專(zhuān)利名稱(chēng)：橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用及其力學(xué)性能試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屬于建筑隔震技術(shù)，具體是一種橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用及其力學(xué)性能試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
地震引起的震動(dòng)可能使人員、設(shè)備等因建筑結(jié)構(gòu)的突然運(yùn)動(dòng)、變形、崩塌而受到嚴(yán)重的沖擊。人們從上世紀(jì)五十年代開(kāi)始對(duì)震動(dòng)環(huán)境下的隔震問(wèn)題進(jìn)行研究，并已取得了一系列重要成果。傳統(tǒng)的隔震器材從隔震性能、吸能能力、可靠性、穩(wěn)定性等方面來(lái)看，都已發(fā)展的比較成熟，但在實(shí)際運(yùn)用中暴露出一些不足之處一是采用傳統(tǒng)隔震措施的建筑設(shè)施造價(jià)高，很難大面積推廣，只適合重點(diǎn)工程；二是傳統(tǒng)隔震器材的制備工藝復(fù)雜，質(zhì)量大，造成運(yùn)輸不便；三是傳統(tǒng)隔震器材安裝過(guò)程比較繁瑣、周期長(zhǎng)，無(wú)法適應(yīng)快速鋪設(shè)要求。因此， 研究一種適應(yīng)現(xiàn)代生存環(huán)境的新型隔震器材成為一個(gè)迫在眉睫的課題。我們必須尋求來(lái)源廣泛、制備方便、質(zhì)地輕、便于運(yùn)輸、安裝簡(jiǎn)單、緩沖吸能能力強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)性好的隔震器材，以解決災(zāi)害下建筑物內(nèi)人員和設(shè)備的隔震問(wèn)題。橡膠粉是一種柔性散粒材料，其密度小，內(nèi)部存在大量空隙，且單個(gè)顆粒具有可變形性，它的力學(xué)性能與常見(jiàn)的剛性密實(shí)材料有著很大的差別。國(guó)內(nèi)外資料中對(duì)柔性散粒材料力學(xué)性能介紹的很少，對(duì)橡膠粉自身力學(xué)性能的研究目前還未發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)橡膠粉墊層進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了橡膠粉墊層具有很強(qiáng)的壓縮變形能力、剪切變形能力和緩沖吸能能力。這些優(yōu)良品質(zhì)滿(mǎn)足了地震動(dòng)對(duì)隔震器材提出的新要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用；另一目的是提供一種橡膠粉在建筑隔震中其力學(xué)性能試驗(yàn)方法。用于解決強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境下的建筑物抗震問(wèn)題。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是一種橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用；選用粒度80目的橡膠粉顆粒，按照堆積厚度20cm鋪設(shè)于建筑物結(jié)構(gòu)底板與地板之間。一種橡膠粉力學(xué)性能試驗(yàn)方法；使用的儀器設(shè)備為RC-2000數(shù)字式振動(dòng)臺(tái)，鐵盒，一塊鐵板，鐵板上焊接一個(gè)長(zhǎng)桿，用于固定配重塊，具體步驟是(1)把鐵盒固定到振動(dòng)臺(tái)上，裝入橡膠粉，蓋上鐵板，并將配重塊固定在鐵板上；(2)采用力控制的方法，從零試驗(yàn)力開(kāi)始加載，當(dāng)試驗(yàn)力達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)力后開(kāi)始卸載，(3采用固定加速度進(jìn)行掃頻振動(dòng)，加速度控制在lOm/s2，對(duì)鐵盒底部的激勵(lì)頻率為 5 200Hz ；(4)采集鐵盒底部的激勵(lì)加速度和配重塊的響應(yīng)加速度，繪制出激勵(lì)和響應(yīng)的加速度-頻率曲線。本發(fā)明的有益效果是橡膠粉墊層取材廣泛、制備方便、質(zhì)地輕、便于運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)性好，具有很強(qiáng)的壓縮變形能力、剪切變形能力和緩沖吸能能力，鋪設(shè)在建筑物下方能夠有效提高強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境下的建筑隔震能力。


