一种负泊松比-局部共振隔震结构及共振器制造技术

本发明专利技术公开了一种负泊松比

【技术实现步骤摘要】
一种负泊松比
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局部共振隔震结构及共振器


[0001]本专利技术涉及地震波隔震
，尤其涉及一种负泊松比
‑
局部共振隔震结构及共振器。

技术介绍

[0002]地震是严重威胁人类的自然灾害之一，极具突发性和毁灭性。我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一，陆地面积仅占全球的7％，但20世纪全球大陆35％的7级以上的地震发生在我国；此外，我国大陆大部分地区位于地震烈度
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度以上区域，其中50％的国土面积位于
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度以上的地震烈度区域。传统隔离地震波的措施是在波传播途中设置排桩、波阻板等隔震屏障以阻碍地震波的传播。但以往的隔震措施对高频地震波具有较好的隔振效果，却对低频地震波的隔离效果较差。
[0003]为解决传统隔震屏障难以隔离低频地震波的不足。本专利技术专利结合负泊松比超材料具有很好阻尼、吸能特性及局部共振型地震超材料可实现低频隔震的特点，提出一种负泊松比
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局部共振型新型地震超材料结构。组成该新型超材料的负泊松比局部共振型共振器同时具有局部共振、阻尼及吸能特性，可得到超底超宽频率带隙，可实现超频地震波的隔离，减小地震波对建筑物的破坏，对保护人们生命及财产安全具有重要作用。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种负泊松比
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局部共振隔震结构及共振器，通过结构自身的谐振特性与地震波中的Rayleigh波相互作用而产生低频带隙，当位于频率带隙范围内的面波传播至埋置于地表的负泊松比
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局部共振型地震超材料时，面波将会转化为向下传播的体波，从而有效抑制低频共振现象，进而达到衰减低频地震波的目的，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种负泊松比
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局部共振型共振器，包括顶部混凝土帽、第一负泊松比垫层、第二负泊松比垫层、钢柱、底部混凝土帽、混凝土封装箱，所述第一负泊松比垫层和第二负泊松比垫层均为负泊松比泡沫材质组成的构件，负泊松比泡沫具有很好阻尼、吸能特性，可实现低频隔震，负泊松比泡沫、混凝土、钢三种材料性能差异大，可充分利用其性能差异大特点，实现频率带隙的灵活调节。
[0006]在一个优选地实施方式中，所述顶部混凝土帽与底部混凝土帽均设置成长方体结构，所述顶部混凝土帽与底部混凝土帽结构尺寸大小相等设置，便于安装。
[0007]在一个优选地实施方式中，所述钢柱设置为实心圆柱体结构，所述钢柱半径与第一负泊松比垫层和第二负泊松比垫层的半径均相等设置，所述第一负泊松比垫层上端面与顶部混凝土帽的下端面相连接，所述第一负泊松比垫层下端面与钢柱的上端面相连接，成为一个联合体；所述第二负泊松比垫层的上端面与钢柱的下端面相连接，所述第二负泊松比垫层的下端面与底部混凝土帽的上端面相连接，成为一个联合体，使得安装后的第一负泊松比垫层、钢柱和第二负泊松比垫层结构整体呈现一体化，没有明显凸出或凹陷的部位。
[0008]在一个优选地实施方式中，所述混凝土封装箱设置成带有壁厚的空心长方体结构，所述混凝土封装箱外侧壁的横截面、顶部混凝土帽横截面和底部混凝土帽横截面形状均设置成正方形，并且混凝土封装箱外侧壁的正方形横截面尺寸与顶部混凝土帽正方形横截面尺寸和底部混凝土帽正方形横截面尺寸相等设置。
[0009]在一个优选地实施方式中，所述混凝土封装箱的壁厚设置成外侧壁正方形横截面边长的0.06倍，所述混凝土封装箱将内部结构封装并与顶部混凝土帽和底部混凝土帽形成一个整体。
[0010]在一个优选地实施方式中，还包括一种负泊松比
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局部共振型新型隔震屏障，所述负泊松比
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局部共振型新型隔震屏障由负泊松比局部共振型共振器周期性排列而形成，负泊松比局部共振型共振器埋置在土中，不能裸露在外界，充分利用负泊松比泡沫、混凝土、钢三种材料性能差异大特点，并结合结构自身的谐振特性与基体中弹性波相互作用而产生频率带隙，当位于频率带隙范围内的面波传播至埋置于地表的负泊松比
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局部共振型新型地震超材料隔震屏障时，对建构筑物有害的面波将会转化为向下传播对建构筑物无害的体波，从而有效衰减低频地震波，进而达到减振的目的。
