CN216007380U

CN216007380U - 一种耗能芯材用的约束复合层及使用其的复合型阻尼器

Info

Publication number: CN216007380U
Application number: CN202122059092.9U
Authority: CN
Inventors: 张远喜; 黄兆明; 唐均; 管庆松
Original assignee: Hebei Zhen'an Seismic Isolation Technology Co ltd; Zhenan Technology Co Ltd
Current assignee: Hebei Zhen'an Seismic Isolation Technology Co ltd; Zhenan Technology Co Ltd
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2031-08-30

Abstract

本实用新型公开了耗能芯材用的一种耗能芯材用的约束复合层及使用其的复合型阻尼器；耗能芯材用的约束复合层由橡胶层与骨架层叠合而成有效约束低屈服点金属均匀变形并防止其变形过程挤压入黏弹性材料层中，使该复合型阻尼器耗能及疲劳性有效提升。该带耗能芯材用的约束复合层的复合型阻尼器包括黏弹性材料、低屈服点金属、剪切连接板、约束复合层，所述约束复合层位于阻尼器中黏弹性材料与低屈服点金属周围，由钢丝、约束层橡胶复合而成；本实用新型提供的约束复合层对低屈服点金属形成包裹约束，有效提高低屈服点金属的均匀变形，防止金属变形过程中挤压入黏弹性材料中从而提高该带约束复合型黏弹性阻尼器的耗能能力与疲劳恢复性。

Description

一种耗能芯材用的约束复合层及使用其的复合型阻尼器

技术领域

本实用新型涉及建筑减震抗震技术领域，具体而言是一种耗能芯材用的约束复合层及使用其的复合型阻尼器。

背景技术

黏弹性阻尼器是由多层内部黏弹性阻尼材料和多层内部钢板叠合整体硫化而成的减震耗能装置。复合型黏弹性阻尼器通过在黏弹性阻尼器中添加铅芯等金属形成金属复合型阻尼器，从而增加阻尼器的耗能能力和有效刚度增加。

金属复合型黏弹性阻尼器被用在建筑上以减少风振或地震作用。上述金属复合型黏弹性阻尼器由黏弹阻尼器装配铅芯或其他金属得到。但是直接装配加入铅芯等金属得到的复合型阻尼器在变形过程中橡胶提供的回弹力不足以使其中的金属均匀变形，同时阻尼器中的金属由于不均匀变形会永久性挤压较软的黏弹性材料进入钢板夹层中，所制备的金属复合型阻尼器包络曲线往复后曲线不饱满，应力衰减较大，疲劳性能较差。

与传统金属复合型黏弹性阻尼器相比本实用新型提供了一种带约束复合型阻尼器，该阻尼器添加约束层有效约束阻尼器中的金属均匀变形，耗能能力、稳定性和疲劳恢复等有显著提升。

实用新型内容

为解决上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种耗能芯材用的约束复合层及使用其的复合型阻尼器，以解决现有阻尼器在剪切变形过程中低屈服点金属受到挤压不均匀变形及部分压入较软的黏弹性橡胶层中，造成阻尼器包络曲线不饱满，应力衰减较大及疲劳性较差的问题。具体的，本实用新型是这样实现的：

一种耗能芯材用的约束复合层，包括橡胶层与骨架层叠合制成，用于与能耗芯材的表面粘接并形成对能耗芯材局部或全面的包裹，能约束耗能芯材均匀变形并防止其变形过大、或变形过程挤压入黏弹性材料层中。

进一步的，所述约束复合层与能耗芯材的表面粘接为硫化粘接；橡胶层与骨架层之间呈交叉、或平铺至少一层成型叠合为复合橡胶层。

进一步的，所述骨架层为金属丝、金属网或金属管。

本实用新型还涉及了一种复合型阻尼器，包括：外侧剪切连接板、中间剪切连接板、黏弹性材料、耗能芯材，其特征在于，还包括有粘接并包裹耗能芯材的约束复合层，所述约束复合层包括橡胶层与骨架层叠合制成。

