本工程用到的橡胶隔震支座的数量较多,使用部位为电梯井底部、地下一层和首层之间。橡胶隔震支座在本工程的构造由三部分组成:下支墩、橡胶隔震支座、上支墩。橡胶支座通过预埋板用高强螺栓等连接件与上下支墩相连。主楼内隔震层层高为650M,隔震支座的主要型号有:RB600、LRB600、RB700、LRB700、RB800、LRB800。
多层橡胶隔震支座(LRB)由 “多层橡胶 + 加劲钢板 + 中心铅芯” 构成,功能分工明确:多层橡胶 + 加劲钢板:承担上部结构竖向荷载(压缩变形≤橡胶厚度 15%),提供水平弹性恢复力;铅芯:剪切变形时通过塑性变形耗散地震能量(阻尼比 20%-30%),震后通过铅芯动态恢复与再结晶、橡胶剪切拉力共同作用,推动建筑自动复位(复位偏差≤5mm),无需人工干预。
无论技术形式如何创新,“隔震功能有效实现(地震时耗散能量)” 与 “持续实现(全寿命周期性能稳定)” 始终是核心 —— 需通过材料改良(如纳米改性橡胶)、智能监测(植入光纤传感器实时测应变)等技术,确保隔震体系长期可靠。
脱空现象预防:通过优化支座底面设计(如加设橡胶圆环)和严格施工控制,可有效避免支座底面脱空问题的发生。监理工程师在施工现场质量管理中,应全面落实各项技术措施,严格按照设计和规范要求进行监督检查。
建筑隔震摩擦摆支座是一种用于建筑物隔震和减震的结构装置。它通常由一个上部的金属摩擦板和一个下部的混凝土底座组成,中间有一层特殊的摩擦材料(通常是铅芯或铅橡胶)来承受建筑的重量和提供摩擦阻尼。当地震或其他地面运动发生时,建筑会因地震波而发生移动,摩擦摆支座通过摩擦力来吸收和耗散地震能量,从而减少地震对建筑物的影响,保护建筑结构和内部设施。
抗拉性能有限:对于可能出现拉力的多层结构,需要辅助相应的抗拉装置。
下部结构的偏心:由于下部结构的质心刚心可能存在偏心,导致隔震层和上部结构的扭转振动,主要的是下部结构的平面形状跟上部结构的形状存在很大的差异,比如裙房顶隔震时,裙房的平面形状跟上部存在很大差别,导致上部结构的质心、刚心跟下部结构的质心刚心相差较远。但是由于,隔震结构设计中要求下部结构的刚度较大,一般情况下,下部结构的偏心对隔震层的扭转振动影响较小。
结构与经济性优:与钢支座相比,橡胶支座用钢量少、建筑高度低,安装及更换便捷,使用寿命长;采用隔震技术的橡胶支座(如铅芯隔震支座)可降低工程造价,7 度区节省 3%-6%,8 度区节省 8%-14%,9 度区节省 15%-20%,且结构安全度显著提升。
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板式橡胶支座是由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成的一种建筑支座产品。这类支座通过内部加劲钢板的约束作用,使橡胶竖向刚度显著提高,支座承载力加强,同时支座的剪切变形能力得到保障,能够适应梁端的转动需求。
优点是建筑高度较小,引道较短;缺点是建筑宽度大,构造较复杂,橡胶支座施工也较麻烦。优点是建筑建筑高度很小,纵坡小,可节省引道长度;缺点是构造复杂,拱肋施工麻烦。优点是受力均匀,弯矩不大,节省材料。优点是弯矩小,材料省,跨越能力较大;缺点是构造较复杂,如果是石拱桥则料石的规格较多,施工较不方便。尤其是荷载等级不能搞错,对于特殊部位如弯桥等应特殊设计。尤其适用于斜交桥,立交桥等坡度桥的场所。由变形变化引起的裂缝,即主要由温度、干缩、不均匀沉陷或膨胀等变形变化产生应力而引起的裂缝。
橡胶支座的关键力学性能指标包括抗压弹性模量、抗剪弹性模量、水平抗剪倾角、不锈钢板摩擦系数、极限抗压强度、竖向极限拉应力等,这些指标是产品进场检测的核心依据。
