圆柱状包覆层9,用于包覆层叠弹性体8的外圆周表面;圆柱体14,其压配在通过层叠弹性体8的圆柱状内周表面10限定的圆柱状空心部11中,并由多个在圆柱状空心部11的轴向方向(垂直方向)V上紧密层叠的圆盘状(圆板状)阻尼体8形成;分别通过螺栓13连接至厚壁刚性钢板5和6的上凸缘板15和下凸缘板16;以及圆盘状(圆板状)剪力键(shear key)17,各自用于固定上凸缘板15和下凸缘板16,另一方面,各自用于在对应的位于圆柱状空心部11上端和下端的阻尼体12的上表面和下表面处,与厚壁刚性钢板5和6在剪切方向(水平方向)H上相互固定。除了内周表面10之外,其中通过以多层紧密堆叠设置数个阻尼体12的圆柱状空心部11还通过下剪力键17的上表面18和上剪力键17的下表面19限定。
在轴向方向V上弹性层3和薄壁刚性钢板4夹于其中的厚壁刚性钢板5和6分别设置在层叠弹性体8的上下端表面(face side),并且位于圆柱状空心部11最下端的阻尼体12设置为与限定圆柱状空心部11下端部的厚壁刚性钢板6的内周表面紧密接触,而位于圆柱状空心部11的最上端的阻尼体12设置为与限定圆柱状空心部11上端部的厚壁刚性钢板5的内周表面紧密接触。
各阻尼体12通过一个圆形端面20、与圆形端面相20背的另一个圆形端面21、以及连接端面20和另一端面21的圆柱状侧表面22限定。位于最上端的阻尼体12的端面21与上剪力键17的下表面19紧密接触,所述上剪力键17装配到相应的上凸缘板15和上凸缘板15圆形槽25中的厚壁刚性钢板5,另一方面,所述上剪力键17固定到厚壁刚性钢板5的圆形槽26中。同时,位于最下端的阻尼体12的另一端面21与下剪力键17的上表面18紧密接触,所述下剪力键17固定到相应的下凸缘板16和下凸缘板16圆形槽27中的厚壁刚性钢板6,另一方面,所述下剪力键17固定到厚壁刚性钢板6的圆形槽28中。除了位于最上端和最下端的阻尼体12之外的其它各阻尼体12与另一端面21、以及与相邻阻尼体12的一端面20紧密接触。各阻尼体12用于通过在平行于一端面20的水平方向H上,另一端面21相对于一端面20的相对剪切变形来吸收剪切(弯曲)变形的能量,由此减弱剪切变形。
安装该隔震装置1,以便分别地将上凸缘板15一侧通过螺栓33与上层建筑31相连,并且下凸缘板16一侧通过螺栓33与地基32(其是下层建筑)相连。因此,设置在上层建筑31和地基32之间的隔震装置用于通过层叠弹性体8和圆柱体14在层叠方向(垂直方向)V上支撑上层建筑31的负载。
各阻尼体12主要包含导热填料、石墨和主要作为粘性赋予剂的热固性树脂。
各阻尼体12按照如下方式制造:按预定比率的量,称取导热填料、作为石墨的鳞片状石墨、和热固性树脂粉末、或者进一步添加到这些成分中的橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种成分,然后将它们加入搅拌混合机(agitating mixer)例如搅拌器(mixer)中,并搅拌且混合均匀。将该混合物加入捏合机中,并进行加热和捏合。由此加热并捏合的阻尼体材料填充到加热到80~150℃温度的模具的圆柱状空心部中,并以10~100N/mm2的模塑压力下进行模压成型。在模压成型后,在保持模具圆柱状空心部中的压缩状态的同时,阻尼体材料逐步冷却,然后从模具的圆柱状空心部取出。
