本发明专利技术公开了一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置及隔减震方法，装置由上钢筒、下钢筒、下部隔减震单元、上部隔减震单元和流体阻尼材料组成。在地震或振动作用时，水平方向由下部隔减震单元通过剪切变形隔震和减震，竖向通过弹簧和粘弹性垫的压缩变形隔离振动传递并消耗振动能量。此外，装置采用了流体阻尼材料，环向凸台，阻尼圆孔等创新性设计，增加了多方向的阻尼比，解决了抗拉拔和抗扭转等技术难题。本装置可有效应对工程结构服役期间普遍存在的多方向、宽频域复杂振动灾害，并具有受力过程明确，加工制造便捷等优势，易于在工程中推广应用。程中推广应用。程中推广应用。
【技术实现步骤摘要】
一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置及隔减震方法
[0001]本专利技术涉及隔减震技术，具体是一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置及隔减震方法。
技术背景
[0002]有害振动是各类工程结构中存在的共性问题。地震、强风等多方向、大幅值、低频突发性振动会造成地面建筑、桥梁等重要基础设施的灾变破坏、倒塌和大量人员伤亡；地铁、高铁运行和机械设备运转产生的多方向、小幅值、高频持续性振动会影响建筑物的使用舒适性、导致设备使用性能的劣化。控制各类有害振动对维护人民生命安全、提升城市灾害防御水平至关重要。
[0003]隔减震技术应对工程结构有害振动的一类有效手段，通过在结构中附加子系统，改变受控结构的动力特性，可减少振动灾害对结构的危害。隔减震技术目前已被应用到建筑结构、大跨结构、大跨桥梁等众多工程结构的防灾减灾中。然而，工程中存在的各类有害振动往往具备多维度、宽频域、相耦合等复杂特点，现有隔减震装置存在诸多局限性。一方面，这些装置通常控制方向单一，只对水平方向的振动或地震起控制效果，难以应对多方向的复杂激励；另一方面，这些装置通常有效隔减振频带窄，无法满足多类型振动的抑振要求多方向隔减震技术是上述问题的一种有效解决手段，其通过改变结构多方向的刚度和阻尼，以减小多维度振动灾害的影响。但现有多方向隔减震装置往往阻尼比较低、耗能能力弱，存在可调性能差、隔减振频带窄等问题，并且在设计时通常难以兼顾抗拉拔、抗扭转和抗倾覆等问题，这些问题也成为制约多方向隔减震装置进一步发展和推广工程应用的技术瓶颈。
[0004]因此，针对上述技术瓶颈，专利技术一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，极具工程价值和应用前景。该装置需要考虑各类有害振动特性的差异，可有效应对具有多方向、宽频域特点的振动灾害，同时装置还应具备较强抗拉拔和抗扭转能力，能保证极端情况下的适用性和可靠性。
技术实现思路
[0005]本专利技术所解决的技术问题是提供一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置及隔减震方法，可有效应对工程结构中普遍存在的多方向振动灾害，并具有阻尼比大，隔减震频带宽、抗拉拔和抗扭转能力强、适用范围广的优点。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段为：一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，包括：上钢筒、下钢筒、下部隔减震单元、上部隔减震单元和流体阻尼材料，其中：所述上钢筒和下钢筒沿同一轴线设置，上钢筒上端封闭，下端开口，筒体顶部与上部结构固结，开口端伸入下钢筒内腔；下钢筒下端封闭，上端开口，底部与结构基础固结；所述下部隔减震单元同时设置于所述上钢筒和下钢筒内腔，底部与下钢筒封闭端
