【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超材料钢筋及其制作方法，属于钢筋混凝土工程。
技术介绍
1、桥梁、高楼和地下人防工程等会面临风荷载、地震或爆炸冲击荷载引起的振动问题。传统的钢筋混凝土结构在减振隔震方面表现较差，因此这些建筑结构容易发生大幅度变形甚至开裂破坏。目前，已有研究将普通混凝土中的粗骨料替换为局域共振型振子，设计制备出超材料混凝土来改善钢筋混凝土结构的减振隔震性能。振动在超材料混凝土内部传递时会引起振子共振，从而耗散能量，缓解结构的响应，这为钢筋混凝土结构的减振隔震设计提供了新思路。但是振子的加入会显著降低混凝土材料的强度，不利于结构承载，因此难以运用到实际的工程结构。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种超材料钢筋及其制作方法，在钢筋中添加减振单元，能够避免振子对混凝土材料强度的影响，同时能够提高结构的减振隔震性能。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种超材料钢筋，包括钢质套管，所述钢质套管为管状结构，内部为圆柱形空心，所述钢质套管内部嵌套有内部减振层，所述内部减振层由若干个减振单元连接组成，所述减振单元采用橡胶层包裹质量块或者弹簧连接质量块。
4、所述钢质套管外表面为光面、带肋或者螺纹状。
5、所述减振单元包括橡胶层，所述橡胶层填充在所述钢质套管内部，所述橡胶层内沿着长度方向均匀嵌有质量块，所述质量块横向截面直径小于等于所述钢制套管内径。
6、所述质量块为球状金
7、所述质量块为空心的金属球壳，所述质量块内设置有内层质量块，所述内层质量块为金属球体，所述内层质量块沿着所述钢质套管长度方向的两侧分别通过内层弹簧与所述质量块内侧连接或者所述质量块与所述内层质量块之间设置有内层橡胶。
8、所述减振单元包括外层质量块，两个相邻的所述外层质量块之间通过外层弹簧连接。
9、所述外层质量块为球状金属块，或者所述外层质量块为圆柱状金属块，所述外层质量块与所述钢质套管平行设置。
10、所述外层质量块为空心的金属球壳，所述外层质量块内设置有内层质量块，所述内层质量块为金属球体，所述内层质量块沿着所述钢质套管长度方向的两侧分别通过内层弹簧与所述外层质量块内侧连接。
11、一种超材料钢筋的制作方法，包括以下步骤：
12、步骤a，根据结构配筋要求计算钢筋截面尺寸并制作模具，将熔融的钢水倒入模具中，形成管状钢坯，冷却和固化后形成钢质套管；
13、步骤b，根据结构减振频段需求和钢质套管内径大小，确定橡胶层的硬度，以及质量块的密度和直径，采用模压成型的方法将橡胶层与质量块压制成圆柱状，制备减振单元；
14、步骤c，利用胶粘的方式将减振单元连接在一起形成内部减振层，然后将内部减振层嵌入钢质套管内部，形成超材料钢筋。
15、一种超材料钢筋的制作方法，包括以下步骤：
16、步骤a，根据结构配筋要求计算钢筋截面尺寸并制作模具，将熔融的钢水倒入模具中，形成管状钢坯，冷却和固化后形成钢质套管；
17、步骤b，根据结构减振频段需求和钢质套管内径大小，确定外层弹簧和内层弹簧的弹簧刚度，以及确定外层质量块和内层质量块的密度和直径，将两个内层弹簧一端与内层质量块焊接在一起，并将内层弹簧的另一端焊接在半个外层质量块中，再将另一半的外层质量块焊接闭合，并在外层质量块外部焊接外层弹簧，制备减振单元；
18、步骤c，利用焊接的方式将减振单元连接在一起形成内部减振层，然后将内部减振层嵌入钢质套管内部，形成超材料钢筋。
19、本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种超材料钢筋及其制作方法，超材料钢筋的钢质套管内部嵌套有内部减振层，内部减振层由若干个减振单元连接组成，减振单元采用橡胶层包裹质量块或者弹簧连接质量块，超材料钢筋具备衰减低频波的特性，将其运用到钢筋混凝土结构中，可以提高结构的减振隔震性能，同时由于在钢筋中添加减振单元，能够避免振子对混凝土材料强度的影响；钢筋截面积、外表面形态可根据需要进行设置，在不影响结构的配筋率和承载能力的同时为减振单元的振动提供稳定的空间；对于不同钢筋混凝土结构可能承受的荷载频率，可以针对性地设计减振单元参数，并进行组合，实现多频段、宽带隙的衰减效果。
