一種帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)依次疊加結(jié)構(gòu)層、阻尼層、約束層。阻尼層采用高阻尼黏彈性材料，阻尼層與帶肋約束層之間的貼合形成帶肋的約束阻尼層裝置，通過阻尼層與結(jié)構(gòu)層之間的粘貼進(jìn)行安裝。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：提出的帶肋約束阻尼層結(jié)構(gòu)增大了約束層的剛度，減小約束層在運(yùn)輸安裝過程中的局部變形，在安裝時(shí)減少了約束阻尼層與結(jié)構(gòu)層之間的脫空現(xiàn)象，能讓約束阻尼層與結(jié)構(gòu)層有很好的粘貼效果，亦能增大阻尼層的剪切變形，從而提高它的減振降噪能力。
【專利說明】
一種帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于抑制鋼梁振動(dòng)與噪聲的約束阻尼層結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在動(dòng)力荷載(風(fēng)、車輛、行人等)作用下，土木工程結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。過大的振動(dòng)不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用，甚至還會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染。鋼結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)比混凝土結(jié)構(gòu)更大，且土木工程結(jié)構(gòu)中采用的鋼板厚度多在5?50 mm，而鋼板在這個(gè)厚度范圍內(nèi)輻射噪聲的能力最強(qiáng)。約束阻尼層通過阻尼層的剪切變形耗散振動(dòng)能量，能在較寬的頻率范圍內(nèi)有效抑制鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)與噪聲。
[0003]約束阻尼層裝置如圖1所示，在結(jié)構(gòu)層100的表面粘貼一層高阻尼黏彈性材料200，再在黏彈性材料外粘貼一層彈性模量較大的約束層300。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生彎曲振動(dòng)時(shí)，約束層和阻尼層都會(huì)發(fā)生拉壓變形，但約束層的變形小于黏彈性阻尼層的變形，所以約束層會(huì)限制阻尼層的變形，使得阻尼層內(nèi)部還會(huì)產(chǎn)生交變的剪切應(yīng)變，耗散更多的振動(dòng)能量，達(dá)到減振降噪的目的。約束阻尼層對(duì)發(fā)生彎曲振動(dòng)的薄壁結(jié)構(gòu)減振非常有效，對(duì)結(jié)構(gòu)較寬頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)都有很好的減振效果，且不會(huì)顯著地改變結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量和剛度。利用附加約束阻尼層的方法進(jìn)行減振降噪，可在結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中進(jìn)行，也可以在結(jié)構(gòu)建設(shè)完成后進(jìn)行。
[0004]約束阻尼層結(jié)構(gòu)由于使用方便、節(jié)省空間、無需改變結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)、能在較寬的溫度和頻率范圍內(nèi)提供高阻尼的優(yōu)點(diǎn)，正越來越廣泛地應(yīng)用于承受動(dòng)力荷載薄壁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與噪聲控制。在實(shí)際應(yīng)用中，約束阻尼層的安裝效果對(duì)減振降噪能力的影響很大。對(duì)于承受較大荷載的工程結(jié)構(gòu)來說，結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的長(zhǎng)度、寬度和厚度均比較大，因此施加的約束阻尼層的面積和厚度也比較大，那么約束層的局部變形會(huì)導(dǎo)致局部貼合失效，從而降低約束阻尼層的減振降噪能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，尤其是提高約束層抵抗變形的能力，同時(shí)增大阻尼層的剪切變形，改善約束阻尼層的減振降噪效果。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)依次疊加結(jié)構(gòu)層、阻尼層、約束層。阻尼層采用高阻尼黏彈性材料，阻尼層與約束層之間的貼合形成帶肋的約束阻尼層裝置，通過阻尼層與結(jié)構(gòu)層之間的粘貼進(jìn)行安裝。
[0007]阻尼層200的阻尼損耗因子在振動(dòng)與噪聲控制頻率范圍內(nèi)不低于0.3。
[0008]約束層300采用彈性模量為70GPa的鋁或彈性模量為200?210 GPa的鋼或彈性模量彡210 GPa的碳纖維。
[0009]在約束層300上沿長(zhǎng)度和寬度方向每隔15?30cm設(shè)置一道加勁肋310。
[0010]在結(jié)構(gòu)層100和阻尼層200之間增加一層擴(kuò)展層110，形成擴(kuò)展約束阻尼層結(jié)構(gòu)。
[0011]加勁肋310設(shè)在約束層300內(nèi)側(cè)或外側(cè);加勁肋310設(shè)在約束層300內(nèi)側(cè)時(shí)為嵌在約束層300內(nèi)一體成型;加勁肋310設(shè)在約束層300外側(cè)時(shí)可與約束層300—體成型或焊接。
[0012]擴(kuò)展層110采用蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:提出的帶肋約束阻尼層結(jié)構(gòu)增大了約束層的剛度，減小約束層在運(yùn)輸安裝過程中的局部變形，在安裝時(shí)減少了約束阻尼層與結(jié)構(gòu)層之間的脫空現(xiàn)象，能讓約束阻尼層與結(jié)構(gòu)層有很好的粘貼效果，亦能增大阻尼層的剪切變形，從而提升它的減振降噪能力。
