專利名稱：電流變復(fù)合疊層橡膠支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔震用疊層橡膠支座，屬于結(jié)構(gòu)隔震控制與振動控制領(lǐng)域，主要用于房屋及橋梁等建筑物的基礎(chǔ)隔震。
背景技術(shù)：
疊層橡膠支座隔震是一種較為成熟的工程隔震技術(shù)，通過隔震裝置，把建筑物上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)“隔離”，改變上部結(jié)構(gòu)的動力特性，可以極大地減輕地震對上部結(jié)構(gòu)的動力作用，從而達到“以柔克剛”的減震效果。疊層橡膠支座由橡膠層和鋼板分層疊合經(jīng)高溫硫化粘結(jié)而成。當(dāng)橡膠支座承受垂直荷載時，橡膠層的橫向變形受到約束，使橡膠支座具有很大的垂向承載力和豎向剛度。橡膠層與鋼板逐層疊合提高了支座的受拉承載力。目前主要應(yīng)用的形式有天然橡膠疊層橡膠支座、高阻尼疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座、內(nèi)包阻尼體疊層橡膠支座等。疊層橡膠支座的阻尼是評價疊層橡膠支座在水平剪切變形過程中由于橡膠支座組成材料的非彈性變形或內(nèi)摩擦而產(chǎn)生能量耗散能力的指標(biāo)。疊層橡膠支座在橡膠支座的中央部位設(shè)置柱形體的阻尼材料，可以提高疊層橡膠支座的水平方向的阻尼比?，F(xiàn)有的鉛芯疊層橡膠支座如圖2所示，包括上、下聯(lián)結(jié)板、鉛芯、鋼板、橡膠板、保護層?，F(xiàn)有技術(shù)的疊層橡膠支座的阻尼和剛度參數(shù)一旦選定后在工作過程中就無法再進行調(diào)節(jié)，從而限制了疊層橡膠隔震支座的隔震性能，使得其僅適用于短周期的中低層建筑和剛性結(jié)構(gòu)，對高層和超高層建筑不太適用?，F(xiàn)有疊層橡膠支座的固定的參數(shù)限制了疊層橡膠支座應(yīng)用范圍，也使疊層橡膠支座的發(fā)展空間受到限制。
電流變液是由納米至微米尺度的介電微粒、絕緣載液以及添加劑混合而成的懸濁流體，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的的智能材料。電流變液具有剪切強度連續(xù)可調(diào)，液固轉(zhuǎn)變所需能耗低，響應(yīng)快速和可逆轉(zhuǎn)的性質(zhì)。在通常狀態(tài)下電流變液呈現(xiàn)為具有一定粘性的流體，當(dāng)電流變液處于一定強度的電場之中時，電流變液會在瞬間轉(zhuǎn)化為一種類似固體的狀態(tài)。電流變液已經(jīng)在汽車工業(yè)、液壓工業(yè)、機械制造業(yè)、傳感器技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。根據(jù)香港科技大學(xué)溫維佳教授所作的研究，目前研制的新型巨電流變液在4kV/mm的電場強度下可以達到100kPa以上的屈服強度，可以滿足實際工程應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了提高疊層橡膠支座的隔震性能及適用范圍，基于傳統(tǒng)的疊層橡膠支座技術(shù)和新興的電流變技術(shù)，提出一種水平阻尼和剛度實時可調(diào)節(jié)的半主動型電流變復(fù)合疊層橡膠支座。
本發(fā)明提供了一種電流變復(fù)合疊層橡膠支座，包括包括有上聯(lián)結(jié)板8、下聯(lián)結(jié)板9、橡膠板3、鋼板4、保護層11，其特征在于，鋼板4與橡膠板3逐層疊合在一起，鋼板4中部設(shè)孔，橡膠板3中部挖空呈環(huán)帶狀，橡膠板3的內(nèi)徑大于鋼板4中部孔徑，在各層鋼板4與各層橡膠板3之間形成空隙；上聯(lián)結(jié)板8的中部設(shè)有注液孔12用于電流變液2的注入，注液孔12與支座中部形成的通孔10連通，用密封絲堵1予以密封；電流變液2充滿上述鋼板4與橡膠板3圍成的空間；各層鋼板4的邊緣引出用于與提供控制信號的控制設(shè)備相連接的引線7。
通過控制引線7的電壓可以改變各層鋼板間的電場強度，從而改變支座內(nèi)部電流變液的狀態(tài)，使得支座的水平剛度及阻尼發(fā)生改變。
最新研制的電流變液當(dāng)電場強度為1kV/mm時剪切強度可達到30kPa以上，為了降低對控制電壓的要求，鋼板4的中部厚度略厚于邊緣的厚度，以使得處于鋼板4和橡膠板3內(nèi)部的電流變液2的厚度小于橡膠板3的厚度使得電流變液2在設(shè)定的控制電壓能達到足夠高的電場強度。
在各層鋼板4與橡膠板3疊合的邊緣部位壓制有環(huán)形稍微凸起的密封槽6。該密封槽使橡膠板與鋼板的粘結(jié)更為緊密，并提高橡膠支座的承載力，避免電流變液的泄漏。
所述的電流變復(fù)合疊層橡膠支座，其中上聯(lián)結(jié)板8、下聯(lián)結(jié)板9中間部分的水平方向的截面外圍為矩形或圓形。
本發(fā)明利用了電流變液的可調(diào)節(jié)性，改變各層鋼板之間的電場強度可以改變電流變液的屈服強度，從而改變電流變復(fù)合疊層橡膠支座的水平剛度和阻尼。當(dāng)本發(fā)明提出的電流變復(fù)合疊層橡膠支座按照一定的半主動控制律施加控制電壓時，可以提供比常規(guī)疊層橡膠支座更好的隔震能力，并可以提高隔震控制系統(tǒng)的適用范圍。