下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。附圖是本發(fā)明橡膠粉墊層隔震示意圖。圖中1、隔震房間，2、地板，3、橡膠粉，4、結(jié)構(gòu)底板，5、房間墻壁。
具體實(shí)施例方式如附圖所示，橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用是在結(jié)構(gòu)底板4和房間墻壁5形成的隔震房間1中的結(jié)構(gòu)底板4上充填有80目橡膠粉3，厚度20cm。上面壓混凝土預(yù)制塊2.實(shí)施例1橡膠粉墊層靜態(tài)壓縮性能試驗(yàn)。試驗(yàn)原材料為20目、40目、60目、80目橡膠粉；儀器設(shè)備為數(shù)字式萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)；一個(gè)長(zhǎng)、寬、高都為20cm的鐵盒以及一個(gè)長(zhǎng)、寬為19cm，厚度為Icm的鐵板，鐵板的作用是將材料裝入鐵盒后，蓋在材料表面，使材料受力均勻。試驗(yàn)方法為將橡膠粉裝入鐵盒，使其成自然堆積狀態(tài)，如果用力壓實(shí)，可能由于各組試驗(yàn)壓實(shí)的力度不同而造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大。在橡膠粉上蓋上鐵板，把鐵盒放到數(shù)字式萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，最大試驗(yàn)力20kN。為了便于比較，一共進(jìn)行12種工況的試驗(yàn)——對(duì)四種目數(shù)的橡膠粉分別采用10Cm、15Cm、20Cm三種堆積厚度進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)施例2橡膠粉墊層靜態(tài)循環(huán)加卸載試驗(yàn)。試驗(yàn)原材料為20目、40目、60目、80目橡膠粉；儀器設(shè)備為INSTR0N材料拉壓實(shí)驗(yàn)機(jī)；一個(gè)長(zhǎng)、寬、高都為20cm的鐵盒；一個(gè)長(zhǎng)、 寬為19cm，厚度為Icm的鐵板，其中央焊接一個(gè)半徑5cm、高15cm的圓柱體，鐵板的作用是將橡膠粉裝入鐵盒后，蓋在橡膠粉表面，使其受力均勻，而焊接的圓柱體的作用是連接試驗(yàn)機(jī)的加載部件，保證能將鐵板壓入足夠的深度。試驗(yàn)方法為將橡膠粉裝入鐵盒，蓋上鐵板，把它們放到試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)(圖 5)。采用力控制的方法，從零試驗(yàn)力開(kāi)始加載，當(dāng)試驗(yàn)力達(dá)到5kN后開(kāi)始卸載，反復(fù)加、卸載三次。為了便于比較，共進(jìn)行12種工況的試驗(yàn)——對(duì)四種目數(shù)的橡膠粉分別采用10cm、 15cm、20cm三種堆積厚度進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)施例3橡膠粉墊層隔震性能試驗(yàn)。試驗(yàn)原材料為20目、40目、60目、80目橡膠粉；儀器設(shè)備為RC-2000數(shù)字式振動(dòng)臺(tái)；一個(gè)長(zhǎng)、寬、高都為20cm的鐵盒；一個(gè)長(zhǎng)、寬為19cm，厚度為Icm的鐵板，上面焊接一個(gè)長(zhǎng)桿，用于固定配重塊；1. 5kg,3kg,4. 5kg的配重塊。試驗(yàn)方法為把鐵盒固定到振動(dòng)臺(tái)上，裝入橡膠粉，蓋上鐵板，并將配重塊固定在鐵板上。試驗(yàn)采用固定加速度進(jìn)行掃頻振動(dòng)，加速度控制在lOm/s2，對(duì)鐵盒底部的激勵(lì)頻率為5 200Hz。采集鐵盒底部的激勵(lì)加速度和配重塊的響應(yīng)加速度，繪制出激勵(lì)和響應(yīng)的加速度-頻率曲線。