基于剪切增稠液的叠层橡胶支座的制作方法

1.本发明属于工程结构减振技术领域，尤其涉及一种剪切增稠液型叠层橡胶支座领域。


背景技术：

2.地震是人类面临的重大自然灾害之一，如何降低地震带来的损失，是目前重要的课题。橡胶隔震支座作为一种发展成熟的耗能减震技术，已经在国内外许多实际工程中得到广泛应用。结构在遭受地震作用时，带动橡胶隔震支座一起运动，橡胶隔震支座相对运动产生能量耗散，从而达到减小地震反应的目的。
3.目前，市场中的叠层橡胶垫主要由刚性材料和橡胶材料叠合组成，橡胶垫的上下两侧固定连接有连接板，在受到震动时，叠层橡胶垫能够有效的纵向的拉伸力进行削减，但是对于横向剪切力的削弱能力较差，且往往需要另设阻尼器。
4.剪切增稠液(shear thickening fluid，stf)是一种性能优良的智能材料，stf特性取决于其剪切应变率，在承受高应变率荷载时，接触界面的表面发生剪切增稠行为，其粘度发生巨大变化，甚至由液相转变为固相，此时，stf的剪切模量远远大于其初始的剪切模量。重要的是，当荷载撤销时，stf能瞬时由固相转变为液相，这种变化是可逆的。因此，基于stf材料特性的阻尼器可快速有效的消耗作用在其上的外界能量。现有技术中基于剪切增稠液的叠层橡胶支座尚未见报道。