公路建筑板式支座(GJZF4)该类型支座的橡胶物理机械性能试验,应严格遵循国家颁布的相关材料标准与试验方法标准的规定执行。
隔震橡胶支座是一种典型的被动式减震(震)装置。其基本原理是通过设置水平刚度远小于竖向刚度的结构构件,来承受较大的水平变形,从而有效延长结构周期,提高系统对地震能量的吸收与耗散能力,成为承重体系的一部分。
连续梁桥等在实行体系转换切割临时锚固装置时,必须采取隔热措施,以免损坏橡胶板和聚四氟乙烯板。连续梁桥每联(由两伸缩缝之间的若干跨组成)只设一个固定支座。梁、板的起拱要求及拆模条件;梁板安放时,必须仔细,使梁板就位准确与支座密贴,就位不准时,必须吊起重放,不得用撬棍移动梁板。梁板落梁时应位置准确,且与支座密贴。梁的顶升和落梁应按设计要求进行。宜临时封闭交通。梁底钢板和不锈钢板可配套供应。梁底钢板与支承垫石(或钢板)顶面尽可能保持平行和平整。梁底混凝土大多在30MPA以上,也有一部分支座可以忍受超过50MPA压力。梁底支持嵌入钢板只是想害怕压力,梁底混凝土破碎。梁顶面标高以下的箍筋和拉钩全部绑扎到位,以上的箍筋和拉钩待梁筋绑完后再施工。梁端反力通过球面表面橡胶逐渐扩散传至下面几层钢板和橡胶层。梁附属装置研发生产企业,其产品广泛运用于外建筑建设。梁落梁的梁桥,纵向轴与支座中心线;板梁,箱形梁纵向轴与支座中心线平行的。
橡胶层开裂是较为常见的病害之一。其成因主要包括硫化工艺缺陷,在硫化过程中,如果温度、时间等工艺参数控制不当,会导致橡胶分子交联程度不均匀,从而降低橡胶的强度和韧性,使其容易出现开裂;钢板锈蚀也是一个重要因素,当支座内部的钢板因防水密封失效等原因与外界水分、氧气等接触,发生锈蚀时,铁锈的膨胀会对橡胶层产生挤压作用,导致橡胶层开裂 。对于这种病害,当检测到橡胶与钢板的粘结强度低于 0.4MPa 时,说明橡胶层与钢板之间的粘结力已严重下降,无法保证支座的正常工作,此时需要整体更换支座,以确保结构的安全 。
四氟滑板式橡胶支座:通过四氟乙烯板与不锈钢板相对滑动适应梁体位移,位移量较大,常用于温度变形显著的桥梁。 此外,隔震支座采用薄橡胶与钢板交替叠合的整体硫化结构,可降低地震反应70%~90%,显著提升结构抗震性能。
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高程调整:支座安装后若发现高程问题需要微调,可吊起梁端,在支座底面与支承垫石面之间涂抹一层水灰比不大于0.5的1:3水泥砂浆并抹平,确保均匀受力。
精确就位:必须确保支座的每个组件都处于设计要求的垂直位置。考虑到安装温度与设计温度的差异,支座在纵向上预设的偏移距离必须与计算值完全相符。
结构位移能力强:摩擦摆支座可以承受较大的水平位移,适用于地震烈度较高的地区。
四、支座性能测试与验收
必须保证盆式橡胶支座上下各部件的纵、横向严格对中。若因安装时环境温度与设计温度存在差异,导致支座在纵桥向产生伸缩,则上下部件错开的距离必须与依据温度计算得出的位移量相等。
橡胶支座作为连接桥梁、建筑等上部结构与下部墩台的关键部件,不仅承担传递荷载的核心功能,更能通过其独特的弹性与变形能力,有效适应温度变化、混凝土收缩徐变以及地震等动力作用引起的位移与转动。其技术发展至今,已形成板式橡胶支座、盆式橡胶支座、滑板支座、隔震支座等多种类型,共同构成了现代工程结构安全与耐久的重要保障。
具有较好的自复位能力,质量中心和刚度中心重合,可消除结构因质心和刚心偏心而导致的扭转影响。
