盆式橡胶支座根据其功能和性能特点,可分为双向滑动支座、单向滑动支座和固定支座三种类型,每种类型在竖向承载力、转角能力和位移能力等方面都有着明确的参数指标,以满足不同工程场景的需求。
基础隔震技术是用水平力很柔的隔震元件将上部建筑与基础隔离,由于隔震层的刚度很小,当地震发生时,隔震层将发挥隔的作用,承受地震动引起的位移运动,而上部结构只作近似平动。原来的刚性抗震结构的地震反应是放大晃动型,而基础隔震结构的地震反应只是抗震结构的1/4-1/12,大大提高了结构的安全度。抗震结构的层间位移大,所以造成建筑的开裂、破坏甚至倒塌。基础隔震结构的层间变形很小,这样不仅建筑结构不会破坏,而且建筑内的装修、设施也保持完好。2004-10-2714:38:27
橡胶支座的核心性能与结构特点:建筑隔震橡胶支座由多层橡胶与钢板叠加制成,具备独特的力学性能:竖向荷载作用下,钢板对橡胶形成约束,大幅限制横向变形,赋予支座优异的抗压能力;水平方向则保留充足变形空间,地震发生时可有效隔离水平地震动分量。同时,优质隔震橡胶支座需满足严格性能指标:水平变形达 250% 时仍不影响使用,竖向承载力可稳定支撑建筑物,隔震层具备可靠的弹性复位功能,能在多次地震中实现瞬时复位,这一优势是冲突滑移隔震系统无法比拟的。
减小有震动物体扰动而与去的震动,目的在于隔离震源。相反,如果隔震器的实际是依据分析震源的激励信号以减弱震源强度,而不是依据隔震体的隔震要求,则称之为主动隔震。例如,在发动机底座上安装隔震器,以抵消发动机震动对底座的影响,这类通过抑制震源震动对隔震对象影响的隔震方式即为主动隔震。
适配性广泛:可应用于桥梁、医院、住宅等各类建筑与市政工程,尤其适用于地震高发区域的关键建筑(如美国加利福尼亚大学圣迭戈分校曾用地震模拟器测试 5 层 24 米高的模拟医院,验证了隔震支座对建筑的有效保护作用)。
2011 年日本 9.0 级地震中,仙台、福岛震中区的众多隔震建筑(包括超过 100 米的高层隔震建筑)均完好无损,室内设施和物品未发生移位,充分验证了隔震技术的可靠性。
建筑隔震橡胶支座支墩钢筋绑扎需遵循固定流程:先绑扎支墩主筋,再绑扎外侧箍筋和拉钩;架立钢筋设置于梁肋上缘,用于固定箍筋、斜筋以形成完整钢筋骨架;斜钢筋焊接于主钢筋与架立筋上,增强支墩抗剪强度。
摩擦摆减隔震支座的关键性能指标明确:正常工作状态下摩擦系数不大于 0.03,减隔震工况下摩擦系数不大于 0.05,适用温度范围为 - 40℃~60℃;剪力螺栓设计需满足竖向承载力 5%-15% 的要求,未明确注明时按竖向承载力的 10% 设计。
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球形支座优缺点:其优点是整体支座高度相对较小,构造较为简洁,用钢量经济;缺点主要体现在无法有效抵抗拉力,支座高度不可调整,允许的转动量有限,并且在日后需要更换和修理时操作不便。
结构隔震体系的优越性及应用范围结构构件加固技术常用的有钢绞线网片聚合物砂浆加固技术和外包钢加固技术。结构抗震加固中橡胶支座的应用为提高建筑物的耐震能力,可以对结构进行加固。结构破坏后,不但造成重大经济损失,而且修复工作十分困难;结构设计总说明应包括以下内容:结构物伸缩缝未完成,交通未完全封闭,部分社会重车通过时刹车导致支座受剪力较大,产生损坏。
建筑隔震橡胶支座的外观质量指标缺陷名称质量指标气泡单个表面气泡面积不超过50MM2杂质杂质面积不超过30MM2缺胶缺胶面积不超过150MM2,不得多于2处,且内部嵌件不许外露凹凸不平凹凸不超过2MM,面积不超过50MM2,不得多于3处胶钢粘结不牢(上、下端面)裂纹长度不超过30MM,深度不超过3MM,不得多于3处裂纹(侧面)不允许钢板外露(侧面)不允许建筑隔震橡胶支座尺寸允许偏差项目尺寸允许偏差内部每层橡胶层厚度产品设计值的10%橡胶层总厚度产品设计值的5%夹层薄钢板厚度按GB912的规定封钢板厚度0.5MM钢板直径或边长1.0MM外部总高度设计值的2%外直径或边长设计值的1%,且不大于5.0MM中孔直径1.5MM橡胶外包层厚度1.5MM上、下表面平行度直径或短边长的1/300以内侧表面垂直度橡胶支座总高度的1/100以内隔震产品对建筑结构总体造价影响的分析一般建造于抗震设防高烈度区的隔震房屋,采用框架结构,层数较多(汕头市陵海大路住宅楼等),且设计技术水平、施工技术水平跟得上,隔震层设计合理,工程造价就会低一些,经济效果明显(一般可降低5%~15%)。
