[发明专利]一种弹簧阻尼协同隔减振/震装置

说明书

本发明提供了一种弹簧阻尼协同隔减振/震装置，包括上钢板和下钢板、夹装于钢板之间的螺旋弹簧、置于螺旋弹簧中的倒刺型粘弹性圆筒阻尼器，倒刺型粘弹性圆筒阻尼器包括与上钢板固定的上内套筒、同轴套装的下内套筒和下外套筒、夹置于下内套筒和下外套筒之间的粘弹性阻尼层、沿截面卡箍于下内套筒中的位置控制板，上内套筒的外径小于下内套筒的内径，且上内套筒的底端内周设有斜上伸出的上置倒刺，下内套筒的顶端外周设有斜下伸出的下置倒刺，当上内套筒向下内套筒中滑动后，上、下置倒刺咬合锁定，内套筒的底面抵靠于位置控制板上。本发明设计了适于竖向承重结构承受竖向激励的完整弹簧阻尼协同工作系统，解决了系统低阻尼问题，发挥优异的隔振、减振作用。

技术领域

本发明涉及一种结构振动控制装置，具体涉及一种竖向隔减振/震装置。

背景技术

结构振动控制是一种新型的抗振/震措施，它是通过在结构中设置减振/震或隔振/震装置来消耗或隔离振/震动能量，或者施加外部的能量以抵消外部激励对结构的作用。隔减振/震装置作为被动振动控制的一种常见形式，具有构造相对简单，无需人工干预，强鲁棒性和稳定性的优点而被广泛应用。

在建筑振动控制领域，竖向隔振一直是难以解决的问题。在设计规范中，常规建筑在常遇地震下可不考虑竖向地震作用，但对于高层建筑、大跨结构、重要建筑设施以及造型不规则的结构，必须考虑竖向地震作用。同时城市轨道交通蓬勃发展，高速铁路、地下铁路等大面积兴建，产生了的不容忽视的交通荷载。不同于地震作用，交通荷载主要以持续性竖向动力激励为主，对邻近建筑产生了不可忽视的振动影响，造成舒适度降低、影响灵敏仪器性能并对古建筑产成了不利影响，竖向振动控制问题亟待解决。目前常用的橡胶隔振/震叠层支座的竖向隔振/震性能远低于水平向隔振/震性能，难以满足实际结构中的有效竖向振动控制；螺旋弹簧隔振系统更易获得较低的竖向刚度而具有相对较优的竖向隔振性能，但螺旋弹簧隔振系统工作状态下近似线弹性，自身不具备任何阻尼特性，意味着其无法耗散能量。有学者提出增设粘滞阻尼改善螺旋弹簧隔振系统的阻尼特性，但粘滞阻尼多为液体，密封性存在较大问题，且性能不稳定。另外，螺旋弹簧隔振系统还存在摇摆效应问题。

粘弹性材料是一种十分有效的高耗能阻尼材料，其在外力作用下，同时存在弹性和粘性两种力学特性，在较宽的频带范围内均具有较高的阻尼且具有刚度。在振动控制领域中，常常利用粘弹性材料的往复剪切变形，将振动能量以材料热能的形式耗散掉，使得结构阻尼加大。粘弹性材料为螺旋弹簧隔振系统增加耗能能力提供了新思路，解决了粘滞阻尼密封性差性能不稳定的问题，但由于建筑竖向隔振/震机构不仅要承受动荷载还需要首先满足静荷载（如建筑自重等），粘弹性材料在静载下长期承受变形容易导致撕裂脱落，影响结构性能。大部分装置未能考虑实际工作状态下，建筑静载产生的静位移对粘弹性材料变形的不利影响。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种弹簧阻尼协同隔减振/震装置，将粘弹性阻尼应用于螺旋弹簧隔振系统，并设计静载动载双工作机制，实现高效的竖向隔振、耗能。

技术方案：本发明提供了一种弹簧阻尼协同隔减振/震装置，包括水平设置的上钢板和下钢板、竖向夹装于上下钢板之间的螺旋弹簧、同轴置于螺旋弹簧中的倒刺型粘弹性圆筒阻尼器，所述倒刺型粘弹性圆筒阻尼器包括与上钢板固定的上内套筒、同轴套装的下内套筒和下外套筒、夹置于下内套筒和下外套筒之间的粘弹性阻尼层、沿截面卡箍于下内套筒中的位置控制板，所述下外套筒的底部固定于下钢板上；

其中，所述上内套筒的外径小于下内套筒的内径，且所述上内套筒的底端内周设有斜上伸出的上置倒刺，所述下内套筒的顶端外周设有斜下伸出的下置倒刺，当上内套筒向下内套筒中滑动后，上、下置倒刺咬合锁定，上内套筒的底面抵靠于位置控制板上。

进一步，所述粘弹性阻尼层高温硫化于下内套筒和下外套筒之间的空隙中。