专利名称：橡胶粉在建筑隔震中的应用及其力学性能试验方法
技术领域：
本发明涉及一种属于建筑隔震技术，具体是一种橡胶粉在建筑隔震中的应用及其力学性能试验方法。
背景技术：
地震引起的震动可能使人员、设备等因建筑结构的突然运动、变形、崩塌而受到严重的冲击。人们从上世纪五十年代开始对震动环境下的隔震问题进行研究，并已取得了一系列重要成果。传统的隔震器材从隔震性能、吸能能力、可靠性、稳定性等方面来看，都已发展的比较成熟，但在实际运用中暴露出一些不足之处一是采用传统隔震措施的建筑设施造价高，很难大面积推广，只适合重点工程；二是传统隔震器材的制备工艺复杂，质量大，造成运输不便；三是传统隔震器材安装过程比较繁琐、周期长，无法适应快速铺设要求。因此， 研究一种适应现代生存环境的新型隔震器材成为一个迫在眉睫的课题。我们必须寻求来源广泛、制备方便、质地轻、便于运输、安装简单、缓冲吸能能力强且经济性好的隔震器材，以解决灾害下建筑物内人员和设备的隔震问题。橡胶粉是一种柔性散粒材料，其密度小，内部存在大量空隙，且单个颗粒具有可变形性，它的力学性能与常见的刚性密实材料有着很大的差别。国内外资料中对柔性散粒材料力学性能介绍的很少，对橡胶粉自身力学性能的研究目前还未发现。本发明通过对橡胶粉垫层进行力学性能试验，发现了橡胶粉垫层具有很强的压缩变形能力、剪切变形能力和缓冲吸能能力。这些优良品质满足了地震动对隔震器材提出的新要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种橡胶粉在建筑隔震中的应用；另一目的是提供一种橡胶粉在建筑隔震中其力学性能试验方法。用于解决强震动环境下的建筑物抗震问题。本发明解决技术问题所采用的方案是一种橡胶粉在建筑隔震中的应用；选用粒度80目的橡胶粉颗粒，按照堆积厚度20cm铺设于建筑物结构底板与地板之间。一种橡胶粉力学性能试验方法；使用的仪器设备为RC-2000数字式振动台，铁盒，一块铁板，铁板上焊接一个长杆，用于固定配重块，具体步骤是(1)把铁盒固定到振动台上，装入橡胶粉，盖上铁板，并将配重块固定在铁板上；(2)采用力控制的方法，从零试验力开始加载，当试验力达到规定的试验力后开始卸载，(3采用固定加速度进行扫频振动，加速度控制在lOm/s2，对铁盒底部的激励频率为 5 200Hz ；(4)采集铁盒底部的激励加速度和配重块的响应加速度，绘制出激励和响应的加速度-频率曲线。本发明的有益效果是橡胶粉垫层取材广泛、制备方便、质地轻、便于运输、经济性好，具有很强的压缩变形能力、剪切变形能力和缓冲吸能能力，铺设在建筑物下方能够有效提高强震动环境下的建筑隔震能力。
下面结合实施例对本发明进一步说明。附图是本发明橡胶粉垫层隔震示意图。图中1、隔震房间，2、地板，3、橡胶粉，4、结构底板，5、房间墙壁。
具体实施例方式如附图所示，橡胶粉在建筑隔震中的应用是在结构底板4和房间墙壁5形成的隔震房间1中的结构底板4上充填有80目橡胶粉3，厚度20cm。上面压混凝土预制块2.实施例1橡胶粉垫层静态压缩性能试验。试验原材料为20目、40目、60目、80目橡胶粉；仪器设备为数字式万能材料实验机；一个长、宽、高都为20cm的铁盒以及一个长、宽为19cm，厚度为Icm的铁板，铁板的作用是将材料装入铁盒后，盖在材料表面，使材料受力均勻。试验方法为将橡胶粉装入铁盒，使其成自然堆积状态，如果用力压实，可能由于各组试验压实的力度不同而造成试验数据误差较大。在橡胶粉上盖上铁板，把铁盒放到数字式万能材料实验机上进行压缩试验，最大试验力20kN。为了便于比较，一共进行12种工况的试验——对四种目数的橡胶粉分别采用10Cm、15Cm、20Cm三种堆积厚度进行试验。实施例2橡胶粉垫层静态循环加卸载试验。试验原材料为20目、40目、60目、80目橡胶粉；仪器设备为INSTR0N材料拉压实验机；一个长、宽、高都为20cm的铁盒；一个长、 宽为19cm，厚度为Icm的铁板，其中央焊接一个半径5cm、高15cm的圆柱体，铁板的作用是将橡胶粉装入铁盒后，盖在橡胶粉表面，使其受力均勻，而焊接的圆柱体的作用是连接试验机的加载部件，保证能将铁板压入足够的深度。