板式橡胶支座的拉压支座采用特殊设计,在支座中心设置拉力螺栓,将支座顶板和下滑板有效连接。支座下滑板与底板及锚固扣板之间设置不锈钢与聚四氟乙烯板,这一设计便于支座的纵向滑动功能。在实际工程应用中,通常需要在支座底面增设直径D=2.5mm的半圆形橡胶圆环,该圆环在支座受力时首先发生变形压密,有效调节底面受力状况,显著改善或避免支座底面脱空现象,确保支座底面受力均匀。
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但这种方法对交通影响很小,施工方便,可采取流水作业施工。但制动力之类的外力则不能这样考虑。当GJZ、GYZ支座倾斜安装时应满足JTGD62第9.7.5条要求。当采用平缝时,应采取措施防止漏浆。当采用装配式结构时,应说明结构类型及采用的预制构件类型等。当地震发生时,隔震楼只是在橡胶垫上水平位移,橡胶垫有效地将地的震动隔开,所以楼上的住户没有震感。当墩、台两端标高不同,顺桥向有纵坡时,支座标高应按设计规定执行。当发现隔震橡胶支座发生变形较大时,应停止上部结构施工。当监理人要求时,应在现场抽样,并送监理人认为合格的试验室进行成品检验。当锯条来回运动锯割木料时,使锯条的一部分受拉而另一部分受压。当连续梁桥支座的不均匀沉降后,调整支座自身的高度,可以达到调整梁体标高的目的。当连续曲线梁桥的曲率半径较大时,每个桥墩上必须布置能承受外扭矩的抗扭橡胶支座。
橡胶支座更换与维护施工:支座修补更换需制定针对性施工方案:顶升及支座施工方案需结合建筑下部结构伸缩缝结构设计;千斤顶类型根据实际工况选择,若建筑设计未预留千斤顶操作位置,需搭建脚手架辅助施工。
特殊要求:四氟橡胶支座与不锈钢板的相对位置需根据安装温度调整,确保设计移动量(通常为 4-6cm)的实现;桥用支座防水层施工需保证基层牢固、表面洁净密实、阴阳角呈圆弧形,底胶涂层均匀无漏涂。
为实现梁体精准落位,可在梁体底部预先标记支座十字中心线,并在梁端立面位置绘制相应的竖向对中参考线,使安装时梁体轴线与墩台支座中心线完全重合。
采用时程计算楼层剪力和楼层倾覆弯矩应当在设防烈度下计算。如果在小震下计算楼层内力,隔震支座可能还没有产生非线性反应,不能反应隔震支座的效果;如果在大震下计算,那么上部结构也有部分区域进入飞线性,将这样的计算结果代入小震设计是不合理的。只有在中震下,隔震结构的隔震层进入非线性耗能过程,而上部结构基本保持弹性,计算得到的减震系数才能用于弹性设计中。此外,隔震结构的设计目标应当在设防烈度下上部结构基本完好,这点在水平减震系数的计算上反应;
建筑摩擦摆减隔震支座是一种特殊的结构支承装置,它基于摩擦单摆原理来实现减隔震的功能。该支座利用滑动界面的摩擦消耗地震能量,并通过球面摆动来延长梁体运动周期,从而实现减震和隔振的效果。
类型裂纹钢板不均匀支座支座位置劣化等级外露取口与雎胶脱空剪切串动AA(极严重)裂缝宽于2MM,外露长串动大于水平裂缝长度大于度大于//TANα>0.45相应相应边长50%100MM边长25%A1(严重)裂缝宽于2MM,水平裂缝长度大于相应边长25%局部外露沿支座一侧外鼓长度占相应边长25%有脱空/串动小于相应边长25%沿支座一裂缝宽度1~2MM惻外鼓长B(较重)水平裂缝长度大于相应边长25%/度占相应边长10%~25%///裂缝宽度0.5~1MM,沿支座-侧外鼓长C(中等)水平裂缝长度大于相应边长10%/度小于相应边长10%///龟裂,裂缝宽度小于0.5MM,D(轻激)无水沪裂缝在确定建筑支座性能劣化类型和劣化等级时,应在光线明亮的条件下用肉眼及适当的检测设备(如裂缝放大镜、角尺、塞尺等)检查。
四氟滑板支座:在普通橡胶支座检测项目基础上,增加支座摩擦系数检测。
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