[发明专利]基于等效质量放大的隔振超材料装置和隔振方法

说明书

本发明公开了一种基于等效质量放大的隔振超材料装置，包括：若干隔震装配结构，所述隔震装配结构包括若干质量柱、若干转轴装置和十字质量架，所述转轴装置焊接固定在所述质量柱顶部，所述十字质量架末端部焊接固定在若干转轴装置顶部；本发明提供一种基于等效质量放大机制下衰减瑞利波的方法。本发明基于等效质量放大原理，设计隔震装配结构，获得更低频的禁带，以满足地震波领域的要求，使带隙内的瑞利波都无法透过该屏障。本发明的隔震装配结构对带隙范围内的瑞利波进行衰减，能够有效保护屏障后所有区域的建筑物。

技术领域

本发明涉及隔震技术领域。更具体地说，本发明涉及一种于等效质量放大的隔振超材料装置和隔振方法。

背景技术

最早期的建筑防震措施主要是对建筑结构进行抗震设计，该设计的工作原理是利用单个结构本身的非线性状态来储存和消耗地震能量。一般方法是加大建筑结构断面，增加配筋，保证结构具有足够的强度、刚度和延性，进而增强主体结构本身的抗震性能来抵御地震作用。但是该方法存在一些弊端，如耐久性一般较差，使用寿命较短，在腐蚀性等恶劣环境中应谨慎使用，其中抗振支座价格昂贵，大面积铺设隔振支座受制于成本；而且工程上将建筑物加固抗震是有限的，对抗突发的高强度大地震也无能为力；此外，对一栋已经建成的建筑物，如古迹遗址，采用这种抗振方法很难实现保护。

基于物理学理论的不断探索，对波的调控由电磁波发展到机械波，尤其超材料领域的迅猛发展,小尺寸控制大波长相关理论的突破，这便为地震波的调控提供可能。研究者逐渐从传统抗震设计转向了超材料调控地震表面波，以实现隔震。目前，基于超材料设计隔震的方式主要有三种，一种是Bragg散射型的地震超材料，这种设计要求隔震结构本身的尺度和地震波的波长相当，使得该理论下对地震波的调控难以应用。第二种是局域共振型的地震超材料，理论上实现了小尺寸的隔震结构对大波长的调控。但只能对极窄的频段进行调控，使得其在隔震方面难以发挥。第三种是等效质量放大机制下的地震超材料，该机制下，能获得更宽的频段。但是，目前采用等效放大机制的隔震结构设计安装运输不方便，且结构复杂。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于等效质量放大的隔振超材料装置，包括若干隔震装配结构，所述隔震装配结构包括若干质量柱、若干转轴装置和十字质量架。本发明提供一种基于等效质量放大机制下衰减瑞利波的方法。本发明主要利用等效质量放大对地震波的调控原理，设计了一种能有效隔震的隔震装配结构。这种隔震装配结构的材料为生活中常见的钢材，其设计简单，对制作工艺的要求很低，整体为简单的几何结构组合而成，大小合适，在运输、安装方面具有很大的便利，且这种设计原理下，结构周期排列或非周期排列，都能实现隔振效果，对施工精密度的要求极低，更有应用价值。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于等效质量放大的隔振超材料装置，包括：若干隔震装配结构，所述隔震装配结构包括若干质量柱、若干转轴装置和十字质量架，所述转轴装置焊接固定在所述质量柱顶部，所述十字质量架末端部焊接固定在若干转轴装置顶部。

优选的是，所述隔震装配结构还包括：若干固定座，所述固定座焊接在所述质量柱的底部，所述质量柱的水平投影位于所述固定座内。

优选的是，所述转轴装置包括转动部和固定部，所述转动部包括配重块和凸设在所述配重块上端部的转动杆，所述转动杆转动连接在所述固定部内。

优选的是，所述配重块竖直向的投影呈半椭圆形结构。

优选的是，所述固定部包括一对支撑柱和限位部，所述限位部焊接在一对支撑柱的上端部，一对支撑柱相向的一侧设置有侧槽，所述侧槽内固定有轴承，所述转动杆与所述侧槽内的所述轴承连接。

优选的是，所述配重块上端部呈弧形设计，所述限位部底部弧度大于所述配重块上端部的弧度。