固结，且位于下钢筒中心处，用于隔离和耗散水平方向的振动能量；所述上部隔减震单元设置于所述上钢筒内腔中心处，顶部与上钢筒封闭端固结，底部与所述水平隔减震单元紧密接触，用于隔离和耗散竖向的振动能量，包括：连接板，固定于所述下部隔减震单元顶部，并设有若干圆孔，连接板和上钢筒之间设有用于调节装置竖向刚度和阻尼的上部隔减震单元，包括：弹簧，包括若干，若干所述弹簧设置在上钢筒和连接板之间，且围绕所述连接板中心均匀对称布置，多根导向杆，上端与所述上钢筒封闭端锚固，下端依次穿过所述弹簧和所述连接板的圆孔后，紧固于连接板底面；粘弹性垫，包括若干，若干所述粘弹性垫设置在上钢筒和连接板之间，且围绕所述连接板中心均匀对称布置；多对限位凹槽，分为上限位凹槽和下限位凹槽，所述上限位凹槽设置于所述上钢筒封闭端内表面，下限位凹槽设置在所述连接板顶面，所述粘弹性垫安装在上、下限位凹槽内；所述流体阻尼材料填充在所述下钢筒内腔中，并环绕在所述下部隔减震单元外侧；所述上钢筒底部开口端浸没于流体阻尼材料中，并在底部开口端沿开口端环向设置环形凸块，增大上钢筒的运动阻力。
[0007]所述下部隔减震单元为叠层橡胶核心垫，由若干层橡胶和钢板依次交替叠合构成；所述橡胶层采用天然橡胶材料或高阻尼粘弹性材料，厚度为1~7mm间。
[0008]所述上部隔减震单元高度为所述下部隔减震单元的1/4~1/2；所述弹簧为螺旋弹簧或蝶形弹簧；所述粘弹性垫为高耗散粘弹性材料，形状为圆柱体，通过压缩变形提供刚度和阻尼。
[0009]所述阻尼流体材料为硅油、聚氨酯、酚醛树脂或粘弹性流体材料。
[0010]所述上钢筒底部位于所述环形凸块的上部沿环向开设一圈阻尼孔，所述通孔浸没在所述流体阻尼材料中，流体阻尼材料穿过阻尼孔时，提供水平方向的附加阻尼。
[0011]所述导向杆一端与所述上钢筒上端通过螺纹连接或焊接，另一端穿过所述连接板圆孔后，通过螺纹和高强螺母紧固于所述连接板底面；所述连接板圆孔比所述导向杆直径大1~2mm。
[0012]所述上限位凹槽、下限位凹槽深度均为1mm~3mm，用于限制粘弹性垫的水平滑移。
[0013]所述下部隔减震单元顶部和底部分别设置上封板和下封板，所述上封板和所述连接板通过高强螺栓连接，所述下封板和所述下钢筒封闭端通过高强螺栓连接。
[0014]所述上钢筒外壁和所述下钢筒内壁间距离应不小于所述下部隔减震单元中粘弹性材料层厚度的两倍，确保装置能满足水平方向的变形要求。
[0015]本专利技术进一步公开了一种基于所述高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置的隔减震方法，根据不同的应用环境，分为四个阶段：静载时，结构的重力由上部隔减震单元、下部隔减震单元和流体阻尼材料共同承担，其中，下部隔减震单元和上部隔减震单元串联工作，为主要的承重元件，同时，流体阻尼
材料对上钢筒下端环形凸台的竖向运动存在阻碍作用，也同时分担部分竖向荷载；水平方向地震或振动作用时，由下部隔减震单元和流体阻尼材料共同发挥隔震和减震作用，其中，下部隔减震单元发生剪切变形，隔绝振动向上传递并消耗部分振动能量；同时，所述上钢筒底部位于所述环形凸块的上部沿环向开设一圈阻尼孔，在水平运动时，下钢筒内腔中的流体阻尼材料将通过所述阻尼孔，进一步增强水平方向的减震能力；竖向地震或振动作用时，上部隔减震单元中弹簧和粘弹性垫使装置形成竖向薄弱层，两者沿导向杆竖向运动，发挥隔震作用，粘弹性垫通过压缩变形消耗能量，产生减震作用；同时，下钢筒内腔中的流体阻尼材料会阻碍上钢筒环形凸台的竖向运动，产生附加阻尼力，增强竖向的减震能力；当上部结构发生扭转、摇摆和提离作用时，由于上钢筒底部采用了环形凸台的构造，流体阻尼材料均会阻碍其对应方向的运动；当发生扭转时，上钢筒和流体阻尼材料将承担大部分扭矩，避免装置中下部隔减震单元和上部隔减震单元受扭破坏；当发生摇摆时，流体阻尼材料的阻碍作用会使装置产生抵抗力矩，防止上部结构的倾覆；当装置受拉时，流体阻尼材料和上钢筒将承担绝大部分拉力，保护装置中核心元件不被拉坏。
