基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座

本发明属于工程结构减振技术领域，尤其涉及一种限位功能与阻尼耗能特性均较好的基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座。

背景技术：

地震是人类面临的重大自然灾害之一，我国是世界上受地震影响较严重的国家之一，也是大陆强震最多的国家，约占世界大陆强震的35％。以汶川大地震为例，已确认遇难人数69227人，失踪17923人，直接经济损失8452亿元人民币。因此，工程结构减振技术的研究是对社会的发展具有重要的经济价值的。

滑移隔震结构是国内首先进行研究的方向。支座通过接触面摩擦力将下部结构地震能传递给上部结构，较小的摩擦系数保证了上部结构受力不会过大，并由摩擦作用消耗地震能量，具有良好的隔震耗能效果。最早的滑动摩擦类隔震支座是聚四氟乙烯支座，滑动面是平面,缺乏自动复位机制，常须与主动复位装置一起使用。为了克服该缺点，之后发明出了fps(frictionpendulumisolatedsystem)，滑动面由平面变成了球面，但是这也使得传入上部结构的地震力有所增加，且受输入频率的影响也有所增加。目前兼备复位能力和耗能特性的复合隔震体系受到广大研究人员和工程师的青睐。

剪切增稠流体(shearthickeningfluid，stf)是一种性能优良的智能材料，stf特性取决于其剪切应变率，在承受高应变率荷载时，接触界面的表面发生剪切增稠行为，其粘度发生巨大变化，甚至由液相转变为固相，此时，stf的剪切模量远远大于其初始的剪切模量。重要的是，当荷载撤销时，stf能瞬时由固相转变为液相，这种变化是可逆的。因此，基于stf材料特性的阻尼器可快速有效的消耗作用在其上的外界能量。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明公开了一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，充分发挥stf被动高耗能和摩擦摆支座自回复特性及良好隔震性能的优点，研发一种兼备复位能力和耗能特性优良的复合隔震体系，解决了传统支座耗能不足，适用频率范围有限等问题。

为实现本发明的目的所采用的技术方案：

一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，包括与上部结构固接的上支座板，与基础固接的下支座板；所述上支座下部焊接有铰接滑块，铰接滑块与下支座的滑移面滑动配合连接；下支座上焊接有侧移耗能装置；所述侧移耗能装置主要由缸体、活塞、活塞杆、剪切增稠流体、圈型挡板及上盖构成；下支座与缸体采用焊接密封固定连接，缸体内设有环形活塞，在缸体与活塞之间填充有剪切增稠流体；圈型挡板套设在铰接滑块外围，圈型挡板与缸体之间留有活动空间；活塞杆一端贯穿缸体与活塞焊接，活塞杆另一端与圈型挡板铆接固定；活塞杆与缸体之间设有密封圈；在缸体顶部焊接有上盖形成密封腔。

与现有技术相比，本发明的效果和益处是：

1、本发明具有优良的耗能性质和自复位性能；解决了传统支座耗能不足，适用频率范围有限，支座单一方向运动等问题，该隔震支座，同时发挥了摩擦摆隔震效果和耗能装置消能减震的效果。

2、本发明适应荷载范围广，在小地震作用下，滑块在下支座的滑道上运动，改变结构自振周期，并且通过摩擦做功进行消能，在大地震作用下，滑块运动幅度较大，此时滑块与挡板碰撞进一步带动活塞杆运动，从而迫使stf在缸体内通过缝隙流动而消耗能量，最终消耗结构振动的能量。

3、本发明隔震支座结构简单，无须大量连接件，安装拆卸方便，解决了传统隔震支座在应用中需要大量连接件和施工不便的难题。

附图说明

图1为本发明提供的隔震支座立体结构示意图。

图2为图1的a-a剖面图。

图3为图1的b-b剖面图。

图4为本发明提供的隔震支座内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-4及附图标记对本发明进一步详细说明。

一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，包括与上部结构固接的上支座板1，与基础固接的下支座板2；所述上支座1下部焊接有铰接滑块3，铰接滑块3与下支座2的滑移面滑动配合连接；下支座2上焊接有侧移耗能装置；