试验方法为将橡胶粉装入铁盒，盖上铁板，把它们放到试验机上进行试验(图 5)。采用力控制的方法，从零试验力开始加载，当试验力达到5kN后开始卸载，反复加、卸载三次。为了便于比较，共进行12种工况的试验——对四种目数的橡胶粉分别采用10cm、 15cm、20cm三种堆积厚度进行试验。实施例3橡胶粉垫层隔震性能试验。试验原材料为20目、40目、60目、80目橡胶粉；仪器设备为RC-2000数字式振动台；一个长、宽、高都为20cm的铁盒；一个长、宽为19cm，厚度为Icm的铁板，上面焊接一个长杆，用于固定配重块；1. 5kg,3kg,4. 5kg的配重块。试验方法为把铁盒固定到振动台上，装入橡胶粉，盖上铁板，并将配重块固定在铁板上。试验采用固定加速度进行扫频振动，加速度控制在lOm/s2，对铁盒底部的激励频率为5 200Hz。采集铁盒底部的激励加速度和配重块的响应加速度，绘制出激励和响应的加速度-频率曲线。共进行14种工况的试验——将四种目数的橡胶粉分别堆积成10cm、 15cm、20cm三种厚度，在铁板上固定1.5kg的配重块进行试验。另外，在20目橡胶粉堆积成20cm厚的情况下，分别再使用3kg和4. 5kg实验结论底面积不变的情况下，当厚度为IOcm时，40目、60目、80目橡胶粉垫层的变形能力相差不大，而20目橡胶粉垫层的变形能力则明显弱于它们；当厚度为20cm时，20目、40目、 60目橡胶粉垫层的变形能力相差不大，而80目橡胶粉垫层的变形能力则明显强于它们。橡胶粉垫层在加载和卸载阶段的试验力-变形曲线形成回环，体现出阻尼消能的特性；对于任何一种目数的橡胶粉垫层来说，若堆积的底面积不变，则随着厚度的增大，其加、卸载阶段的等效刚度同时减小，耗能能力增强；若橡胶粉垫层的堆积状态一定，则随着目数的增大，其加、卸载阶段的等效刚度同时增大，耗能能力减弱；随着循环次数的增加，橡胶粉垫层在加、卸载阶段的等效刚度同时增大，耗能能力减弱。橡胶粉垫层在共振区具有较小的共振放大率，各工况下共振峰值放大率均小于2 ； 橡胶粉垫层的隔震传递率具有显著的频率依赖性，进入隔震区后，隔震传递率随着频率的增大而减小。当频率增大到一定程度后，隔震传递率变得很低，其大小受目数、堆积厚度和承载重量的影响不大；增大橡胶粉垫层的厚度，有利于降低系统进入隔震区的频率点和增强隔震效果；在20目、40目、60目、80目数的橡胶粉中，80目橡胶粉进入隔震区的频率点最低，隔震效果最明显，是构筑隔震垫层的最佳选择。
权利要求
1.一种橡胶粉在建筑隔震中的应用；其特征是选用粒度80目的橡胶粉颗粒，按照堆积厚度20cm铺设于建筑物结构底板与地板之间。
2.根据权利要求1所述的橡胶粉在建筑隔震中的应用；其特征是所述的地板采用混凝土预制板。
3.一种橡胶粉力学性能试验方法；使用的仪器设备为RC-2000数字式振动台，铁盒， 一块铁板，铁板上焊接一个长杆，用于固定配重块，具体步骤是(1)把铁盒固定到振动台上，装入橡胶粉，盖上铁板，并将配重块固定在铁板上；(2)采用力控制的方法，从零试验力开始加载，当试验力达到规定的试验力后开始卸载，(3采用固定加速度进行扫频振动，加速度控制在lOm/s2，对铁盒底部的激励频率为 5 200Hz ；(4)采集铁盒底部的激励加速度和配重块的响应加速度，绘制出激励和响应的加速度-频率曲线。
全文摘要
本发明公开了一种橡胶粉在建筑隔震中的应用及其力学性能试验方法。橡胶粉垫层由粒径为80目的橡胶粉颗粒按照堆积厚度20cm进行铺设。本发明的优点是橡胶粉垫层取材广泛、制备方便、质地轻、便于运输、经济性好等特点，具有很强的压缩变形能力、剪切变形能力和缓冲吸能能力，铺设在建筑物下方能够有效提高强震动环境下的建筑隔震能力。
文档编号G01N3/32GK102296639SQ201110125470
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者刘芯言, 卢玉松, 季凯, 张伟, 林振荣, 林茂, 王瑞, 耿广龙, 谢永亮, 陈亮, 高涛 申请人:中国人民解放军徐州空军学院