[0016]相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：一、装置具备多方向的隔减震能力。在水平方向，装置主要发生叠层橡胶核心垫的剪切变形，在竖向，则主要发生弹簧和粘弹性垫的压缩变形，两者均会产生隔震和减震效果，同时，装置水平和竖向的运动时，流体阻尼材料也会提供附加阻尼，进一步增强减震能力，因此，装置克本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，包括：上钢筒、下钢筒、下部隔减震单元、上部隔减震单元和流体阻尼材料，其中：所述上钢筒和下钢筒沿同一轴线设置，上钢筒上端封闭，下端开口，筒体顶部与上部结构固结，开口端伸入下钢筒内腔；下钢筒下端封闭，上端开口，底部与结构基础固结；所述下部隔减震单元同时设置于所述上钢筒和下钢筒内腔，底部与下钢筒封闭端固结，且位于下钢筒中心处，用于隔离和耗散水平方向的振动能量；所述上部隔减震单元设置于所述上钢筒内腔中心处，顶部与上钢筒封闭端固结，底部与所述水平隔减震单元紧密接触，用于隔离和耗散竖向的振动能量，其特征在于，包括：连接板，固定于所述下部隔减震单元顶部，并设有若干圆孔，连接板和上钢筒之间设有用于调节装置竖向刚度和阻尼的上部隔减震单元，包括：弹簧，包括若干，若干所述弹簧设置在上钢筒和连接板之间，且围绕所述连接板中心均匀对称布置，多根导向杆，上端与所述上钢筒封闭端锚固，下端依次穿过所述弹簧和所述连接板的圆孔后，紧固于连接板底面；粘弹性垫，包括若干，若干所述粘弹性垫设置在上钢筒和连接板之间，且围绕所述连接板中心均匀对称布置；多对限位凹槽，分为上限位凹槽和下限位凹槽，所述上限位凹槽设置于所述上钢筒封闭端内表面，下限位凹槽设置在所述连接板顶面，所述粘弹性垫安装在上、下限位凹槽内；所述流体阻尼材料填充在所述下钢筒内腔中，并环绕在所述下部隔减震单元外侧；所述上钢筒底部开口端浸没于流体阻尼材料中，并在底部开口端沿开口端环向设置环形凸块，增大上钢筒的运动阻力。2.根据权利要求1所述的一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，其特征在于，所述下部隔减震单元为叠层橡胶核心垫，由若干层橡胶和钢板依次交替叠合构成；所述橡胶层采用天然橡胶材料或高阻尼粘弹性材料，厚度为1~7mm间。3.根据权利要求2所述的一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，其特征在于，所述上部隔减震单元高度为所述下部隔减震单元的1/4~1/2；所述弹簧为螺旋弹簧或蝶形弹簧；所述粘弹性垫为高耗散粘弹性材料，形状为圆柱体，通过压缩变形提供刚度和阻尼。4.根据权利要求1所述的一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，其特征在于，所述阻尼流体材料为硅油、聚氨酯、酚醛树脂或粘弹性流体材料。5.根据权利要求1所述的一种高阻尼多方向宽频域抗拉拔隔减震装置，其特征在于，所述上钢筒底部位于所述环形凸块的上部沿环向开设一圈阻尼孔，所述通孔浸没在所述流体阻尼材料中，流体阻尼材料穿过阻尼孔时，提供水平方向的附加阻尼。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐赵东，胡钟玮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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