本發(fā)明提出的電流變復(fù)合疊層橡膠支座的半主動變阻尼部分位于橡膠層的內(nèi)部，從而使得可調(diào)節(jié)的阻尼器與多層橡膠形成一體，既可以節(jié)省空間，在設(shè)計、加工和安裝上也較為有利。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、實用性強，應(yīng)用范圍廣泛的優(yōu)點，可適用于現(xiàn)有疊層橡膠支座所適用的任何場合。


圖1表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視2表示現(xiàn)有的鉛芯疊層橡膠支座的結(jié)構(gòu)剖視3表示本發(fā)明的立面剖面4表示沿圖3中心線A-A的剖面5表示本發(fā)明中鋼板的一種結(jié)構(gòu)簡中1.密封絲堵 2.電流變液 3.橡膠板 4.鋼板5.連接孔 6.密封槽 7.引線 8.上聯(lián)結(jié)板9.下聯(lián)結(jié)板 10.通孔 11.保護層 12.注液孔具體實施方式
下面將結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明實施方法作進一步說明如圖1所示，一種電流變疊層橡膠支座，其外形與現(xiàn)有疊層橡膠支座無異但內(nèi)部設(shè)置有獨特的電流變構(gòu)造。支座中心設(shè)有通孔10，橡膠板3與鋼板4逐層疊合在一起，粘結(jié)方式和現(xiàn)有技術(shù)相同。不同的是除去橡膠板3中部的部分橡膠，使得鋼板4與橡膠板3之間的形成裝電流變液2的空隙，上聯(lián)結(jié)板8的中部設(shè)有電流變液2注入的注液孔12與支座中部的通孔10連通，在鋼板4與橡膠板3所圍成的空間中充滿流通的電流變液2，注液孔12用密封絲堵1予以密封。在橡膠板3和鋼板4的底部設(shè)有下聯(lián)結(jié)板9，用以與建筑物的基礎(chǔ)相連接。在各層鋼板4的邊緣引出用于與提供控制信號的控制設(shè)備相連接的引線7。如果鋼板4與橡膠板3之間的電流變液不能滿足電流變效應(yīng)所需的厚度要求，可以采用如附圖5所示的中間厚邊緣較薄的鋼板截面形式。鋼板4在邊緣部位稍微凸起的環(huán)狀密封槽6可以使得鋼板層4與橡膠板層3的連接更加緊密，并且避免電流變液2的泄漏。
本發(fā)明提出的電流變復(fù)合疊層橡膠支座在引線7不加電壓的情況下，其作用與現(xiàn)有技術(shù)的疊層橡膠支座相同。當(dāng)引線7根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動狀態(tài)或地基的震動施加隨時間變化的控制電壓時，本專利提出的電流變復(fù)合疊層橡膠支座可以獲得比常規(guī)疊層橡膠支座更好的隔震控制效果。
權(quán)利要求
1.一種電流變復(fù)合疊層橡膠支座，包括有上聯(lián)結(jié)板(8)、下聯(lián)結(jié)板(9)、橡膠板(3)、鋼板(4)、保護層(11)，其特征在于，鋼板(4)與橡膠板(3)逐層疊合在一起，鋼板(4)中部設(shè)孔，橡膠板(3)中部挖空呈環(huán)帶狀，橡膠板(3)的內(nèi)徑大于鋼板(4)中部孔徑，在各層鋼板(4)與各層橡膠板(3)之間形成空隙；上聯(lián)結(jié)板(8)的中部設(shè)有注液孔(12)用于電流變液(2)的注入，注液孔(12)與支座中部形成的通孔(10)連通，用密封絲堵(1)予以密封；電流變液(2)充滿上述鋼板(4)與橡膠板(3)圍成的空間；各層鋼板(4)的邊緣引出用于與提供控制信號的控制設(shè)備相連接的引線(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流變復(fù)合疊層橡膠支座，其特征在于，鋼板(4)中部的厚度厚于邊緣部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流變復(fù)合疊層橡膠支座，在各層鋼板(4)與橡膠板(3)疊合的邊緣部位壓制有環(huán)形稍微凸起的密封槽(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流變復(fù)合疊層橡膠支座，其中上聯(lián)結(jié)板(8)、下聯(lián)結(jié)板(9)中間部分的水平方向的截面外圍為矩形或圓形。
全文摘要
本發(fā)明屬結(jié)構(gòu)震動隔離與振動控制領(lǐng)域。包括有上聯(lián)結(jié)板(8)、下聯(lián)結(jié)板(9)、橡膠板(3)、鋼板(4)、保護層(11)，其特征在于，鋼板(4)與橡膠板(3)疊合，鋼板(4)中部設(shè)孔，橡膠板(3)呈環(huán)帶狀，在鋼板(4)與橡膠板(3)之間形成空隙；上聯(lián)結(jié)板(8)的中部設(shè)有注液孔(12)，注液孔(12)與支座中部形成的通孔(10)連通，用密封絲堵(1)予以密封；電流變液(2)充滿上述鋼板(4)與橡膠板(3)圍成的空間；鋼板(4)的邊緣引出用于與提供控制信號的控制設(shè)備相連接的引線(7)。本發(fā)明可對支座的水平剛度和阻尼特性實時調(diào)節(jié)，承壓能力大，變形能力好，復(fù)原能力強，耗能能力強，適用于現(xiàn)有疊層橡膠支座所適用的場合。
文檔編號F16F9/32GK1644956SQ200510053830
公開日2005年7月27日 申請日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者閆維明, 紀(jì)金豹, 李英, 周錫元 申請人:北京工業(yè)大學(xué)