[发明专利]一种基于STF的变刚度变阻尼隔震装置

说明书

本发明一种基于STF的变刚度变阻尼隔震装置，包括上盖板、上隔板、凹槽、石墨烯‑聚氯乙烯复合材料层、上连接板、带有通孔的圆形套筒、带有通孔的柱体、环形碳纤维‑PTFE板组合橡胶支座、空心套筒、下底板、内腔室和外腔室。本发明提供的基于STF的变刚度变阻尼隔震装置，克服了传统橡胶支座隔震器水平刚度固定、阻尼力不变的缺陷，在小震低速振动时，刚度和阻尼较低；中震中速振动时，刚度不变，阻尼随速度增加而变大；大震高速振动时，刚度和阻尼达到最大，上隔板带动环形碳纤维‑PTFE板组合橡胶支座一起工作，可以在不同震级的地震下，达到变刚度变阻尼隔震耗能功能，且在较大的剪切变形下具有较好的水平隔震耗能性能。

技术领域

本发明涉及结构隔震技术领域，具体涉及一种基于STF的变刚度变阻尼隔震装置。

背景技术

随着现代工业的迅速发展及城市规模的日益扩大，振动对生活环境和工作的影响已经开始引起人们的关注。冲击、振动为较普遍的自然现象，广泛存在于军事设备、工业生产和地震中。为了避免因振动引起的干扰和损坏，社会已经开始高度重视冲击和振动的能量吸收和耗散。在实际工程中，如机械设备、土木工程等方面，隔震装置都有着很重要的作用。

剪切增稠液（Shear thickening fluid，即STF），一般情况下，是液体或分散胶体的状态。当它受到剪切或冲击时，其粘度迅速上升，显示了固体的一般阻力，当外力撤销后，剪切增稠液又恢复原来的状态，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。基于STF的耗能隔震装置的特点为无源、自适应、结构简单。

碳纤维是一种新型的非金属材料，具有重量轻、强度高、耐磨性能好等优点，碳纤维布与橡胶在平面外自由变形协调，避免了传统橡胶隔震支座出现损坏的情况，聚四氟乙烯板(Poly tetra fluoroethylene，即为PTFE板)，在平面上具有一定的刚度，对橡胶的变形起到很好的抑制作用，在较大的剪切变形下，环形碳纤维-PTFE板组合橡胶支座有更好的隔震耗能作用。

传统的隔震装置中，大多数隔震装置在发生变形时所产生的水平刚度和阻尼力是固定的。如果一个隔震装置的水平刚度较小，在发生较大的振动作用下，受到的外力可能大于其所能承受的最大力，隔震装置可能会发生过度变形甚至破坏，如果一个隔震装置的水平刚度较大，在发生较小的振动作用下，受到的外力小于其发生变形的最小力，隔震装置可能起不到隔震的作用。

目前国内的专利中，很少把剪切增稠材料和环形碳纤维-PTFE板组合橡胶共同运用到隔震支座中。中国专利（申请号201410138924.8）公开的“耗能支撑减震装置”中利用剪切增稠液的剪切增稠特性，可以实现不同阻尼的隔震耗能，但是不能实现变刚度隔震。中国专利（申请号201020256715.0）公开的“变刚度隔震支座”中实现隔震支座的变刚度，但是阻尼力单一，隔震效果会受到一定限制。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于橡胶和剪切增稠液体的用于阻隔振动的基于STF的变刚度变阻尼隔震装置，克服了传统橡胶支座隔震器存在的水平刚度固定、阻尼力不变的缺陷，通过STF变阻尼组件和环形碳纤维-PTFE板组合橡胶支座的协同工作，可以在不同震级的地震下，实现变刚度变阻尼隔震耗能功能，且在较大的剪切变形下具有较好的水平隔震耗能性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：