【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有的約束阻尼層示意圖；
圖2是本發(fā)明的帶肋約束阻尼層示意圖；
圖3是本發(fā)明的帶肋約束層示意圖；
圖4是本發(fā)明約束層內(nèi)側(cè)設(shè)置加勁肋的示意圖；
圖5是本發(fā)明的帶肋約束層用于擴(kuò)展約束阻尼層示意圖。
[0015]圖中:100-結(jié)構(gòu)層，110-擴(kuò)展層，200-阻尼層，300-約束層，310-加勁肋。
【具體實(shí)施方式】
[0016]—種帶肋的約束阻尼層裝置，主要用于薄壁工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與噪聲控制。所述的約束阻尼層由阻尼層200、約束層300和約束層加勁肋310組成，見圖2。其中，阻尼層200采用高阻尼黏彈性材料，其阻尼損耗因子在振動(dòng)與噪聲控制頻率范圍內(nèi)應(yīng)不低于0.3;約束層300采用彈性模量較大的鋁(70 GPa)、鋼(200?210 GPa)或碳纖維(彡210 GPa)。阻尼層200中的黏彈性材料自身具備一定的粘性，可在工廠進(jìn)行阻尼層200與約束層300之間的貼合，形成帶肋的約束阻尼層裝置，再在現(xiàn)場(chǎng)通過阻尼層200與結(jié)構(gòu)層100之間的粘貼實(shí)現(xiàn)帶肋約束阻尼層裝置的安裝，必要時(shí)可采用高彈性模量的膠粘劑提高裝置的安裝效果。在約束層300上沿長(zhǎng)度和寬度方向每隔15?30 cm設(shè)置一道加勁肋310，通過約束層加肋增大約束層的剛度，減小約束阻尼層局部變形，保持其表面平整。當(dāng)阻尼層較厚時(shí)，加勁肋還可以設(shè)置在約束層的內(nèi)側(cè)、嵌入到阻尼層中，見圖4。
[0017]為了增大阻尼層的變形、提高約束阻尼層的減振降噪效率，在結(jié)構(gòu)層100和阻尼層200之間增加一層擴(kuò)展層110，形成擴(kuò)展約束阻尼層結(jié)構(gòu)。帶肋約束層也可用在擴(kuò)展約束阻尼層中，見圖5。
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的帶肋約束阻尼層作進(jìn)一步的說明。
[0019]如圖2所示，該帶肋約束阻尼層構(gòu)造主要包括:阻尼層200、約束層300和加勁肋310。阻尼層200采用高阻尼黏彈性阻尼材料，并在其中摻入粘結(jié)劑，使阻尼層自帶粘性。帶肋約束層可以采用鋼片、鋁型材或者碳纖維板。將制備的阻尼層和加工成型的帶肋約束層在工廠粘結(jié)牢固。當(dāng)用于工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲控制時(shí)，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)較大的部位粘貼約束阻尼層。約束阻尼層結(jié)構(gòu)的約束層和結(jié)構(gòu)層之間不允許有任何剛性連接。帶肋約束阻尼層與結(jié)構(gòu)層的粘結(jié)效果不僅對(duì)阻尼處理效果影響很大，而且也關(guān)系到阻尼材料的使用壽命。帶肋約束阻尼層與結(jié)構(gòu)層的復(fù)合主要有膠粘劑粘結(jié)和螺栓連接兩種方式。從振動(dòng)能量傳遞的角度，膠粘劑應(yīng)具備高彈性模量，這樣振動(dòng)能量才能通過高模量的膠粘劑傳遞到黏彈性阻尼層，轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。如果膠粘劑的彈性模量較低，大部分變形將會(huì)以剪切方式發(fā)生在膠粘劑層，而不是阻尼層，膠粘劑的損耗因子較低，耗散的振動(dòng)能量少，因此會(huì)降低帶肋約束阻尼層裝置的減振降噪效果。當(dāng)帶肋約束阻尼層的厚度較大時(shí)，單靠膠粘劑的粘結(jié)不足以支持其自身的重量，這就需要輔助螺栓的固定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:在結(jié)構(gòu)層(100)的表面依次疊加阻尼層(200)和約束層(300);阻尼層(200)采用高阻尼黏彈性材料，阻尼層(200)與帶肋的約束層(300)之間貼合形成帶肋約束阻尼層裝置，該裝置通過阻尼層(200)與結(jié)構(gòu)層(100)之間的粘貼進(jìn)行安裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:阻尼層(200)阻尼損耗因子在振動(dòng)與噪聲的控制頻率范圍內(nèi)不低于0.3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:約束層(300)采用彈性模量為70 GPa的鋁或彈性模量為200?210 GPa的鋼或彈性模量彡210 GPa的碳纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:在約束層(300)上沿長(zhǎng)度和寬度方向每隔15?30 cm設(shè)置一道加勁肋(310)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶肋約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:在結(jié)構(gòu)層(100)和阻尼層(200)之間增加一層擴(kuò)展層(110)，形成擴(kuò)展約束阻尼層結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:加勁肋(310)設(shè)在約束層(300)內(nèi)側(cè)或外側(cè)；加勁肋(310)設(shè)在約束層(300)內(nèi)側(cè)時(shí)為嵌在約束層(300)內(nèi)一體成型;加勁肋(310)設(shè)在約束層(300)外側(cè)時(shí)可與約束層(300)—體成型或焊接。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述帶肋的約束阻尼層結(jié)構(gòu)，其特征在于:擴(kuò)展層(110)采用蜂窩結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK105888093SQ201610476471
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】劉全民, 劉林芽, 馮青松
【申請(qǐng)人】華東交通大學(xué)