[发明专利]一种基于STF的变阻尼三自由度隔震器

说明书

本发明公开了一种基于STF的变阻尼三自由度隔震器，涉及结构隔震减振技术领域，包括STF容器、活塞、活塞杆、圆柱支座、下底板、上盖板、聚四氟乙烯材料层、复合高阻尼材料、支撑块；其中STF容器、空心圆柱支座、环形活塞、活塞杆、聚四氟乙烯材料层、下底板组成了STF隔震腔；上盖板、复合高阻尼材料、支撑块、下底板组成了高阻尼橡胶支座隔震部分。针对传统橡胶支座水平向及扭转耗能能力低的缺陷，本发明STF隔震腔包括若干共同运动的环形片状活塞、剪切增稠液以及若干工作层的STF容器，同时STF容器可小角度扭转，可以应对地震作用下的扭转效应，实现隔震器三自由度较高的隔震耗能。

技术领域

本发明主要涉及结构隔震减振技术领域，涉及一种基于剪切增稠材料和高阻尼橡胶材料的隔震器。

背景技术

随着科技的不断发展和进步，建筑工程的数量逐步上升，人们对建筑工程的舒适性和安全性愈加重视。现实生活中隔震装置的作用日益显著，人们对隔震装置的隔震耗能要求越来越高。

经过预硫化的丁基橡胶共混复合高阻尼材料结合了天然橡胶高弹性高强度的特点和丁基橡胶高阻尼的特性。建筑隔震橡胶支座应用较广泛，高阻尼橡胶支座是隔震橡胶支座的一种，它具有较高的阻尼，地震时具有隔震耗能双重功能。

剪切增稠液(Shear Thickening Fluid，简称STF)STF是一种处于固液混合状态的纳米粒子溶剂，通常状态下是以液态形式存在，呈现柔韧性，但是一旦受到冲击、压紧，STF就变成坚硬的固体，粘度迅速增强，呈现坚固性。外力撤销后，STF又恢复原来的状态，这是一种可逆的非牛顿流体行为。STF作为一种新的能量吸收和耗散型材料，可以有效地应用于抗冲击和隔震装置，具有很大的开发价值。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种基于STF的变阻尼三自由度隔震器，克服了传统橡胶支座隔震器水平向及扭转耗能较差的缺陷。本发明STF隔震腔包括若干共同运动的环形片状活塞、剪切增稠液以及有若干工作层的STF容器，通过在圆柱支座外圈上开设的槽孔，使得活塞可以在剪切增稠液内小角度转转，从而实现STF容器可小角度转转，可以应对地震作用下的扭转效应，实现隔震器三自由度较高的隔震耗能。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种基于STF的变阻尼三自由度隔震器，包括STF容器，STF容器为圆形环状结构，STF容器沿竖直方向上分成数层，且层与层之间填充有剪切增稠液，活塞的一端设置在剪切增稠液内，活塞的另一端设置在活塞杆的一端上，活塞杆的另一端设置在圆柱支座外圈上开设的槽孔内；活塞杆可绕槽孔活动；所述STF容器上端与下端分别设置在上盖板与下底板上。

进一步的，所述活塞为环形结构，且活塞均通过四根活塞杆支撑。

进一步的，STF容器沿竖直方向上分成数层，层与层之间等间距设置。

进一步的，所述STF容器下端与下底板之间设置有聚四氟乙烯材料层。

进一步的，所述圆柱支座为空心结构。

进一步的，圆柱支座内设置有通过复合高阻尼材料层连接的上支撑块与下支撑块。

进一步的，所述上支撑块通过螺栓连接在上盖板上，下支撑块通过螺栓连接在下底板上。

进一步的，复合高阻尼材料层由钢片层与复合高阻尼材料依次交叠组成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明针对传统橡胶支座隔震装置水平向耗能低的缺点，STF隔震腔采用多层阻尼关卡设计，STF隔震腔内装满剪切增稠液，高速震动下剪切增稠液下发生固化，粘度急速上升，在STF隔震腔的工作层内为环形片状活塞提供较大的阻尼力，实现隔震器水平方向较高的耗能。