CN211646737U - 一种阻尼隔震支座 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种阻尼隔震支座，属于建筑减隔震技术领域。阻尼隔震支座包括阻尼体、至少一个上述阻尼芯柱和连接板。阻尼体包括交替层叠布置的至少两层橡胶层和至少一层钢板层，阻尼体至少具有一个贯穿阻尼体的芯孔。阻尼芯柱设置于芯孔内，阻尼芯柱包括钢砂、氧化锆、橡胶和交联聚异丁烯，钢砂、氧化锆和橡胶分散于交联聚异丁烯中。阻尼隔震支座通过阻尼芯柱和阻尼体协同工作达到减震耗能的目的。一方面阻尼体中的阻尼橡胶中的高分子材料的内摩擦消耗部分能量，另一方面阻尼芯柱中的不同粒径和比例的阻尼颗粒在压力作用下摩擦消耗地震能量。待外力撤销以后，整体的芯柱通过交联聚异丁烯限定作用容易恢复到原有状态，支座无残余变形。

Description

一种阻尼隔震支座

技术领域

本申请涉及建筑减隔震技术领域，具体而言，涉及一种阻尼隔震支座。

背景技术

影响建筑结构地震响应的重要因素主要有两个：(1)结构的周期；(2)阻尼比。隔震建筑就是通过隔震支座来延长结构的周期并给予结构较大的阻尼，使结构上的地震响应大大降低。同时，结构产生的较大位移由隔震层来承受，上部结构在地震中会发生接近平移的运动，大大提高了上部结构的安全度。

目前，隔震支座领域提升隔震支座阻尼主要有两种方案：第一种是采用铅芯橡胶隔震支座，利用铅芯的塑性重结晶的能力来提升支座阻尼比，耗散地震能量。第二种是采用(超)高阻尼橡胶隔震支座，传统的(超)高阻尼橡胶隔震支座所用橡胶主材是丁腈橡胶，丁腈橡胶本身的阻尼特性比天然橡胶好；同时，在橡胶材料中添加阻尼材料，增加橡胶本身的耗能能力。高阻尼橡胶隔震支座的等效阻尼比一般>10％，超高阻尼橡胶隔震支座的等效阻尼比一般>20％。

传统的(超)高阻尼橡胶隔震支座的问题在于：

(1)为了提高橡胶本身的耗能能力，(超)高阻尼橡胶隔震支座所用橡胶主材是丁腈橡胶，丁腈橡胶本身的阻尼特性比天然橡胶好，但是丁腈橡胶的变形恢复特性与天然胶相比就差了很多。

(2)(超)高阻尼橡胶配方中添加了较多的阻尼材料，当发生较大的剪切变形时，易产生永久性的残余变形；另一方面，阻尼材料含量的增加会对橡胶材料的耐久性能以及疲劳性能产生严重的影响，实际工程中大量的高阻尼橡胶支座的开裂已经验证了这一点。

(3)由于丁腈橡胶特性和塑性阻尼材料的影响，(超)高阻尼橡胶隔震支座的压缩永久变形会比较大。

(4)由于采用了耗能能力更好的丁腈橡胶，且填充了较多的塑性阻尼材料，当地震持时较长时，橡胶隔震支座往复剪切变形的循环次数增多，(超)高阻尼橡胶内部温度会迅速升高，隔震支座的力学性能会衰减很多，隔震效果会明显降低，隔震支座的力学性能稳定性差。

实用新型内容

本申请提供了一种阻尼隔震支座，其能够改善(超)高阻尼橡胶隔震支座力学稳定性差以及易产生永久性的残余变形的技术问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种阻尼隔震支座，其包括阻尼体、至少一个上述阻尼芯柱和连接板。

阻尼体包括由第一端向第二端延伸的柱状体，柱状体包括交替层叠布置的至少两层橡胶层和至少一层钢板层，阻尼体至少具有一个沿第一端向第二端贯穿阻尼体的芯孔。

阻尼芯柱设置于芯孔内，阻尼芯柱包括阻尼颗粒和弹性主体，阻尼颗粒分散于弹性主体中。弹性主体的主要成分是聚异丁烯橡胶。

连接板包括第一连接板和第二连接板，第一连接板设置于柱状体的第一端，第二连接板设置于柱状体的第二端。

在上述技术方案中，阻尼隔震支座通过阻尼芯柱和阻尼体协同工作达到减震耗能的目的。

阻尼芯柱设置于阻尼体的芯孔内，阻尼芯柱和阻尼体配合，一方面阻尼体中的橡胶层与钢板层配合在支座往复剪切变形过程中橡胶分子链之间的粘性内摩擦消耗部分能量，另一方面当支座发生水平向剪切位移时，阻尼芯柱中的不同粒径和比例的阻尼颗粒材料间需要克服摩擦力产生相对的位移，摩擦过程中产生热能，消耗地震能量。待外力撤销以后，整体的芯柱通过微交联的聚异丁烯限定作用容易恢复到原有状态，支座无残余变形。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述第一连接板和/或第二连接板具有允许阻尼芯柱通过的至少一个插入口，插入口设置有盖板。