为了制造隔震装置1(其具有以多层结构堆叠的圆盘状(圆板状)阻尼体12形成的圆柱体14),由各自在中心部具有圆孔的环形橡胶板等形成的弹性板2、以及由各自在中心部具有圆孔的环形刚性金属板等形成的薄壁刚性钢板4交替层叠,由在中心部具有圆孔的环状刚性钢板等形成的厚壁刚性钢板5和6设置在层叠组件的最下表面和最上表面上,并且这些部件通过在模具中在加压下硫化而彼此固定,由此制造在中心部具有圆柱状空心部11的圆柱状层叠弹性体8。随后,数个圆盘状(圆板状)阻尼体12压配并层叠于圆柱状空心部11中,以便在圆柱状空心部11中形成由数个圆盘状(圆板状)阻尼体12构成的圆柱体14。通过以下方式来实现阻尼体12的压配:用液压活塞等将数个圆盘状(圆板状)阻尼体12中的每一个连续压入圆柱状空心部11中,使得在圆盘状(圆板状)阻尼体12和层叠弹性体8的内周表面10之间不产生间隙。在阻尼体12的压配后,剪力键17分别设置于圆柱状空心部11的下端部和上端部,使得其上表面18和下表面19在没有间隙的情况下分别与位于最下端的阻尼体12的一端面20和阻尼体12的另一端面21接触,并且上凸缘板15和下凸缘板16分别通过螺栓13安装于厚壁刚性钢板5和6上。应当注意的是,在模具中在加压情况下通过硫化形成层叠弹性体8时,由橡胶等形成的包覆层9可以在由弹性板2构成的弹性材料层上一体化地形成,以此方式覆盖薄壁刚性钢板4以及厚壁刚性钢板5和6的外周表面。
对于隔震装置1,沿着圆柱状空心部11的轴向方向以多层堆叠的数个圆盘状(圆板状)阻尼体12压配于圆柱状空心部11中,并且如图4所示,当上层建筑31因震动、冲击等相对于地基32在水平方向H上运动、并承受水平方向H上的剪切力时,阻尼体12与层叠弹性体8同时在水平方向H上发生剪切变形并吸收水平方向H上的振动能,由此能够快速衰减外力例如震动和冲击。具有圆柱体14的隔震装置1呈现出稳定的应变依赖性、温度依赖性和承压依赖性的特性,并且在长期地震中显示出相对于重复震动的稳定的能量吸收,其中,由阻尼体材料制造的数个圆盘状(圆板状)阻尼体12以多层堆叠并且压配于圆柱状空心部11中,所述阻尼体12由导热填料、作为石墨的鳞片状石墨、以及热固性树脂构成的阻尼体材料制造,或者阻尼体12由其中橡胶粉末或结晶聚酯树脂中的至少一种添加到这些成分中的阻尼体材料制造。
[实施例]
实施例1~10
如表1和表2所示混合比,称取导热填料、作为石墨的鳞片状石墨、和作为热固性树脂的酚醛树脂、或者添加到这些成分中的橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种成分,并将它们加入搅拌混合机例如搅拌器中。通过将其搅拌并混合均匀得到的混合物加入到加热至120℃温度的捏合机中,并且在加热的同时进行捏合,由此制造阻尼体材料。将所述阻尼体材料填入加热至120℃温度的模具的圆柱状空心部中,并在60N/mm2的模塑压力下进行模压成型。在模压成型后,在保持压缩状态的同时,模具圆柱状空心部中的阻尼体材料逐步冷却,并且在冷却到室温之后,从模具的圆柱状空心部中取出直径为50mm的10mm长圆盘状(圆板状)阻尼体12。
[表1]
[表2]