所述侧移耗能装置主要由缸体4、活塞5、活塞杆7、剪切增稠流体6、圈型挡板8及上盖9构成；

下支座2与缸体4采用焊接密封固定连接，缸体4内设有环形活塞5，在缸体4与活塞5之间填充有剪切增稠流体6；圈型挡板8套设在铰接滑块3外围，圈型挡板8与缸体4之间留有活动空间；

活塞杆7一端贯穿缸体4与活塞5焊接，活塞杆7另一端与圈型挡板8铆接固定；活塞杆7与缸体4之间设有密封圈；

在缸体4顶部焊接有上盖9形成密封腔。

所述铰接滑块3为圆柱形，下表面为凸球面，设置于下支座2凹球滑移面内，滑移面涂有聚四氟乙烯润滑材料。

缸体4内间隙宽15-25cm。

缸体4与上盖9连接处设有密封橡胶圈。

活塞5与上盖9间隙1-2mm。

剪切增稠流体(shearthickeningfluid，stf)。

工作原理：在地震作用下，铰接滑块在下支座的滑道上运动，改变结构自振周期，并且通过摩擦做功进行消能，当结构振动频率较高时，铰接滑块运动幅度较大，此时铰接滑块与挡板接触进一步带动活塞杆运动，然后活塞迫使stf在缸体内通过缝隙流动而消耗能量，最终消耗结构振动的能量；本发明的隔震支座可以在各个方向上自由转动、竖向承载力大，耐久性好，充分发挥摩擦摆滑动消能和stf被动快速高耗能量等优点，满足限位功能与阻尼耗能特性均较好的要求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，包括与上部结构固接的上支座板(1)，与基础固接的下支座板(2)；其特征在于，

所述上支座(1)下部焊接有铰接滑块(3)，铰接滑块(3)与下支座(2)的滑移面滑动配合连接；下支座(2)上焊接有侧移耗能装置；

所述侧移耗能装置主要由缸体(4)、活塞(5)、活塞杆(7)、剪切增稠流体(6)、圈型挡板(8)及上盖(9)构成；

下支座(2)与缸体(4)采用焊接密封固定连接，缸体(4)内设有环形活塞(5)，在缸体(4)与活塞(5)之间填充有剪切增稠流体(6)；圈型挡板(8)套设在铰接滑块(3)外围，圈型挡板(8)与缸体(4)之间留有活动空间；

活塞杆(7)一端贯穿缸体(4)与活塞(5)焊接，活塞杆(7)另一端与圈型挡板(8)铆接固定；活塞杆(7)与缸体(4)之间设有密封圈；

在缸体(4)顶部焊接有上盖(9)形成密封腔。

2.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，其特征在于：

所述铰接滑块(3)为圆柱形，下表面为凸球面，设置于下支座(2)凹球滑移面内，滑移面涂有聚四氟乙烯润滑材料。

3.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，其特征在于：

缸体(4)内间隙宽15-25cm。

4.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，其特征在于：

缸体(4)与上盖(9)连接处设有密封橡胶圈。

5.根据权利要求1所述的一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，其特征在于：

活塞(5)与上盖(9)间隙1-2mm。

技术总结
本发明一种基于剪切增稠液的摩擦摆多级隔震支座，包括与上部结构固接的上支座板，与基础固接的下支座板；所述上支座下部焊接有铰接滑块，铰接滑块与下支座的滑移面滑动配合连接；下支座上焊接有侧移耗能装置；所述侧移耗能装置主要由缸体、活塞、活塞杆、剪切增稠流体、圈型挡板及上盖构成；下支座与缸体采用焊接密封固定连接，缸体内设有环形活塞，在缸体与活塞之间填充有剪切增稠流体；圈型挡板套设在铰接滑块外围，圈型挡板与缸体之间留有活动空间；活塞杆一端贯穿缸体与活塞焊接，活塞杆另一端与圈型挡板铆接固定；活塞杆与缸体之间设有密封圈；在缸体顶部焊接有上盖形成密封腔。本发明可以在各个方向上自由转动、竖向承载力大，耐久性好。

技术研发人员：孙丽;冯洛鑫;刘明澈;张春巍;王井利;敦力民
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：2021.06.22
技术公布日：2021.08.24