在上述示例中，第一连接板和/或第二连接板具有允许阻尼体通过的至少一个插入口使阻尼芯柱安装和更换比较便利。

即将连接板和阻尼体安装完成后，再将阻尼芯柱由插入口插入到阻尼体的芯孔内，在插入口安装盖板防止阻尼芯柱从阻尼体的芯孔中脱落，完成阻尼隔震支座的安装。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述盖板具有相对的第一面和第二面，第一面抵触于阻尼芯柱的一端，第二面连接于连接板的内壁。

在上述示例中，盖板通过一面抵触于阻尼体的一端，另一面连接于第一连接板的内壁使阻尼芯柱稳定的设置于阻尼隔震支座内，不会由于剪切变形力过大导致阻尼芯柱位置偏移。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述盖板的第二面焊接于连接板的内壁。

在上述示例中，盖板通过焊接于连接板的内壁从而与连接板稳定连接。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述阻尼体的周壁设置有保护层，保护层由其第一端和第二端分别连接于第一连接板和第二连接板。

在上述示例中，阻尼体的周壁设置有保护层能够防止阻尼体中的橡胶老化，导致橡胶的性能变差，进而影响阻尼隔震支座的阻尼性能。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，阻尼体的形状为圆柱形或棱柱形，阻尼芯柱的形状为圆柱形或棱柱形。

在上述示例中，圆柱形或棱柱形的阻尼体和阻尼芯柱有利于阻尼隔震支座减小地震能量。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的示例中，弹性主体的主要成分包括聚异丁烯橡胶。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第七种可能的示例中，上述阻尼颗粒包括橡胶颗粒，橡胶颗粒的粒径≤1mm。

在上述示例中，上述粒径的橡胶颗粒有利于橡胶颗粒的分子链之间的粘性内摩擦消耗部分能量，消耗地震的能量，从而达到耗能减震的目的。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第八种可能的示例中，上述阻尼颗粒包括钢砂颗粒，钢砂的粒径为0.25～2mm。

在上述示例中，阻尼芯柱通过不同粒径大小的钢砂克服摩擦力产生相对的位移，摩擦过程中产生热量，从而达到耗能减震。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第九种可能的示例中，上述阻尼颗粒包括氧化锆颗粒，氧化锆的粒径为0.8～2.2mm。

在上述示例中，阻尼芯柱通过不同粒径大小的氧化锆克服摩擦力产生相对的位移，摩擦过程中产生热量，消耗地震的能量，从而达到耗能减震。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的阻尼隔震支座的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的阻尼体的第一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的阻尼体的第二种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的阻尼体的第三种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的阻尼体的第四种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的阻尼体的第五种结构示意图。

图标：10-阻尼隔震支座；100-阻尼体；101-芯孔；110-橡胶层；120-钢板层；200-阻尼芯柱；300-连接板；301-插入口；310-第一连接板；320-第二连接板；400-盖板；500-保护层；600-预埋件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，本申请实施例提供一种阻尼隔震支座10，其包括阻尼体100、阻尼芯柱200和连接板300。

阻尼体100包括由第一端向第二端延伸的柱状体，柱状体包括交替层叠布置的至少两层橡胶层110和至少一层钢板层120，阻尼体100至少具有一个沿第一端向第二端贯穿阻尼体100的芯孔101。

请参阅图2～6，阻尼体100可以为长方体或圆柱体，其中阻尼体100的芯孔101可以为圆形孔、方形孔或其他不规则形状孔，芯孔101的个数可以为1个、2个或多个。

需要说明的是，当芯孔101的个数为1个时，芯孔101设置于阻尼体100的中部；当芯孔101的个数为2个时，2个芯孔101并排设置于阻尼体100的中部，且2个芯孔101之间的距离与为芯孔101到阻尼体100边缘的距离的0.5～1.5倍；当芯孔101的个数为3个时，3个芯孔101分别布置于等边三角形的三个角的位置，且3个芯孔101之间的距离与为芯孔101到阻尼体100边缘的距离的0.5～1.5倍；当芯孔101的个数为4个时，4个芯孔101分别布置于菱形的四个角的位置，且4个芯孔101之间的距离与为芯孔101到阻尼体100边缘的距离的0.5～1.5倍；当芯孔101的个数为更多时，多个芯孔101均匀的分布于阻尼体100的中部，且多个芯孔101之间保持一定的距离，保证芯孔101中的阻尼芯柱200在受到剪切力后有足够的空间形变并还原。