进一步的，所述耗能芯材为低屈服点金属棒材。

进一步的，黏弹性材料为橡胶类弹性材料或高阻尼橡胶。

进一步的，中间剪切连接板配有相应直径的通孔，外侧剪切连接板配以相应直径的盲孔。

进一步的，低屈服点金属棒材穿过通孔置于相应的盲孔内。

进一步的，所述骨架层为钢丝、纤维或金属网，并与橡胶材料交叉或平铺叠合成型。

进一步的，所述约束复合层包裹低屈服点金属棒材周围，并与两侧的外侧剪切连接板、黏弹性材料之间进行主体硫化粘接成型。

本实用新型的工作原理介绍：耗能芯材即黏弹性阻尼器中所使用的金属材料，在其表面增设约束复合层结构，所述约束复合层由橡胶为主体，具有较高的硬度及强度，同时该橡胶材料与金属材料在硫化过程中具有一定的粘合能力，使其中的骨架层均匀受力、变形，所述约束复合层橡胶中进一步添加骨架层，在具有一定变形能力的同时提供较高的弹性刚度。以该约束复合层材料及结构包裹于低屈服点金属周围制备的复合型阻尼器耗能饱满，疲劳稳定。

本实用新型的有益效果介绍：约束复合层橡胶与耗能芯材在硫化时橡胶黏附于耗能芯材，一方面有效约束芯材另一方面使芯材变形过程更加均匀，减少应力集中，能有效防止阻尼器中的金属由于不均匀变形会永久性挤压较软的黏弹性材料进入钢板夹层中的情况出现。增加约束复合层的强度、刚度，同时部分约束复合层橡胶与耗能芯材在硫化时橡胶黏附于耗能芯材，一方面有效约束芯材，另一方面使芯材变形过程更加均匀，减少应力集中，整体提升复合型阻尼器的性能。

附图说明

图1为一种复合型阻尼器的截面结构示意图；

图2为约束复合层的结构示意图；

图3为实验5的位移—载荷曲线；

图4为实验6的位移—载荷曲线；

图5为实验7的位移—载荷曲线；

图6为骨架层的金属网展开结构示意图；

图7为一种复合型阻尼器的立体结构图。

其中：1—外侧剪切连接板、2—中间剪切连接板、3—黏弹性材料、4—耗能芯材、5—约束复合层、6—骨架层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例1：一种耗能芯材用的约束复合层

由橡胶层与骨架层叠合制成，用于与能耗芯材4的表面粘接并形成对能耗芯材局部或全面的包裹，能约束耗能芯材均匀变形并防止其变形过大、或变形过程挤压入黏弹性材料层中。约束复合层与能耗芯材的表面粘接为硫化粘接；橡胶层与骨架层之间呈交叉、或平铺至少一层成型叠合为复合橡胶层；所述橡胶层包含有甲基丙烯酸锌和马来酸酐接枝聚丁二烯。骨架层6为金属丝、金属网或金属管。

优选地，为了提高约束复合层的抗变形破坏能力及回弹性，所述约束复合层优选钢丝或金属丝网与橡胶复合为约束复合层，钢丝优选丝径为0.3mm～1.2mm材质为0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti，金属网优选为0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、06Cr19Ni10材质加工成厚度小于1.5mm 网管。所选金属材料抗拉强度高，伸长率可达60％以上，尤其将其加工为金属橡胶压制为金属网后其弹性变形得到极大提升，两者复合使整个约束复合层具有较大的变形能力及回弹性。

实施例2：一种复合型阻尼器

如图1～7所示，该复合型阻尼器包括：外侧剪切连接板1、中间剪切连接板2、黏弹性材料3、耗能芯材4、粘接并包裹耗能芯材4 的约束复合层5；所述约束复合层即为实施例1、2中的约束复合结构，包括橡胶层与骨架层6叠合制成，所述橡胶层的成分中包括有甲基丙烯酸锌和马来酸酐接枝聚丁二烯。耗能芯材为低屈服点金属棒材，中间剪切连接板配有相应直径的通孔，外侧剪切连接板配以相应直径的盲孔；黏弹性材料为橡胶类弹性材料或高阻尼橡胶；低屈服点金属棒材穿过通孔置于相应的盲孔内；所述骨架层为钢丝、纤维或金属网，并与橡胶材料交叉或平铺叠合成型；所述约束复合层包裹低屈服点金属棒材周围，并与两侧的外侧剪切连接板、黏弹性材料之间进行主体硫化粘接成型。