然后,外直径为250mm且厚度为1.4mm的具有刚性的23块薄壁刚性钢板4和外直径同样为250mm且厚度为2.0mm的具有弹性的24块弹性板(硫化天然橡胶:橡胶的弹性剪切模量G=0.4N/mm2)2交替层叠。进一步,外径同样为250mm、厚度为25mm且分别具有直径70mm的圆形槽26和28的一对厚壁刚性钢板5和6分别设置在层叠组件的下表面和上表面。实施例1~10中获得的直径为50mm、厚度为10mm的11块圆盘状(圆板状)阻尼体12在没有间隙的情况下堆叠并压配到层叠弹性体8(高:130.2mm;外直径250mm)中心部的圆柱状空心部11中,所述层叠弹性体8通过在加压下在模具中硫化以使得上述部件彼此固定、并且用高130.2mm且径向厚度5mm的圆柱状包覆层9包覆而获得,由此制造图1所示的隔震装置1。
关于隔震装置1的阻尼性能、承压依赖性和屈服载荷留存率,通过下述方法进行评估。
<阻尼性能>
在以垂直方向分别向隔震装置1施加5MPa、10MPa、15MPa和20MPa的垂直承压力P的状态下,隔震装置1在水平方向H上以0.33Hz的振动频率震动,导致水平剪切变形((±48mm=±100%剪切应变)。在图5中,说明了隔震装置1的上端相对于其更下端的水平位移(横轴δ)和隔震装置1的水平负载(水平力)(纵轴Q)之间的关系(水平复原力特性图),这表示滞后曲线(实线)所围区域的面积ΔW越宽,能够吸收的振动能越多。此处,通过水平剪切变形中横截负载(屈服载荷)Qd(使用滞后曲线与纵轴Q的交叉点处的水平负载Qd1和|Qd2|,由公式Qd=(Qd1+|Qd2|)/2算出的值),即±100%剪切应变(横截负载Qd越大,滞后曲线所围区域的面积越宽,则表示阻尼性能更优越),对圆柱体14的阻尼性能进行评估。
<承压依赖性>
将前文所述5MPa、10MPa、15MPa和20MPa的垂直承压力(垂直负载)P分别施加于隔震装置1,以测定在各垂直承压力P下的横截负载Qd,通过将5MPa的垂直承压力Qd设置为1.00的比率(倍率)计算由10MPa、15MPa和20MPa的垂直承压力产生的横截负载Qd相对于5MPa垂直承压力下Qd的变化,以该比率对承压依赖性进行评估。其中随着垂直承压力P增加而该比例增加的隔震装置1产生与垂直承压力P对应的横截负载Qd,并具有能够呈现与受支撑不同负载建筑物对应的隔震效果的特性。
由说明承载面依赖性试验结果的表1和2可知,对于分别具有由表1和表2所示阻尼体材料构成的圆柱体14的隔震装置1,横截负载Qd随着垂直承压力P的增加而增加,具体而言,使得各垂直承载面P的横截负载Q与5MPa的垂直承压力的横截负载的比率在10Mpa(即5MPa垂直承压力P的两倍)时为1.28~1.48,在15Mpa(即5MPa垂直承载压力P的三倍)时为1.52~1.92,在20Mpa(即5MPa垂直承载压力P的四倍)时为1.82~2.31;因此,横截负载Qd的值对应垂直承压力P而增加,使其能够获得与负载能力、即垂直承压力P相应的隔震效果。图6显示在具有如实施例6所示圆柱体的隔震装置1中水平复原力特性的试验结果(滞后曲线),即水平位移δ(mm)与水平负载(水平力)Q(kN)的关系。
在具有圆柱状铅(铅塞)替代圆柱体14的隔震装置中,5MPa垂直承压力的横截负载与10MPa、15MPa和20MPa垂直承压力的横截负载的比率,在10MPa垂直承压力时为1.02,在15MPa垂直承压力时为1.04,在20MPa垂直承压力时为1.06,因此对于具有铅塞的隔震装置,即使所支撑的负载不同,横截负载也几乎没有变化,因此从发挥与负载上不同的建筑物相应的隔震效果的承压力依赖性来看,具有压配于其中的铅塞的隔震装置比本实施例中的隔震装置1差。