在本申请实施例中，芯孔101的个数为1个，芯孔101为圆形孔。在本申请其他一些实施例中，芯孔101的个数和形状可以根据实际情况选择。

阻尼体100的橡胶层110为高阻尼橡胶层110，按照重量份数计，其原料包括以下材料：

丁腈橡胶100份；炭黑50～80份；石墨10～30份；碳酸钙10～30份；防老剂D1～2份；防护蜡1～4份；硬脂酸1.5～2份；氧化锌5～10份；硫磺1～2.5份；促进剂CZ 1～1.5份；促进剂TT 0.1～0.5份。

橡胶层110和钢板层120层叠布置，橡胶层110中的分子链之间的粘性内摩擦消耗部分能量，钢板层120能够为橡胶层110提供支持并且将橡胶层110和橡胶层110分开，防止其相互粘接和变形。

需要说明的是，钢板层120可以为1层，橡胶层110的层数至少2层；橡胶层110的层数比钢板层120层数多一层。

阻尼芯柱200贯穿设置于至少一个芯孔101内。

需要说明的是，一般情况下，每个阻尼芯柱200都和一个芯孔101一一配合。但是本申请并不限定多个阻尼芯柱200和一个芯孔101配合的情况，或有空余的芯孔101没有设置阻尼芯柱200。

阻尼芯柱200的形状和芯孔101的形状配合，例如芯孔101为圆形孔时，阻尼芯柱200的形状为圆柱形。或芯孔101为方形孔时，阻尼芯柱200的形状为长方体。

在本申请实施例中，由于芯孔101为圆形孔，阻尼芯柱200的形状为圆柱形，个数为1个。在本申请其他一些实施例中，阻尼芯柱200的形状和个数由阻尼隔震支座10的芯孔101的形状和个数决定。

阻尼芯柱200的高度大于或等于阻尼体100的高度。

阻尼芯柱200包括阻尼颗粒和弹性主体，阻尼颗粒分散于弹性主体中。

阻尼颗粒包括钢砂颗粒、氧化锆颗粒和橡胶颗粒，弹性主体主要成分包括交联聚异丁烯橡胶。钢砂颗粒、氧化锆颗粒和橡胶颗粒分散于交联聚异丁烯中。

阻尼芯柱200可以通过以下方法制得：

(1)按照配比将50～100重量份聚异丁烯、20～50重量份耐磨炭黑和0.5～2重量份硫化剂加入到容器中混合均匀得到第一混合物；

(2)按照配比将将制得的第一混合物与150～300重量份钢砂颗粒、50～150重量份氧化锆颗粒和50～100重量份橡胶颗粒混合均匀得到第二混合物；

(3)按照阻尼隔震支座10的形状结构要求设计阻尼芯柱200的模具，将制得的第二混合物加入到模具中；

(4)设定合适的温度和压力使聚异丁烯微交联从而将钢砂颗粒、氧化锆颗粒和橡胶颗粒包裹，使钢砂颗粒、氧化锆颗粒和橡胶颗粒分散于交联的聚异丁烯中，待冷却后取出模具中的阻尼芯柱200。

其中，钢砂颗粒的粒径为0.25～2mm，氧化锆颗粒的粒径为0.8～2.2mm，橡胶颗粒的粒径≤1mm。

钢砂包括第一钢砂、第二钢砂、第三钢砂和第四钢砂，第一钢砂的粒径大于0.1mm，且小于等于0.25mm，第二钢砂的粒径大于0.25mm，且小于等于0.5mm，第三钢砂的粒径大于0.5mm，且小于等于1mm，第四钢砂的粒径大于1mm，且小于等于2mm，第一钢砂、第二钢砂、第三钢砂和第四钢砂的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2。

氧化锆包括第一氧化锆和第二氧化锆，第一氧化锆的粒径为0.8～1.2mm，第二氧化锆的粒径为1.8～2.2mm，第一氧化锆和第二氧化锆的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2。

钢砂、氧化锆和橡胶为阻尼颗粒材料。阻尼芯柱200通过不同粒径大小和比例的钢砂、氧化锆克服摩擦力产生相对的位移，摩擦过程中产生热量，消耗地震的能量，以及橡胶颗粒的分子链之间的粘性内摩擦消耗部分能量，从而达到减震耗能。

