本发明主要涉及结构隔震技术领域，涉及一种基于橡胶和剪切增稠材料的用于阻隔振动的一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置。
背景技术：
随着人们对建筑物隔震技术的愈加重视，建筑隔震橡胶支座已成为大多数隔震装置的组成部分，它可以在地震时通过产生变形而吸收地震能量，起到隔震的作用。高阻尼橡胶支座是隔震橡胶支座中的一种，它有较高阻尼，在地震反应中可以实现耗能隔震双重功能。
与普通的天然橡胶相比，高阻尼橡胶具有很高的阻尼性。在橡胶中加入酚醛树脂，可增加橡胶材料阻尼性，这种阻尼性有助于减少结构的共振振幅，从而避免结构因震动应力达到极限造成结构破坏；在结构受到瞬时冲击后，也可以很快恢复到稳定状态。氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料在地震中可有效的吸收能量，减轻地震响应。
剪切增稠胶(shearthickeninggel,stg)作为一种良好的剪切增稠材料，克服了剪切增稠液体(stf)不稳定、密封困难的缺陷。在地震冲击作用下，随着应变率的增加，stg经历了从粘流态到橡胶态再到玻璃态的转变。当受到冲击时，它可瞬时变成坚硬的玻璃状态，使它难以变形。同时，在相变过程中吸收了大量的能量，提高了刚度和抗变形能力。
目前国内的专利中，很少把剪切增稠材料和高阻尼橡胶共同运用到隔震支座中。中国专利(申请号201420354520.8)公开的“高阻尼橡胶芯隔震橡胶支座”具有较高阻尼，能显著减少结构位移和加速度反应。但是不能实现变刚度隔震。中国专利(申请号201520995755.x)公开的“高阻尼橡胶支座”中采用了高阻尼橡胶，其水平刚度低，具有一定的阻尼。但是在不同震级的地震作用下，隔震效果会受到一定限制。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置，克服了传统橡胶支座隔震器水平刚度固定，阻尼耗能性能低，剪切型隔震耗能能力较弱的缺陷；通过变刚度隔震部分和环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料挤压隔震部分的协同工作，可以在不同震级的地震下，具有水平向高阻尼变刚度特性。
本发明是通过如下技术方案得以实现的：
一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置，该装置包括上盖板、挤压柱体、变刚度柱体和下底板；所述挤压柱体为中空结构，挤压柱体内设有变刚度柱体；所述挤压柱体上端通过螺栓与上盖板连接，下端通过螺栓与下底板连接；所述变刚度柱体上端通过螺栓与上隔板连接，下端通过螺栓与下底板连接；所述上隔板置于上盖板开设的凹槽内。
进一步的，所述挤压柱体为中空圆柱结构。
进一步的，所述挤压柱体从上至下包括上凹形挤压块和下凸形挤压块；所述上凹形挤压块和下凸形挤压块结合处设置有数层凸形钢片；所述凸形钢片之间设置有复合高阻尼材料层。
进一步的，所述凸形钢片为两层。
进一步的，所述变刚度柱体包括腔体、橡胶垫、钢板和钢片；按照钢片、橡胶、钢片和腔体排列组成隔震结构；所述变形刚度柱体的上端面与下端面均通过钢板与上隔板、下底板连接。
进一步的，所述隔震结构有三组。
进一步的，所述腔体由两个直径不同的中空圆柱套装组成。
进一步的，所述复合高阻尼材料层为环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层。
进一步的，所述上盖板与上隔板之间设置有石墨烯-聚氯乙烯复合材料层。
进一步的，所述腔体为stg腔体，该stg腔体内填充有剪切增稠胶。
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水平向刚度固定，采用变刚度柱体的设计在地震冲击作用下，其中的stg随着应变率的增加，可以吸收大量能量，改变了隔震装置的刚度，实现隔震装置水平向刚度可变。
2、本发明针对传统隔震支座阻尼力耗能低，隔震耗能能力有限的问题,采用了高阻尼材料挤压隔震部分和变刚度柱体隔震部分的并联，提高隔震装置的隔震耗能能力。
3、本发明针对传统橡胶支座刚度不可变，阻尼耗能性能低，剪切型隔震耗能能力较弱的缺点，通过变刚度隔震部分和环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料挤压隔震部分的协同工作，可以在不同震级的地震下，具有水平向高阻尼变刚度特性。
4、地震位移较大时,上盖板带动变刚度柱体一起工作，随着应变率的增加，变刚度柱体中的stg改变了隔震装置的刚度，变刚度柱体中的复合高阻尼材料使阻尼耗能性能增加，达到高阻尼变刚度隔震耗能的作用。
附图说明
图1为本发明一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置的结构示意图；
图2为本发明图1的局部剖面图；
图3为变刚度柱体的结构示意图；
图4为变刚度柱体的立体结构示意图。
附图标记如下：
1-上盖板；2-上隔板；3-凹槽；4-石墨烯-聚氯乙烯复合材料层；5-上凹形挤压块；6-复合阻尼材料层；7-下凸形挤压块；8-变刚度柱体；9-腔体；10-下底板；11-螺栓；12-螺栓孔；13-钢板；14-钢片；15-橡胶垫；16-凸形钢片层；17-挤压柱体。
具体实施方式
为对本发明做进一步的理解，现结合附图进行说明：
一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置，其特征在于，该装置包括上盖板1、挤压柱体17、变刚度柱体8和下底板10；所述挤压柱体17为中空圆柱结构，挤压柱体17内设有变刚度柱体8；所述挤压柱体17上端通过螺栓与上盖板1连接，下端通过螺栓与下底板10连接；所述变刚度柱体8上端通过螺栓与上隔板2连接，下端通过螺栓与下底板10连接；所述上隔板2置于上盖板1开设的凹槽3内；
所述挤压柱体17从上至下包括上凹形挤压块5和下凸形挤压块7；所述上凹形挤压块5和下凸形挤压块7结合处设置有两层凸形钢片16；所述凸形钢片16之间设置有复合高阻尼材料层6；