支座参数对工程性能的影响以高架桥为例,板式橡胶支座水平刚度的差异会影响结构功率流。当水平刚度分别取 1.705×10?KN/M、2.273×10?KN/M、2.728×10?KN/M 等数值时,与采用普通活动支座的工况相比,结构动力响应呈现显著差异,需结合工程需求合理选取支座参数。
减隔震摩擦摆支座的另一个重要机制是通过球面摆动来延长结构的自振周期。由于摆的质量相对较大且运动路径较长,其自振周期通常大于建筑物的自振周期。这种延长周期的效果使得建筑物在地震中能够更好地适应地震波的频率变化,减小了地震对建筑物的破坏作用。
米橡胶支座的质量标准和检测项目我国已颁布的行业标准铁道部行业标准《铁路建筑板式橡胶支座规格系列》(TB/T2330—9;交通部行业标准《公路建筑板式橡胶支座成品力学性能检验规则》(JT3132.3—90)和《公路建筑板式橡胶支座》(JT/T4—9;建设部行业标准《建筑隔震橡胶支座》(JG/T—1999);建设部《建筑工程隔震减震产品市场准入管理暂行规定实施细则》(试行)(2000)建抗震第11号。
支座作为建筑结构体系中的关键连接构件,承担着传递荷载、适应变形、保障结构整体稳定性等多重功能。随着建筑技术的持续发展,各类支座的性能不断优化,应用领域也日益拓宽,尤其在应对复杂结构形式和抗震隔震需求中,支座技术发挥了关键支撑作用。
压剪承载力要求:在竖向压应力 10-15MPa(对应丙类建筑限值)条件下,支座极限水平剪切变形需达到 350% 且无压剪破坏;普通板式橡胶支座剪切变形≤300%,四氟板式因滑移副设计,水平位移不受剪切变形限制,适配 ±100mm-±300mm 大位移需求。
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隔震支座分类:橡胶隔震支座主要分为有芯型(铅芯支座)和普通型两大类别。
正常使用状态下,隔震支座需严格控制压应力,避免橡胶提前失去弹性:甲类建筑压应力不得超过 10MPa,乙类建筑不得超过 12MPa,丙类建筑不得超过 15MPa。
活动支座更换安装前,清洗滑移面,在储油槽内注满清洁的硅脂类润滑剂。活动支座上、下支座板顺桥方向的中心线应重合,其交角不得大于5′;RAD。活动支座又可分为单向活动支座(仅提供纵向的自由移动)和双向活动支座(纵向、横向均可自由移动)。活动支座又可分为多向活动支座(纵向、横向均可自由移动)和单向活动支座(仅一个方向可自由移动)。或者是因为施工不当而引起的建筑盆式橡胶支座的非正常性约束。或者说支座的钢板,因为重力太大,而发生了不同程度上的翘曲。基本思想是:对于使用年限中遭遇可能性大的地震(地表加速度为80-100GA采用许用应力设计法。基础侧模可在模板外设立墩、台、梁的侧模可设拉杆固定。基础大体积混凝土的施工要求;基础隔震技术对低层多层建筑为适合,隔震建筑的房屋高度和层数应符合有关设计技术规范中的相应规定。基础梁可按相应图集表示。基础平面图及详图:应表达钢柱的平面位置及其与下部混凝土构件的连结构造详图。基础下是否发生不许可的冲刷或淘空现象,扩大基础的地基有无侵蚀。基础置于其上将产生较大的不均匀沉降量。基坑、承台坑回填要求;基于此,橡胶止水袋被广泛应用于污水处理厂、水厂、拦水坝、水电站等地下混凝土伸缩缝。
隔震层顶板:为保证整体性,隔震层顶板需具备足够的厚度(规范建议至少160mm)和较高的刚度与承载力。