技术实现要素：

5.针对以上技术问题，本发明公开了一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，充分发挥剪切增稠液被动高耗能和叠层橡胶支座自回复特性及良好隔震性能的优点。
6.本发明的技术方案：
7.一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，包括钢套筒，钢环，橡胶片，钢片，剪切增稠液；钢套筒内壁上间隔焊接有多个钢环，两个钢环之间设置有钢片；所述钢片与橡胶片硫化胶结在一起，多个钢片和橡胶片形成叠层橡胶垫；钢套筒内部填充剪切增稠液，剪切增稠液6充斥于钢环和钢片之间间隙内。
8.钢环及钢片之间的间隙在2～3mm之间，在运动过程中可产生较大的剪切力，有利于剪切增稠液发挥剪切增稠的特性。
9.最上层钢片与钢环之间设有橡胶密封圈，防止剪切增稠液流出。
10.与现有技术相比，本发明的效果和益处是：
11.第一，采用本发明的技术方案，综合了stf隔震支座和叠层橡胶支座两者的优点，具有优良的耗能性质和自复位性能；改变了传统隔震支座的本构曲线，提升了隔震支座的性能。
12.第二，采用本发明的技术方案，适应荷载范围广，当所受地震力较小时，叠层橡胶垫起主要隔震作用，利用橡胶滞回变形的耗能能力进行隔震，延长主体结构周期避开地震
的卓越周期隔断地震能量向上部结构的传递；在大震作用时，叠层橡胶垫的位移与速度较大，从而迫使stf在套筒内通过缝隙流动而消耗能量，最终消耗结构振动的能量。
13.第三，采用本发明的技术方案，该隔震支座结构简单，无须大量连接件，安装拆卸方便，解决了传统隔震支座在应用中需要大量连接件和施工不便的难题。
附图说明
14.图1为本发明提供的基于剪切增稠液的叠层橡胶支座的立体结构示意图；
15.图2为本发明提供的基于剪切增稠液的叠层橡胶支座的爆炸图；
16.图3为本发明提供的基于剪切增稠液的叠层橡胶支座的剖面图。
具体实施方式
17.下面结合附图1
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3及附图标记，对本发明进行详细说明。
18.一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，包括钢套筒1，钢环2，橡胶片3，钢片4，剪切增稠液6；钢套筒1内壁上间隔焊接有多个钢环2，两个钢环之间设置有钢片4；所述钢片4与橡胶片3硫化胶结在一起，多个钢片4和橡胶片3形成叠层橡胶垫；钢套筒1内部填充剪切增稠液6，剪切增稠液6充斥于钢环2和钢片4之间间隙内。
19.钢环2及钢片4之间的间隙在2～3mm之间，在运动过程中可产生较大的剪切力，有利于剪切增稠液6发挥剪切增稠的特性。
20.最上层钢片4与钢环2之间设有橡胶密封圈5，防止剪切增稠液6流出。
21.当叠层橡胶垫承受上部结构传递的力时产生水平变形，钢片4位移与钢环2之间产生相对运动，随着剪切速率的增加，剪切增稠液6粘度迅速增大，吸收消耗受控构件的能量，从而实现工程结构抗冲隔震。
22.钢套筒1为对称的两半结构组成，钢环2为对称的两半结构组成；两半钢套筒1以焊接的方式相连，使其成为一个整体。
23.将钢套筒1与钢环2焊接，将叠层橡胶垫布置在钢环2间隙内，再将对称的两部分钢套筒焊接成一个整体。
24.在地震作用下，叠层橡胶垫中的橡胶滞回变形耗能，延长主体结构周期避开地震的卓越周期隔断地震能量向上部结构的传递，当结构振动频率较高时，叠层橡胶垫的位移与速度较大，从而迫使stf在套筒内通过缝隙流动而消耗能量，最终消耗结构振动的能量；本发明的隔震支座结构简单，性能良好，隔震机理明确，便于推广，综合了橡胶隔震支座与stf隔震支座的优点。改变了传统隔震支座的本构曲线，提升了隔震支座的性能。
25.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，其特征在于，包括钢套筒(1)，钢环(2)，橡胶片(3)，钢片(4)，剪切增稠液(6)；钢套筒(1)内壁上间隔焊接有多个钢环(2)，两个钢环之间设置有钢片(4)；所述钢片(4)与橡胶片(3)硫化胶结在一起，多个钢片(4)和橡胶片(3)形成叠层橡胶垫；钢套筒(1)内部填充剪切增稠液(6)，剪切增稠液(6)充斥于钢环(2)和钢片(4)之间间隙内。2.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，其特征在于：钢环(2)及钢片(4)之间的间隙在2～3mm之间，在运动过程中可产生较大的剪切力，有利于剪切增稠液(6)发挥剪切增稠的特性。3.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，其特征在于：最上层钢片(4)与钢环(2)之间设有橡胶密封圈(5)，防止剪切增稠液(6)流出。4.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，其特征在于：当叠层橡胶垫承受上部结构传递的力时产生水平变形，钢片(4)位移与钢环(2)之间产生相对运动，随着剪切速率的增加，剪切增稠液(6)粘度迅速增大，吸收消耗受控构件的能量，从而实现工程结构抗冲隔震。5.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，其特征在于：钢套筒(1)为对称的两半结构组成，钢环(2)为对称的两半结构组成；两半钢套筒(1)以焊接的方式相连，使其成为一个整体。6.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，其特征在于：将钢套筒(1)与钢环(2)焊接，将叠层橡胶垫布置在钢环(2)间隙内，再将对称的两部分钢套筒焊接成一个整体。

技术总结
本发明提供了一种基于剪切增稠液的叠层橡胶支座，包括钢套筒，钢环，橡胶片，钢片，剪切增稠液；钢套筒内壁上间隔焊接有多个钢环，两个钢环之间设置有钢片；所述钢片与橡胶片硫化胶结在一起，多个钢片和橡胶片形成叠层橡胶垫；钢套筒内部填充剪切增稠液，剪切增稠液6充斥于钢环和钢片之间间隙内。当叠层橡胶垫中的钢片产生位移时与套筒上静止的钢环产生较大的相对滑动速度，便于二者之间的STF液体发挥剪切增稠效应。提升了隔震支座的性能；结构简单，性能良好，隔震机理明确，便于推广。便于推广。便于推广。


技术研发人员：孙丽 刘明澈 冯洛鑫 张春巍 王井利 石文龙
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：2021.09.17
技术公布日：2021/12/3