共進(jìn)行14種工況的試驗(yàn)——將四種目數(shù)的橡膠粉分別堆積成10cm、 15cm、20cm三種厚度，在鐵板上固定1.5kg的配重塊進(jìn)行試驗(yàn)。另外，在20目橡膠粉堆積成20cm厚的情況下，分別再使用3kg和4. 5kg實(shí)驗(yàn)結(jié)論底面積不變的情況下，當(dāng)厚度為IOcm時(shí)，40目、60目、80目橡膠粉墊層的變形能力相差不大，而20目橡膠粉墊層的變形能力則明顯弱于它們；當(dāng)厚度為20cm時(shí)，20目、40目、 60目橡膠粉墊層的變形能力相差不大，而80目橡膠粉墊層的變形能力則明顯強(qiáng)于它們。橡膠粉墊層在加載和卸載階段的試驗(yàn)力-變形曲線形成回環(huán)，體現(xiàn)出阻尼消能的特性；對(duì)于任何一種目數(shù)的橡膠粉墊層來(lái)說(shuō)，若堆積的底面積不變，則隨著厚度的增大，其加、卸載階段的等效剛度同時(shí)減小，耗能能力增強(qiáng)；若橡膠粉墊層的堆積狀態(tài)一定，則隨著目數(shù)的增大，其加、卸載階段的等效剛度同時(shí)增大，耗能能力減弱；隨著循環(huán)次數(shù)的增加，橡膠粉墊層在加、卸載階段的等效剛度同時(shí)增大，耗能能力減弱。橡膠粉墊層在共振區(qū)具有較小的共振放大率，各工況下共振峰值放大率均小于2 ； 橡膠粉墊層的隔震傳遞率具有顯著的頻率依賴(lài)性，進(jìn)入隔震區(qū)后，隔震傳遞率隨著頻率的增大而減小。當(dāng)頻率增大到一定程度后，隔震傳遞率變得很低，其大小受目數(shù)、堆積厚度和承載重量的影響不大；增大橡膠粉墊層的厚度，有利于降低系統(tǒng)進(jìn)入隔震區(qū)的頻率點(diǎn)和增強(qiáng)隔震效果；在20目、40目、60目、80目數(shù)的橡膠粉中，80目橡膠粉進(jìn)入隔震區(qū)的頻率點(diǎn)最低，隔震效果最明顯，是構(gòu)筑隔震墊層的最佳選擇。
權(quán)利要求
1.一種橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用；其特征是選用粒度80目的橡膠粉顆粒，按照堆積厚度20cm鋪設(shè)于建筑物結(jié)構(gòu)底板與地板之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用；其特征是所述的地板采用混凝土預(yù)制板。
3.一種橡膠粉力學(xué)性能試驗(yàn)方法；使用的儀器設(shè)備為RC-2000數(shù)字式振動(dòng)臺(tái)，鐵盒， 一塊鐵板，鐵板上焊接一個(gè)長(zhǎng)桿，用于固定配重塊，具體步驟是(1)把鐵盒固定到振動(dòng)臺(tái)上，裝入橡膠粉，蓋上鐵板，并將配重塊固定在鐵板上；(2)采用力控制的方法，從零試驗(yàn)力開(kāi)始加載，當(dāng)試驗(yàn)力達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)力后開(kāi)始卸載，(3采用固定加速度進(jìn)行掃頻振動(dòng)，加速度控制在lOm/s2，對(duì)鐵盒底部的激勵(lì)頻率為 5 200Hz ；(4)采集鐵盒底部的激勵(lì)加速度和配重塊的響應(yīng)加速度，繪制出激勵(lì)和響應(yīng)的加速度-頻率曲線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種橡膠粉在建筑隔震中的應(yīng)用及其力學(xué)性能試驗(yàn)方法。橡膠粉墊層由粒徑為80目的橡膠粉顆粒按照堆積厚度20cm進(jìn)行鋪設(shè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是橡膠粉墊層取材廣泛、制備方便、質(zhì)地輕、便于運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的壓縮變形能力、剪切變形能力和緩沖吸能能力，鋪設(shè)在建筑物下方能夠有效提高強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境下的建筑隔震能力。
文檔編號(hào)G01N3/32GK102296639SQ201110125470
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者劉芯言, 盧玉松, 季凱, 張偉, 林振榮, 林茂, 王瑞, 耿廣龍, 謝永亮, 陳亮, 高濤 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍徐州空軍學(xué)院