当橡胶支座达到使用年限、出现严重老化、开裂、变形或脱空,或因桥梁改造需要时,需进行更换;更换方案需结合建筑结构类型、支座型号及现场施工条件制定,明确顶升设备、施工流程及安全措施。
支座压缩变形受形状系数影响显著,需通过试验测定两类变化规律:橡胶层厚度不变,平面尺寸变化:平面尺寸增大(S?提高),压缩变形减小 —— 如橡胶层厚度 20mm 时,S?=15 的支座压缩变形比 S?=10 小 25%-30%;平面尺寸不变,橡胶层厚度变化:橡胶层厚度增大(S?降低),压缩变形增大 —— 如平面尺寸 300mm×300mm 时,橡胶层厚度 30mm(S?=5)比 20mm(S?=7.5)压缩变形大 15%-20%;设计时需通过形状系数优化,平衡压缩变形(≤15%)与水平刚度(满足位移需求)。
橡胶支座安装施工关键要点连接与固定:当支座板与墩台采用焊接连接时,需采用对称、间断焊接的方法,将下支座板与墩台上的预埋钢板牢固焊接,焊接过程中必须采取有效措施,防止烧伤支座本体及周边混凝土结构。若涉及连接螺栓安装,需将定位用连接螺栓穿过隔震橡胶支座连接钢板的螺栓孔,准确扭入套筒内并拧紧,确保连接稳固。
当支座采用焊接连接时,需在盆式橡胶支座顶、底板对应位置预埋 Q345B 钢板(厚度≥16mm),支座就位后采用对称断续焊接法(焊段长度 50-100mm,间隔 50mm)施工。关键控制要点:①焊接温度≤200℃,避免高温灼伤橡胶板与聚四氟乙烯板(二者耐热温度分别≤100℃、260℃);②焊接后 24 小时内涂刷环氧富锌底漆(干膜厚度≥80μm)+ 面漆,完成防锈处理。
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隔震支座安装节点:通常在下支墩顶面预埋带有锚筋及螺栓套筒的下预埋板,支座通过高强度螺栓与上下连接件可靠连接。
纳米改性橡胶材料也是一个重要的创新方向。通过在橡胶中添加纳米级别的填料,如石墨烯、纳米碳酸钙等,使橡胶的性能得到了极大提升。研究表明,添加 2% 石墨烯的橡胶材料,其耐臭氧老化性能提升了 50%,拉伸强度提高了 30%,达到≥18MPa 。在实际应用中,这种纳米改性橡胶支座在恶劣的自然环境下,能够保持更长久的性能稳定,有效延长了建筑和桥梁结构的使用寿命 。
支座的正确安装、更换及与整体结构的协调是保证其长期正常工作的关键环节。
局限性:处于无侧限受压状态时,其抗压强度不高。支座的承载力和位移值受限于橡胶的容许剪切变形和支座高度。
由于层高较高,一般从使用方便考虑均设置高下支墩的隔震方式,笔者还没有见过高上支墩的工程。这种情况的案例比较多,典型的如云南东川的泰隆酒店,它的下支墩不仅高,而且还有长短不一的情况出现。经济实用模式的主要问题是多数情况下建筑允许的下支墩尺寸有限,实际上很难全面满足工程要求,高而细的悬臂下支墩看上去像人在踩高跷,有点悬,也有工程在下支墩顶面做拉梁,把各个悬臂下支墩连接成一个整体的空框架,虽然改善了受力,但会影响地下室净高。
四氟板式橡胶支座不仅作为建筑支座使用,还广泛用于大跨径连续梁、顶推施工及大型设备滑移等场景。其结构下部与普通板式支座相同,上部设有一层厚度为1.5—2 mm的四氟板,采用特殊工艺与橡胶粘结,具备更强的位移适应能力。
当地震或其他外部力施加在建筑物上时,摩擦板会受到水平力的作用,产生一定的摩擦力。这种摩擦力可以通过重锤的运动来消耗,从而吸收地震能量,减小建筑物的振动幅度和响应。因此,FPS建筑摩擦摆支座能够有效地提高建筑物的抗震性能,保证结构的安全性和稳定性。
圆形球冠橡胶支座专为异形结构设计,分为两类:球冠圆板式支座:通过橡胶球冠调整受力方向,适应坡梁、曲梁的转角需求,竖向刚度稳定;聚四氟乙烯球冠圆板式支座:在球冠表面粘覆 PTFE 板,兼具转角与水平滑移功能,适用于大位移 + 大转角的复杂场景(如互通式立交桥)。
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