可选地，炭黑为耐磨炭黑。耐磨炭黑加入到聚异丁烯中，能够改善聚异丁烯的强度和性能。

可选地，聚异丁烯的动力粘度为60000～100000泊。

可选地，硫化剂包括硫磺和二叔丁基过氧并用或者双叠氮甲酸酯或者醌-卤素亚胺类化合物与硫化并用。

硫磺和二叔丁基过氧能够使聚异丁烯硫化并微交联，从而将各种阻尼颗粒材料包裹在特定模具中形成特定形状的阻尼芯柱200。

连接板300包括第一连接板310和第二连接板320，第一连接板310设置于阻尼体100的第一端，第二连接板320设置于阻尼体100的第二端。其中，第一连接板310和第二连接板320分别抵触于阻尼芯柱200的两端。

第一连接板310和/或第二连接板320具有允许阻尼芯柱200通过的至少一个插入口301，插入口301设置有盖板400。

需要说明的是，第一连接板310和第二连接板320中至少一个具有允许阻尼芯柱200通过的至少一个插入口301即可。插入口301的位置需要和芯孔101的位置对应。待阻尼体100和第一连接板310、第二连接板320完成组装后，将阻尼芯柱200由插入口301插入到芯孔101内并通过盖板400密封插入口301。

在本申请实施例中，第一连接板310和第二连接板320都具有允许阻尼芯柱200通过的插入口301。在本申请其他一些实施例中，第一连接板310或第二连接板320中有一个连接板300具有插入口301即可。

盖板400具有相对的第一面和第二面，第一面抵触于阻尼芯柱200的一端，第二面连接于第一连接板310的内壁，从而使阻尼芯柱200稳定的设置于阻尼隔震支座10内，不会由于剪切变形力过大导致阻尼芯柱200位置偏移。

在本申请实施例中，盖板400的第二面通过剖口焊的方式焊接于第一连接板310的内壁，焊接后对焊接处的表面进行打磨。在本申请其他一些实施例中，盖板400和第一连接板310还可以通过螺栓连接。

阻尼体100的周壁设置有保护层500，保护层500由其第一端和第二端分别连接于第一连接板310和第二连接板320。阻尼体100的周壁设置有保护层500能够防止阻尼体100中的橡胶老化，导致橡胶的性能变差，进而影响阻尼隔震支座10的阻尼性能和耐久性。

预埋件600用于连接于建筑物与支座，进而使建筑利用阻尼隔震支座10提高减震性能。

综上所述，本申请实施例的阻尼隔震支座通过阻尼芯柱和阻尼体协同工作达到减震耗能目的。阻尼芯柱设置于阻尼体的芯孔内，阻尼芯柱和阻尼体配合，一方面阻尼体中的橡胶层与钢板层配合在支座往复剪切变形过程中橡胶分子链之间的粘性内摩擦消耗部分能量，另一方面当支座发生水平向剪切位移时，阻尼芯柱中的不同粒径和比例的阻尼颗粒材料间需要克服摩擦力产生相对的位移，摩擦过程中产生热能，消耗地震能量。待外力撤销以后，整体的芯柱通过微交联的聚异丁烯限定作用容易恢复到原有状态，支座无残余变形。

以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻尼隔震支座，其特征在于，所述阻尼隔震支座包括：

阻尼体，所述阻尼体包括由第一端向第二端延伸的柱状体，所述柱状体包括交替层叠布置的至少两层橡胶层和至少一层钢板层，所述阻尼体至少具有一个沿第一端向第二端贯穿所述阻尼体的芯孔；

阻尼芯柱，所述阻尼芯柱设置于所述芯孔内，所述阻尼芯柱包括阻尼颗粒和弹性主体，所述阻尼颗粒分散于所述弹性主体中；

连接板，所述连接板包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板设置于所述柱状体的所述第一端，所述第二连接板设置于所述柱状体的所述第二端。

2.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述第一连接板和/或第二连接板具有允许所述阻尼芯柱通过的至少一个插入口，所述插入口设置有盖板。

3.根据权利要求2所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述盖板具有相对的第一面和第二面，所述第一面抵触于所述阻尼芯柱的一端，所述第二面连接于所述连接板的内壁。

4.根据权利要求3所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述盖板的所述第二面焊接于所述第一连接板的内壁。

5.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述阻尼体的周壁设置有保护层，所述保护层由其第一端和第二端分别连接于所述第一连接板和所述第二连接板。

6.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述阻尼体的形状为圆柱形或棱柱形，所述阻尼芯柱的形状为圆柱形或棱柱形。

7.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述弹性主体的主要成分包括聚异丁烯橡胶。

8.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述阻尼颗粒包括橡胶颗粒，所述橡胶颗粒的粒径≤1mm。

9.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述阻尼颗粒包括钢砂颗粒，所述钢砂的粒径为0.25～2mm。

10.根据权利要求1所述的阻尼隔震支座，其特征在于，所述阻尼颗粒包括氧化锆颗粒，所述氧化锆的粒径为0.8～2.2mm。

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