建筑隔震支座由上連接板 上封板、鉛芯、多層橡膠、加勁鋼板 、保護層橡膠、下封板和下連接板組成。多層橡膠、加勁鋼板構成多層橡膠支座承擔建筑物重量和水平位移的功能,鉛芯在多層橡膠支座剪切變形時,靠塑性變形吸收能量,地震后,鉛芯又通過動態(tài)恢復與再結晶過程,以及橡膠的剪切拉力的作用,建筑物自動恢復原位。對應不同鉛芯、橋梁的要求,建筑隔震支座座可以有不同的疊層結構、制造工藝和配方設計,以滿足所需要的垂直鋼度、側向變形、阻尼、耐久性、傾覆提離等性能要求。
建筑隔震支座由多層橡膠和多層鋼板或其它材料交替重疊組合而成。對應不同建筑、橋梁的要求隔震橡膠支座可以有不同的疊層結構、制造工藝和配方設計,以滿足所需要的垂直剛度、側向變形、阻尼、耐久性等性能要求,并保證具有不少于80年的使用壽命。同時,應用于工程的建筑隔震橡膠支座的結構設計應滿足國家和行業(yè)相關規(guī)范、規(guī)程和標準的要求。
建筑隔震支座適用范圍
基礎隔震技術的應用范圍很廣泛,對于重要建筑和生命線工程來說,通過采用隔震技術,提高了結構的抗震能力,在地震災害發(fā)生時,可有效地發(fā)揮其“生命線”功效(如醫(yī)院,消防指揮中心),保證其正常工作;將隔震技術用于放置貴重設備、儀器、產品的車間、倉庫,可避免設備、產品遭受破壞;用于橋梁,可防止由地震災害引起交通中斷;用于博物館,可使那些無價珍寶免遭震災;用于核電站,不致因地震引起核泄漏;用于那些有歷史價值的古建筑的加固修復,可更有效地保持建筑的原有風貌。
建筑隔震支座設計
在框架結構每根柱下布置一個隔震支座,對應長期設計荷載小的柱布置彈性滑板支座,因剪力墻在大震時會出現拉應力,故剪力墻下布置橡膠支座,隔震層變形由橡膠隔震支座確定,鉛芯支座主要布置在隔震層外圍以增加隔震結構抗扭性能。結構的偏心率可通過合理布置鉛芯支座位置得到控制。
建筑隔震支座結構包括橡膠支座,四氟板和不銹鋼板,為彈性體與摩擦型串聯形式,其工作原理為:地震時橡膠支座提供初始剛度,當支座克服靜摩擦力后四氟板直徑為300mm,四氟板設計面壓為20MPa。在豎向壓力1400kN作用下,四氟板與不銹鋼板面之間加磚脂汕潤滑情況下水平摩擦系數為0.6%,四氟板余不銹鋼板面之間不添加潤滑劑情況下水平摩擦系數為4%,屈服前剛度4.25KN/mm。為考察潤滑劑在長期試用下的性能,該工程彈性滑板支座上述兩種形式都予以采用。為控制使用建筑隔震支座的質量,安裝前對全部支座進行了檢測,橡膠支座的測試內容包括豎向剛度,剪切變形100%水平剛度和屈服力。
常用的橋梁減隔震裝置有柔性支承裝置和阻尼裝置兩種類型,其中橡膠支座是應用最廣、實用性最好的一種柔性支承裝置。橡膠支座由薄鋼板和薄橡膠板交替疊合經高溫硫化粘結而成,所采用的橡膠一般有天然橡膠和氯丁膠。由于在橡膠層中加設夾層薄鋼板,而且橡膠層與夾層鋼板緊密粘結,當橡膠支座承受垂直荷載時,橡膠板的橫向變形受到約束,使橡膠支座具有很大的豎向承載力和豎向剛度。因薄鋼板不影響橡膠板的剪切變形,使橡膠板對任何水平方向的運動均呈柔性約束。當橡膠支座承載水平荷載時,其橡膠層的相對側移大大 減少,使橡膠支座可達到很大的整體側移而不致失穩(wěn),而且保持較小的水平剛度(僅為豎向剛度的1 /500―1 /1500)。
橋梁減震隔震支座的設計特點所謂減隔震支座設計,是指通過安放減隔震支座,使橋梁在水平方向上得到柔性支承,以增長其在該方向上的固有周期,同時通過阻尼裝置來提高系統的阻尼效應:從設計反應譜可知,系統周期增大、則設計荷載減少。因而地震力也就減少,對橋梁而言,應以其固有周期增長后,結構能否提高地震時的耗能能力來判斷隔震的性能,同時,采用減隔震技術后.應使橋面結構和橋梁的下部結構不產生不利的禍聯振動效應,上部結構(梁體)的相對位移亦不應對橋梁的使用功能產生影響。對采用隔震支座的橋梁其基礎地基應具有較堅實的場地條件,對軟土地基的橋梁、以及下部結構具有較大的柔性、固有周期本來就較長的橋梁,應仔細考慮與其他減震技術共同使用。因為只有在梁體和下部結構的固有周期相些較大的情況下,上、下部結構之間才不會產生較大的耦合振動效應,橋面的運動才能反映出隔震支座的減震效應隔震橡膠支座基本上又分為滑動支座和橡膠支座�;瑒又ё脕硗ㄟ^摩擦界面過濾輸人的地震力,但除了摩擦擺錘支座(FPB)外,這種體系很少具有自復位能力,而FPB具有曲線的滑動面,因而可給隔震結構提供由重力產生的恢復力。橡膠支座具有高的側向柔度,可以延長結構的振動周期,避開共振區(qū)域,通常與高阻尼材料共同使用來防止隔震結構發(fā)生較大應力較小(約為10MPa ),在塑性變形條件下具有較好的疲勞特性,被認的位移。隔震支座中目前較為廣泛采用的是鉛芯橡膠支座(LRB)。鉛的剪切屈服為是一種較好的阻尼器。在剪切作用下,鉛塊發(fā)生變形,鉛芯屈服后產生的滯變消能作用可以降低隔震結構的位移.且使得下部結構在多數地震作用下仍能保持在彈性范圍內。同時,由于鉛芯橡膠支座具有較高的初始剛度,在非地震荷載,如制動力、風荷載、蠕變及溫度等因素的作。甩下,支座能深持較小的變形.而不影響結構的正常使用,避免了普通橡膠支座變形大的缺點。
減、隔震橡膠支座與防護設施的施工為使支座及其防護措施能夠正常使用,發(fā)揮減震隔震的作用,支座的施工質量要求較高。依據抗震支座及其防護措施的施工經驗,總結以下施工注意事項:
(1)支座頂面要嚴格保持水平。先對墩臺頂面的墊石用砂輪打磨平整,其平整度誤差控制在1mm以內。然后,均勻地鋪厚度相同的環(huán)氧樹脂砂漿,放置支座,擰緊螺栓。
(2)安裝支座后,應在鋼盆內的位移槽中填塞泡沫或棉絮,以避免梁體施工時,混凝土及雜物落人支座內,最終影響支座的自由位移。臨時支座拆除后,及時將泡沫或棉絮取出。
(3)臨時固結支座施工與拆除,勿損害永久支座。尤其拆除,若人工拆除,防止混凝土碎碴和切割鋼筋時碎片等落人支座滑移槽。可采用微膨脹炸藥拆除,方便快捷。