所述变刚度柱体8包括腔体9、橡胶垫15、钢板13和钢片14；按照钢片14、橡胶15、钢片14和腔体9排列组成3组隔震结构；所述变形刚度柱体8的上端面与下端面均通过钢板13与上隔板2、下底板10连接；
所述腔体9由两个直径不同的中空圆柱套装组成。所述复合高阻尼材料层6为环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层。所述上盖板1与上隔板2之间设置有石墨烯-聚氯乙烯复合材料层4。所述腔体9为stg腔体，该stg腔体内填充有剪切增稠胶。
结合附图1和2，一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置，包括上盖板1、上隔板2、凹槽3、石墨烯-聚氯乙烯复合材料层4、上凹形挤压块5、环形的氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层6、下凸形挤压块7、变刚度柱体8、下底板10、螺栓11、螺栓孔12、stg腔体9、橡胶垫15；内部结构图见图1，变刚度隔震部分结构示意图见图3和4，.凹槽3开在上盖板1底部，石墨烯-聚氯乙烯复合材料层4通过表面处理后胶粘在凹槽3内，橡胶垫15通过硫化粘接在凹槽3端部；钢板13、钢片14和材料为氯化丁基橡胶-酚醛树脂的复合高阻尼材料层6由上至下依次交替层叠并使用粘接剂粘接相连，每隔两层氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层6中间设置腔体9，组成了变刚度柱体8；变刚度柱体8通过钢板13与上隔板2、下底板10螺栓连接；上隔板2、变刚度柱体8和下底板10组成了中间的变刚度隔震部分；承担水平向隔震耗能。上盖板1开设凹槽3的设计，使隔震装置在水平向可实现变刚度的隔震耗能。上盖板1与上凹形挤压块5通过螺栓连接，环形的氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料6与凸形钢片层16、上凹形挤压块5、下凸形挤压块7通过高温硫化粘接在一起，下凸形挤压块7与下底板10通过螺栓连接；上凹形挤压块5、环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料6和下凸形挤压块7组成了环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料挤压隔震部分；承担竖向承载力和水平向隔震耗能。上盖板1带动上凹形挤压块5移动，地震位移较小时，隔震装置的刚度和阻尼耗能性能较低，随着位移的增大，上凹形挤压块5和下凸形挤压块7挤压氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料，阻尼耗能性能增加，挤压型隔震耗能能力增强，实现水平向隔震耗能。地震位移较大时,上盖板1带动变刚度柱体8一起工作，随着应变率的增加，变刚度柱体8中的stg材料改变了隔震装置的刚度，变刚度柱体8中的复合高阻尼材料层6使阻尼耗能性能增加，达到高阻尼变刚度隔震耗能的作用。
实施例
结合附图1为本发明的一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置，该装置包括上盖板1、上隔板2、凹槽3、石墨烯-聚氯乙烯复合材料层4、上凹形挤压块5、环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层6、下凸形挤压块7、变刚度柱体8、腔体9、下底板10、螺栓孔12；其特征在于：凹槽3开在上盖板1底部，石墨烯-聚氯乙烯复合材料层4通过表面处理后胶粘在凹槽3内，橡胶垫15通过硫化粘接在凹槽3端部；钢板13、钢片14和氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层6由上至下依次交替层叠并使用粘接剂粘接相连，每隔两层氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层中间设置stg腔体9，组成了变刚度柱体8；变刚度柱体8通过钢板13与上隔板2、下底板10螺栓连接；上隔板2、变刚度柱体8和下底板10组成了中间的变刚度隔震部分；上盖板1与上凹形挤压块5通过螺栓连接，环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层6与凸形钢片层16、上凹形挤压块、下凸形挤压块通过高温硫化粘接在一起，下凸形挤压块7与下底板10通过螺栓连接；上凹形挤压块5、环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料层6和下凸形挤压块7组成了环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料挤压隔震部分。上盖板1与下底板10均预留一定数量的螺栓孔12，方便与外部结构连接。
工作原理
本发明通过将变刚度隔震部分和环形氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料挤压隔震部分并联的方式，形成的一种新型高阻尼变刚度挤压型隔震装置。本发明在外界环境激励下，水平向振动作用，上盖板1带动上凹形挤压块5移动，地震位移较小时，刚度和阻尼耗能性能较低；随着位移的增大,上凹形挤压块5和下凸形挤压块7挤压氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼材料6，阻尼耗能性能增加，实现水平向隔震耗能；当地震位移比较大时，刚度和阻尼耗能性能达到最大，上盖板1带动变刚度柱体8一起工作，上隔板2与下底板10之间产生相对位移，使变刚度柱体中的氯化丁基橡胶-酚醛树脂复合高阻尼橡胶层6发生变形，随着应变率的增加，变刚度柱体8中的stg改变了隔震装置的刚度，变刚度柱体8中的复合高阻尼材料层6使阻尼耗能性能增加。最终可实现隔震装置的高阻尼变刚度挤压隔震效果。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。