本發(fā)明涉及建筑的基礎，具體為一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的地表結(jié)構(gòu)抗震方法雖然比較豐富，但主動隔震措施需要外部提供能量，被動隔震措施則以犧牲裝置或局部構(gòu)件為代價，或多或少限制了傳統(tǒng)隔震裝置的應用。最近10多年興起的超材料由于其特有的禁帶功能，為土木工程新型隔震措施和裝置的提出提供了堅實的理論基礎。由于單胞的周期性排列，導致波在單胞內(nèi)傳播時發(fā)生復雜反射、衍射等，使得某些頻率成分的波無法通過，即所謂的禁帶，達到阻隔波傳播，從而起到隔震的功能，這種方法和材料已經(jīng)運用到部分建筑結(jié)構(gòu)中，如公開號為cn118775496a的主題名稱為一種基于磁耦合振子的減振超材料梁，將單胞結(jié)構(gòu)運用到梁對低頻振動的抑制中。

技術實現(xiàn)思路

1、針對以上不足，本發(fā)明的目的在于一種減隔震的混凝土超基礎結(jié)構(gòu)。

2、為此本發(fā)明的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，包括混凝土層，所述混凝土層中設有單胞結(jié)構(gòu)，所述單胞結(jié)構(gòu)在混凝土層中周期性排列形成禁帶；所述單胞結(jié)構(gòu)包括外殼和空腔，空腔設在外殼中，空腔中設有球體。

3、進一步的，所述外殼采用混凝土材料，所述球體采用鋼制，所述空腔中含有液體。

4、進一步的，所述外殼的形狀為圓球形，所述外殼的內(nèi)壁也為圓球形。

5、進一步的，包括橡膠層，所述基礎包括橫向設置的橡膠層和混凝土層互層，所述橡膠層和混凝土層互層周期性排列形成混凝土超基礎。

6、進一步的，所述單胞結(jié)構(gòu)采用模具澆筑混凝土形成，所述模具包括外模和內(nèi)模，所述內(nèi)模包括所述空腔，所述球體預先置入空腔中，所述內(nèi)模固定在外模中，使得內(nèi)模和外模之間形成澆筑形成外殼的空間并在內(nèi)模和外模之間的空間澆筑混凝土形成所述單胞結(jié)構(gòu)。

7、進一步的，還包括地下?lián)鯄?，所述擋墻包括縱向設置的橡膠層，并且所述擋墻的側(cè)面與基礎連接。

8、進一步的，所述橡膠層中的橡膠材料兩側(cè)或一側(cè)設有金屬網(wǎng)或筋，金屬網(wǎng)或筋與橡膠材料固定或可分離結(jié)構(gòu)，所述金屬網(wǎng)或筋固定模板或鋼筋上，通過在金屬網(wǎng)或筋以及橡膠材料的組合結(jié)構(gòu)一側(cè)或兩側(cè)澆筑混凝土形成所述擋墻和混凝土超基礎。

9、地下?lián)鯄突炷脸A之間的減震結(jié)構(gòu)也可以采用彈簧，所述擋墻與混凝土超基礎的混凝土層之間采用若干彈簧連接。

10、地下?lián)鯄εc混凝土超基礎之間也可以采用耗能結(jié)構(gòu)連接，所述混凝土超基礎和地下?lián)鯄χ袑A埋牛腿，所述牛腿包括h型鋼，所述h型鋼的翼板和腹板上打設孔，通過高強螺栓將耗能鋼板連接在兩側(cè)的牛腿的翼板和腹板上。

11、本發(fā)明的有益技術效果：

12、本發(fā)明用超材料理論構(gòu)建新型隔震裝置。在混凝土層中用制作的單胞結(jié)構(gòu)在混凝土中周期性排列構(gòu)成超混凝土材料。其中單胞結(jié)構(gòu)采用定制的模具澆筑而成，外殼主要由混凝土制作，中間放置鋼球。地震發(fā)生時，首先超混凝土材料在地震慣性作用下發(fā)生晃動，單胞內(nèi)的鋼球與混凝土壁，以及鋼球之間的碰撞消耗部分能量，同時周期性排列的單胞發(fā)揮禁帶效應，抑制部分地震動能量傳遞給基礎和結(jié)構(gòu)。