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1.一种超材料钢筋，其特征在于：包括钢质套管(1)，所述钢质套管(1)为管状结构，内部为圆柱形空心，所述钢质套管(1)内部嵌套有内部减振层(2)，所述内部减振层(2)由若干个减振单元连接组成，所述减振单元采用橡胶层包裹质量块或者弹簧连接质量块。
2.根据权利要求1所述的超材料钢筋，其特征在于：所述钢质套管(1)外表面为光面、带肋或者螺纹状。
3.根据权利要求1所述的超材料钢筋，其特征在于：所述减振单元包括橡胶层(3)，所述橡胶层(3)填充在所述钢质套管(1)内部，所述橡胶层(3)内沿着长度方向均匀嵌有质量块(4)，所述质量块(4)横向截面直径小于等于所述钢制套管(1)内径。
4.根据权利要求3所述的超材料钢筋，其特征在于：所述质量块(4)为球状金属块，或者所述质量块(4)为圆柱状金属块，所述质量块(4)与所述钢质套管(1)平行设置。
5.根据权利要求4所述的超材料钢筋，其特征在于：所述质量块(4)为空心的金属球壳，所述质量块(4)内设置有内层质量块(8)，所述内层质量块(8)为金属球体，所述内层质量块(8)沿着所述钢质套管(1)长度
6.根据权利要求1所述的超材料钢筋，其特征在于：所述减振单元包括外层质量块(6)，两个相邻的所述外层质量块(6)之间通过外层弹簧(5)连接。
7.根据权利要求6所述的超材料钢筋，其特征在于：所述外层质量块(6)为球状金属块，或者所述外层质量块(6)为圆柱状金属块，所述外层质量块(6)与所述钢质套管(1)平行设置。
8.根据权利要求7所述的超材料钢筋，其特征在于：所述外层质量块(6)为空心的金属球壳，所述外层质量块(6)内设置有内层质量块(8)，所述内层质量块(8)为金属球体，所述内层质量块(8)沿着所述钢质套管(1)长度方向的两侧分别通过内层弹簧(7)与所述外层质量块(6)内侧连接。
9.一种权利要求5所述超材料钢筋的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
10.一种权利要求8所述超材料钢筋的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种超材料钢筋，其特征在于：包括钢质套管(1)，所述钢质套管(1)为管状结构，内部为圆柱形空心，所述钢质套管(1)内部嵌套有内部减振层(2)，所述内部减振层(2)由若干个减振单元连接组成，所述减振单元采用橡胶层包裹质量块或者弹簧连接质量块。
2.根据权利要求1所述的超材料钢筋，其特征在于：所述钢质套管(1)外表面为光面、带肋或者螺纹状。
3.根据权利要求1所述的超材料钢筋，其特征在于：所述减振单元包括橡胶层(3)，所述橡胶层(3)填充在所述钢质套管(1)内部，所述橡胶层(3)内沿着长度方向均匀嵌有质量块(4)，所述质量块(4)横向截面直径小于等于所述钢制套管(1)内径。
4.根据权利要求3所述的超材料钢筋，其特征在于：所述质量块(4)为球状金属块，或者所述质量块(4)为圆柱状金属块，所述质量块(4)与所述钢质套管(1)平行设置。
5.根据权利要求4所述的超材料钢筋，其特征在于：所述质量块(4)为空心的金属球壳，所述质量块(4)内设置有内层质量块(8)，所述内层质量块(8)为金属球体，所述内层...
【专利技术属性】
技术研发人员：何湖广，孔新立，徐迎，陈海龙，周寅智，王鹏，陈艺顺，王文烨，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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