一种局域共振型建筑隔振基础制造技术

本发明专利技术公开了一种局域共振型建筑隔振基础，所述建筑隔振基础由局域共振型波阻单元沿单方向、平面方向或空间方向进行拓扑构成，所述局域共振型波阻单元由内到外依次为刚性芯体、弹性包裹层以及承载力外框架。本发明专利技术采用局域共振型声子晶体禁带理论对建筑基础进行特殊设计，改变结构几何尺寸和材料组成，可实现对禁带及隔振频段的主动调节与控制，在实现承载功能的同时，达到微振动控制目标。达到微振动控制目标。达到微振动控制目标。

【技术实现步骤摘要】
一种局域共振型建筑隔振基础


[0001]本专利技术涉及精密仪器微振动控制
，特别是涉及一种局域共振型建筑隔振基础。

技术介绍

[0002]随着城市化进程加速，城市路面交通、地铁列车运行以及建筑施工产生的振动严重影响周边精密仪器设备的正常使用，这种矛盾解决不好会直接导致巨大的经济与社会损失，可能会引起一些高科技产品的核心部件如芯片和大规模集成电路等加工异常，制约生物科学、电子光学、精密机械加工等高新技术产业发展，影响到舰船、航天器的生命力。影响精密仪器使用的振动通常被称为微振动，主要是因为振动传入到室内后以20Hz以下低频、微米级小振幅为主，此类振动控制难度大。
[0003]近年来，局域共振型声子晶体的快速发展给声振控制提供了全新的角度，得到了广泛关注。因此，可以考虑利用局域共振型声子晶体存在低频禁带特点，对建筑基础进行特殊隔振设计，赋予建筑基础微振动控制的附加功能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中微米级小振幅振动控制难度大的问题，而提供一种局域共振型建筑隔振基础。
[0005]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种局域共振型建筑隔振基础，所述建筑隔振基础铺设于建筑物下方，所述建筑隔振基础由局域共振型波阻单元沿单方向、平面方向或空间方向进行相邻拓扑构成，所述局域共振型波阻单元为梁单元或块体单元，所述局域共振型波阻单元由内到外依次为刚性芯体、弹性包裹层以及承载力外框架。
[0006]在上述技术方案中，所述刚性芯体的材质为铸铁、铸钢、铅或铜；所述弹性包裹层的材质为橡胶或聚氨酯；所述承载力外框架的材质为混凝土。
[0007]在上述技术方案中，所述刚性芯体的填充率为25~50%；所述弹性包裹层填充率为10~40%；所述弹性包裹层的弹性模量小于0.2MPa。
[0008]在上述技术方案中，由于结构承载力需求，所述弹性包裹层加刚性芯体二者的总填充率不超过65%。
[0009]在上述技术方案中，所述拓扑结构为单方向拓扑时，所述局域共振型波阻单元为梁单元，所述梁单元沿着振动传播的水平方向相邻的周期性排列布置。
[0010]在上述技术方案中，所述拓扑结构为平面方向拓扑时，所述局域共振型波阻单元为梁单元或块体单元；所述局域共振型波阻单元为梁单元时，所述梁单元沿着振动传播的水平方向以及竖直方向这两个方向进行相邻的周期性排列布置；所述局域共振型波阻单元为块体单元时，所述块体单元沿着振动传播的水平方向
以及与其正交的水平方向这两个方向进行相邻的周期性排列布置。
[0011]在上述技术方案中，所述拓扑结构沿空间方向拓扑，所述局域共振型波阻单元为块体单元，所述块体单元拓扑方向为沿着振动传播的水平方向以及与其正交水平方向、竖直方向等三个方向进行相邻的周期性排列布置。
[0012]在上述技术方案中，所述局域共振型波阻单元每一个方向上的拓扑数量不少于3，所述建筑隔振基础外沿超过建筑外立面不少于0.5m。
[0013]在上述技术方案中，所述局域共振型波阻单元间采用浇筑或采用卡槽及螺栓锚固形式连接，形成所述的建筑隔振基础。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术根据微振动低频、小幅值特点，采用局域共振型声子晶体禁带理论对建筑基础进行特殊设计，改变结构几何尺寸和材料组成，可实现对禁带及隔振频段的主动调节与控制，在实现承载功能的同时，达到微振动控制目标。
[0015]2.本专利技术可显著衰减20Hz以下（最低可达到6Hz，覆盖建筑结构主要振型频率）低频、微米级小振幅振动，微振动控制优势突出。