[0011]在一个优选地实施方式中，还包括一种安装方法，具体步骤如下：首先安装好底部混凝土帽，其次在底部混凝土帽上连接第二负泊松比垫层，之后，在第二负泊松比垫层上设置钢柱，然后在其正上方连接第一负泊松比垫层，再连接顶部混凝土帽，最后使用混凝土封装箱将上述内部结构进行封装并与顶部、低部混凝土帽形成一个整体。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0013]1、通过设置本专利技术设计的整体结构，与现有技术相比，本专利技术将所提出的负泊松比局部共振型超材料周期性地布置于既有建筑物周围地基表面，形成超材料隔震屏障，并利用结构自身的谐振特性与地震波中的Rayleigh波相互作用而产生低频带隙，当位于频率带隙范围内的面波传播至埋置于地表的负泊松比
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局部共振型地震超材料时，面波将会转化为向下传播的体波，从而有效抑制建筑物低频共振现象，进而达到衰减低频地震波的目的。
[0014]2、通过组成构件的材质所存在的差异，根据材料本身的特性，与传统隔震屏障相比，其优点为传统隔震屏障无法实现超低频地震波的隔离，本专利技术可得到超低频超宽频率带隙，对低频地震波的隔离具有很好的效果。此外，本专利技术利用负泊松比泡沫、混凝土、钢三种材料组成，三种材料参数不一，可充分利用其性质差异大特点，实现频率带隙的灵活调节。
附图说明
[0015]图1为本专利技术所提出的一种负泊松比
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局部共振型新型共振器结构示意图；
[0016]图2为本专利技术所提出的一种负泊松比
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局部共振型新型共振器结构内部主视图；
[0017]图3为本专利技术所提出的一种负泊松比
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局部共振型新型共振器结构俯视图；
[0018]图4为本专利技术所提出的一种负泊松比
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局部共振型新型隔震屏障示意图；
[0019]图5为本专利技术所提出的一种负泊松比
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局部共振型新型共振器结构局部共振频散曲线图。
[0020]图6为本专利技术中所处的一种用于衰减低频地震波的负泊松比
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局部共振型新型隔
震屏障示意图。
[0021]图中：1、第一混凝土帽；2、第一负泊松比垫层；3、钢柱；4、第二负泊松比垫层；5、第二混凝土帽；6、混凝土封装箱。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0023]实施例1
[0024]如附图1
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6所示，本实施例提供一种负泊松比<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负泊松比
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局部共振型共振器，其特征在于：包括顶部混凝土帽(1)1、第一负泊松比垫层(2)2、第二负泊松比垫层(4)4、钢柱(3)3、底部混凝土帽(5)5、混凝土封装箱(6)6。2.根据权利要求1所述的一种负泊松比
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局部共振型共振器，其特征在于：所述顶部混凝土帽(1)与底部混凝土帽(5)均设置成长方体结构，所述顶部混凝土帽(1)与底部混凝土帽(5)结构尺寸大小相等设置。3.根据权利要求1所述的一种负泊松比
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局部共振型共振器，其特征在于：所述钢柱(3)设置为实心圆柱体结构，所述钢柱(3)半径与第一负泊松比垫层(2)和第二负泊松比垫层(4)的半径均相等设置。4.根据权利要求1所述的一种负泊松比
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局部共振隔震结构及共振器，其特征在于：所述第一负泊松比垫层(2)上端面与顶部混凝土帽(1)的下端面相连接，所述第一负泊松比垫层(2)下端面与钢柱(3)的上端面相连接，成为一个联合体；所述第二负泊松比垫层(4)的上端面与钢柱(3)的下端面相连接，所述第二负泊松比垫层(4)的下端面与底部混凝土帽(5)的上端面相连接，成为一个联合体。5.根据权利要求1所述的一种负泊松比
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局部共振型共振器，其特征在于：所述混凝土封装箱(6)设置成带有壁厚的空心长方体结构，所述混凝土封装箱(6)外侧壁的横截面、顶部混凝土帽(1)横截面和底部混凝土帽(5)横截面形状均设置成正方形，并且混凝土封装箱(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海滨，黄年勇，童立红，徐长节，蒋亚龙，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：