13、其次，混凝土層和橡膠層周期性設置形成互層，混凝土層和橡膠層互層超基礎構(gòu)成了混凝土超基礎，地震發(fā)生后，混凝土層和橡膠層發(fā)生剪切錯動，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的彎曲變形。本發(fā)明的具體實施例，從多方面起到隔震的功能，首先將傳統(tǒng)的混凝土基礎改造成混凝土和橡膠互層，周期性排列而構(gòu)成混凝土超基礎，混凝土層和橡膠層互層在地震發(fā)生后錯動構(gòu)成了第一層減隔震；單胞結(jié)構(gòu)中的鋼球碰撞將地震的能量轉(zhuǎn)化成熱能消耗構(gòu)成了第二層減隔震；單胞結(jié)構(gòu)的周期性排列形成的禁帶結(jié)構(gòu)構(gòu)成了第三次減隔震，本發(fā)明的具體實施例通過上述多層減隔震措施實現(xiàn)了混凝土基礎的減隔震。本發(fā)明的優(yōu)點還在于單胞結(jié)構(gòu)形式簡單，便于制備，橡膠材料取材方便，隔震途徑多效果好，可有效保護結(jié)構(gòu)在地震時的安全。

技術特征：

1.一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，包括混凝土層，其特征在于：所述混凝土層中設有單胞結(jié)構(gòu)，所述單胞結(jié)構(gòu)在混凝土層中周期性排列形成禁帶；所述單胞結(jié)構(gòu)包括外殼和空腔，空腔設在外殼中，空腔中設有球體。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：所述外殼采用混凝土材料，所述球體采用鋼制，所述空腔中設有液體。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：所述外殼的形狀為圓球形，所述外殼的內(nèi)壁也為圓球形。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：包括橡膠層，所述基礎包括橫向設置的橡膠層和混凝土層互層，所述橡膠層和混凝土層互層周期性排列形成混凝土超基礎。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：所述單胞結(jié)構(gòu)采用模具澆筑混凝土形成，所述模具包括外模和內(nèi)模，所述內(nèi)模包括所述空腔，所述球體預先置入空腔中，所述內(nèi)模固定在外模中，使得內(nèi)模和外模之間形成澆筑形成外殼的空間并在內(nèi)模和外模之間的空間澆筑混凝土形成所述單胞結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：還包括地下?lián)鯄?，所述擋墻包括縱向設置的橡膠層，并且所述擋墻的側(cè)面與基礎連接。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：所述橡膠層中的橡膠材料兩側(cè)或一側(cè)設有金屬網(wǎng)或筋，金屬網(wǎng)或筋與橡膠材料固定或可分離結(jié)構(gòu)，所述金屬網(wǎng)或筋固定模板或鋼筋上，通過在金屬網(wǎng)或筋以及橡膠材料的組合結(jié)構(gòu)一側(cè)或兩側(cè)澆筑混凝土形成所述擋墻和混凝土超基礎。

8.根據(jù)權利要求4所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：還包括地下?lián)鯄Γ鰮鯄εc混凝土超基礎的混凝土層之間采用若干彈簧連接。

9.根據(jù)權利要求4所述的一種基于混凝土-橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，其特征在于：還包括地下?lián)鯄?，所述混凝土超基礎和地下?lián)鯄χ袑A埋牛腿，所述牛腿包括h型鋼，所述h型鋼的翼板和腹板上打設孔，通過高強螺栓將耗能鋼板連接在兩側(cè)的牛腿的翼板和腹板上。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于混凝土?橡膠互層的周期性排列隔震超基礎裝置，超基礎分兩部分組成，首先是混凝土和橡膠的互層，其次是混凝土層中設有周期性排列的單胞結(jié)構(gòu)形成禁帶，擬從兩方面構(gòu)建超基礎裝置，用于結(jié)構(gòu)的減隔震。地震發(fā)生時，首先超混凝土材料在地震慣性作用下發(fā)生晃動，單胞內(nèi)的鋼球與混凝土壁以及鋼球之間的碰撞消耗部分能量，其次，周期性排列的單胞發(fā)揮禁帶效應，抑制部分地震動能量傳遞給基礎和結(jié)構(gòu)，最后混凝土和橡膠的互層使基礎發(fā)生剪切變形，可確保上部結(jié)構(gòu)發(fā)生平動，從而避免彎曲破壞。

技術研發(fā)人員：王國波,關振長,劉中憲,張煜,吳應熊,王建寧,王垚
受保護的技術使用者：溫州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19