<震动次数和能量吸收性能的留存率(屈服载荷留存率)>
进行试验,其中,隔震装置1在(1)100%的水平变形率和0.1Hz的频率下和(2)300%的水平变形率和0.33Hz的频率下进行重复震动,并且能量吸收性能的留存率测定为屈服载荷留存率(=Qdn/Qd1,其中,Qd1是在第一次震动时的横截负载Qd的值,并且Qdn是在第n次震动时的横截负载Qd的值)。
在100%的水平变形率和0.1Hz的频率下的4次周期震动试验中,由图7所示试验结果注意到在实施例9与比较例1和2的隔震装置之间较大的性能差异。在300%的水平变形率和0.33Hz频率下的10次周期震动试验中,由图8所示试验结果显示在实施例9的隔震装置1的情况下,屈服载荷变化率较小,并且相对于在长期地震的重复震动,性能稳定。
在该测试中使用的比较例1的隔震装置是将铅塞替代圆柱体14压配在层叠弹性体8的中心部中的圆柱状空心部11中的隔震装置,同时,比较例2的隔震装置是将阻尼体材料模压成型获得的圆柱体替代铅塞进行压配的隔震装置,所述阻尼体材料由导热填料、鳞片状石墨、硫化橡胶粉末、结晶聚酯树脂和香豆酮树脂构成。
应道注意到,已确认与上述相似的效果还可以通过具有以下特性的隔震装置1获得,在所述隔震装置1中,由单个阻尼体12构成的圆柱体14压配在圆柱状空心部11中。
附图标记说明
1:隔震装置
2:弹性板
3:弹性层
4:薄壁刚性钢板
5,6:厚壁刚性钢板
7:刚性层
8:层叠弹性体
9:包覆层
10:内周表面
11:圆柱状空心部
12:阻尼体
14:圆柱体
Claims (10)
1.一种隔震装置,其包括:层叠弹性体,其中刚性层和弹性层交替层叠;以及柱状体,其通过阻尼体构成、并且设置在至少一个柱状空心部中,所述柱状空心部由至少所述层叠弹性体的内周表面限定,其中,阻尼体包含导热填料、石墨和热固性树脂。
2.一种隔震装置,其包括:层叠弹性体,其中刚性层和弹性层交替层叠;以及柱状体,其设置在至少一个柱状空心部中,并由在柱状空心部轴向方向上层叠的数个阻尼体构成,所述柱状空心部由至少所述层叠弹性体的内周表面限定,其中,阻尼体包含导热填料、石墨和热固性树脂。
3.如权利要求1或2所述的隔震装置,其特征在于,所述阻尼体包含35~70体积%的导热填料、5~50体积%的石墨、和10~30体积%的热固性树脂。
4.如权利要求1~3中任一项所述的隔震装置,其特征在于,所述导热填料包括金属氧化物颗粒、金属氮化物颗粒、金属碳化物颗粒和金属氢氧化物颗粒中的一种、或两种、或更多种。
5.如权利要求1~4中任一项所述的隔震装置,其特征在于,所述石墨由人造石墨和天然石墨中的至少一种构成。
6.如权利要求1-5中任一项所述的隔震装置,其特征在于,所述热固性树脂包括酚醛树脂。
7.如权利要求1~6中任一项所述的隔震装置,其特征在于,所述阻尼体进一步包含橡胶粉末和结晶聚酯树脂中的至少一种。
8.如权利要求7所述的隔震装置,其特征在于,所述阻尼体包含不超过40体积%的橡胶粉末和不超过25体积%的结晶聚酯树脂中的至少一种。
9.如权利要求7或8所述的隔震装置,其特征在于,所述橡胶粉末由硫化橡胶粉末和硅橡胶粉末中的至少一种构成。
10.如权利要求1~9中任一项所述的隔震装置,其特征在于,所述柱状体用于与所述层叠弹性体一起在层叠方向上支撑负载。
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