具体的：剪切钢板与黏弹性材料叠合为三明治结构，约束复合层包裹与低屈服点金属棒材周围与连接钢板、黏弹性材料之间与主体硫化粘接成型。剪切连接板为碳素结构钢，中间剪切连接板配有相应直径的通孔，外侧连接钢板配以相应直径的盲孔；黏弹性材料为橡胶类弹性材料或高阻尼橡胶；低屈服点金属为铅、锡等低屈服点金属。约束复合层包裹于低屈服点金属棒材周围垂直贯穿中间连接钢板、黏弹性材料，嵌入外侧连接钢板盲孔中。

加入甲基丙烯酸锌、马来酸酐接枝聚丁二烯不仅大幅度提升橡胶的抗撕裂强度和硬度还能提高橡胶与骨架层间的粘合性，增加约束复合层的强度、刚度，同时部分约束复合层橡胶与耗能芯材在硫化时橡胶黏附于耗能芯材，一方面有效约束芯材另一方面使芯材变形过程更加均匀，减少应力集中。

以实验例1～4例所提供的约束复合层橡胶材料。采用万能试验机按照GB/T528－1998测试硫化样条的拉伸强度，测试速度为500 mm/min；按照GB/T531－1999测试样条的邵氏硬度A型硬度。如表 1所示为材料的机械性能。

表1约束复合层橡胶机械性能

以实验例1～4例所提供的约束复合层橡胶材料。采用万能试验机按照GB-T 13936测试硫化橡胶与金属粘接拉伸剪切强度。如表2所示为约束橡胶与金属的粘结强度

表2约束橡胶与金属的粘结强度

	粘合强度/Mpa
		实验例1	1.2
实验例2	2.1
		实验例3	3.3
实验例4	4.3

实验例5以实验例1约束材料不加骨架层；

实验例6以实验例4约束材料不加骨架层，

实验例7以实验例4约束材料加金属网。

分别制备含4根直径75mm铅棒的复合型阻尼器。采用《GJ/T 209-2012建筑消能阻尼器》进行测试，测试结果如表3所示

表3复合型阻尼器性能测试

如表3所示，采用实验例5～7所提供的约束复合层结构制备得到复合型阻尼器，其屈服力随约束复合层橡胶的硬度增加及骨架层的增加。

如图3～5所示，采用实验例5～7所提供的约束复合层制备得到复合型阻尼器测试不同位移下的载荷-位移曲线

实例7位移—载荷曲线

图3～5实例5～7复合型阻尼器位移载荷曲线

采用实验例5～7所提供的约束复合层结构制备得到复合型阻尼器，其滞回曲线逐渐饱满，疲劳耗能更加稳定。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实验方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种耗能芯材用的约束复合层，其特征在于，包括橡胶层与骨架层叠合制成，用于与能耗芯材的表面粘接并形成对能耗芯材局部或全面的包裹，能约束耗能芯材均匀变形并防止其变形过大、或变形过程挤压入黏弹性材料层中。

2.根据权利要求1所述的约束复合层，其特征在于，所述约束复合层与能耗芯材的表面粘接为硫化粘接；橡胶层与骨架层之间呈交叉、或平铺至少一层成型叠合为复合橡胶层。

3.根据权利要求1所述的约束复合层，其特征在于，所述骨架层为金属丝、金属网或金属管。

4.一种复合型阻尼器，包括：外侧剪切连接板、中间剪切连接板、黏弹性材料、耗能芯材，其特征在于，还包括有粘接并包裹耗能芯材的约束复合层，所述约束复合层包括橡胶层与骨架层叠合制成。

5.根据权利要求4所述的复合型阻尼器，其特征在于，所述耗能芯材为低屈服点金属棒材。

6.根据权利要求4所述的复合型阻尼器，其特征在于，黏弹性材料为橡胶类弹性材料或高阻尼橡胶。

7.根据权利要求6所述的复合型阻尼器，其特征在于，中间剪切连接板配有相应直径的通孔，外侧剪切连接板配以相应直径的盲孔。

8.根据权利要求7所述的复合型阻尼器，其特征在于，低屈服点金属棒材穿过通孔置于相应的盲孔内。

9.根据权利要求8所述的复合型阻尼器，其特征在于，所述骨架层为钢丝、纤维或金属网，并与橡胶材料交叉或平铺叠合成型。

10.根据权利要求9所述的复合型阻尼器，其特征在于，所述约束复合层包裹低屈服点金属棒材周围，并与两侧的外侧剪切连接板、黏弹性材料之间进行主体硫化粘接成型。