[0016]3.本专利技术可以通过对刚性芯体和弹性包裹层的填充率、弹性包裹层的弹性模量的调整，调整建筑隔振基础减振段带宽，对刚性芯体的密度调整，从而调整建筑隔振基础减隔振起始频率。
附图说明
[0017]图1所示为立方体局域共振型波阻单元（块体单元），其中a为立体图，b为剖面图，c为透视图，b1为a中A
‑
A剖面图，b2为a中B
‑
B剖面图，b3为a中C
‑
C剖面图；图2所示为长方体局域共振型波阻单元（梁单元）；图3所示为梁单元沿单方向拓扑构成的建筑隔振基础；图4所示为梁单元沿单方向拓扑构成的建筑隔振基础应用示意图；图5所示为梁单元沿单方向拓扑构成的建筑隔振基础具体布置示意图；图6所示为实施例2中建筑隔振基础的禁带图；图7所示为梁单元沿平面方向拓扑构成的建筑隔振基础；图8所示为梁单元沿平面方向拓扑构成的建筑隔振基础应用示意图；图9所示为实施例3中建筑隔振基础的禁带图；图10所示为块体单元沿空间方向拓扑构成的建筑隔振基础；图11所示为块体单元沿空间方向拓扑构成的建筑隔振基础应用示意图；图12所示为实施例4中建筑隔振基础的禁带图；图13所示为块体单元沿平面方向拓扑构成的建筑隔振基础；图14所示为块体单元沿平面方向拓扑构成的建筑隔振基础应用示意图；图15所示为块体单元沿平面方向拓扑构成的建筑隔振基础具体布置示意图；图16所示为实施例5中建筑隔振基础的禁带图。
[0018]图17是实施例6中建筑隔振基础的禁带图。
[0019]图18是实施例7中建筑隔振基础的禁带图。
[0020]图19是实施例8中建筑隔振基础的禁带图。
[0021]图20是实施例9中建筑隔振基础的禁带图。
[0022]图21是实施例10中建筑隔振基础的禁带图。
[0023]图中：1
‑
局域共振型波阻单元，1
‑1‑
刚性芯体，1
‑2‑
弹性包裹层，1
‑3‑
承载力外框架。
具体实施方式
[0024]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]实施例1一种局域共振型建筑隔振基础，所述局域共振型建筑隔振基础是由局域共振型波阻单元1通过相邻拓扑构成的拓扑结构，所述局域共振型波阻单元1为三个正交方向尺寸接近的块体单元或两个方向尺寸接近、第三个方向尺寸远大于另外两个方向尺寸的梁单元，所述拓扑结构为所述局域共振型波阻单元1沿单方向、平面方向或空间方向三种维度进行拓扑。所述局域共振型建筑隔振基础不仅具有承载能力，还附带隔离6Hz超低频微振动作用，能够覆盖建筑结构的主要振型频率。
[0026]所述局域共振型波阻单元1由内到外依次为刚性芯体1
‑
1、弹性包裹层1
‑
2以及承载力外框架1
‑
3。其中，所述刚性芯体1
‑
1的材质为铸铁、铸钢、铅、铜或其它密度大的金属材料；所述弹性包裹层1
‑
2的材质可为橡胶或聚氨酯；所述承载力外框架1
‑
3为能提供足够承载力的建筑材料，优选为混凝土。
[0027]所述刚性芯体1
‑
1的填充率为25%~50%；所述弹性包裹层1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局域共振型建筑隔振基础，其特征在于，所述建筑隔振基础铺设于建筑物下方，所述建筑隔振基础由局域共振型波阻单元沿单方向、平面方向或空间方向进行相邻拓扑构成拓扑结构，所述局域共振型波阻单元为梁单元或块体单元，所述局域共振型波阻单元由内到外依次为刚性芯体、弹性包裹层以及承载力外框架；所述刚性芯体的填充率为25~50%；所述弹性包裹层填充率为10~40%，所述弹性包裹层加刚性芯体二者的总填充率不超过65%。2.如权利要求1所述的局域共振型建筑隔振基础，其特征在于，所述刚性芯体的材质为铸铁、铸钢、铅或铜；所述弹性包裹层的材质为橡胶或聚氨酯；所述承载力外框架的材质为混凝土。3.如权利要求1所述的局域共振型建筑隔振基础，其特征在于，所述弹性包裹层的弹性模量小于0.2MPa。4.如权利要求1所述的局域共振型建筑隔振基础，其特征在于，所述拓扑结构为单方向拓扑时，所述局域共振型波阻单元为梁单元，所述梁单元沿着振动传播的水平方向相邻的周期性排列布置。5.如权利要求1所述的局域共振型建筑隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜博龙，刘冀钊，胡文林，王少林，何宾，齐春雨，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：