建筑用橡膠支座種類分析
來(lái)源: 管理員 | 發(fā)布時(shí)間: 2021-09-01 | 714 次瀏覽
橡膠材料具有優(yōu)異的阻尼特性，在工程技術(shù)和尖端科學(xué)中早已用其作減震制品。根據(jù)“基礎(chǔ)隔震”概念研發(fā)出來(lái)的隔震橡膠支座，使傳統(tǒng)的、被動(dòng)的“以剛克剛”的抗震方法，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的、積極的“以柔克剛”的隔震方法。目前采用橡膠支座是世界上研究和應(yīng)用最多、技術(shù)成熟并有成效顯著實(shí)例的隔震技術(shù)。
橡膠支座的種類、型號(hào)和規(guī)格
橡膠支座是由薄鋼板和薄橡膠板交替疊合，經(jīng)高溫、高壓硫化而成。本文所述橡膠支座是指建筑物或構(gòu)筑物所用隔震部件的一種，不含橋梁用橡膠支座。
隔震部件分為隔震支座(隔震器)和阻尼器兩大類，前者穩(wěn)定地支承建筑物自重和荷載，后者在地震時(shí)能抑制較大的變形，地震結(jié)束后起到迅速終止晃動(dòng)的作用。橡膠支座目前尚未有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。按截面形狀分有方形和圓形兩大類。由于圓形橡膠支座具有各向同性的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)甩的主要形式。根據(jù)對(duì)橡膠支座阻尼比要求不同，目前國(guó)內(nèi)外的橡膠支座分為下列4種。
1．標(biāo)準(zhǔn)疊層橡膠支座(MRB)
普通疊層橡膠支座是用天然橡膠或氯丁橡膠制造的，通常把用天然橡膠制造的普通疊層橡膠支座又稱為天然橡膠疊層橡膠支座或標(biāo)準(zhǔn)疊層橡膠支座。這種支座具有高彈性，在水平方向上起彈簧作用，但阻尼性能較低，一般不單獨(dú)使用。為了滿足隔震結(jié)構(gòu)體系對(duì)阻尼值的要求，通常與外加阻尼器(消能裝量)一起并用。
2．鉛芯疊層橡膠支座(LRB)
這種支座是在普通疊層橡膠支座中心嵌入鉛棒而成。鉛棒單獨(dú)使用不容易吸收能量，而利用周?chē)B層橡膠的約束力和鉛棒的屈服應(yīng)力較低的特點(diǎn)，使橡膠支座在受力終止時(shí)具有可恢復(fù)特性，提高其吸能效果及確保有適度阻尼，而且鉛芯增加了橡膠支座的早期水平剛度，對(duì)控制風(fēng)反應(yīng)和抵抗地基微震動(dòng)有利。鉛棒的直徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的阻尼值要求，通過(guò)計(jì)算確定，其阻尼比一般可達(dá)20％一30％，可以單獨(dú)在隔震系統(tǒng)中使用。
3．高阻尼疊層橡膠支座(HD—MRB)
這種支座采用高阻尼橡膠材料制造。高阻尼橡膠材料可以通過(guò)下列方法取得：
(1)在天然橡膠配方中加入如石墨之類的碳元素物質(zhì)；(2)采用高阻尼合成橡膠(或共混橡膠)或再添加石墨之類的配合劑。可以根據(jù)石墨加入量來(lái)調(diào)節(jié)阻尼特性，一般阻尼比可達(dá)10％一15％。高阻尼疊層橡膠支座合成的高分子材料，拉伸強(qiáng)度達(dá)20MPa，支座阻尼比可達(dá)25％。這種橡膠支座兼有隔震器和阻尼器的作用，可在隔震系統(tǒng)中單獨(dú)使用。
經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐，人們對(duì)橡膠支座的隔震技術(shù)已取得共識(shí)。為適應(yīng)多種建筑結(jié)構(gòu)的要求，除上述4種類型(均為粘結(jié)型)外，目前國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)或正在開(kāi)發(fā)的新型橡膠支座主要有下列類型。
1．堆疊型(無(wú)粘結(jié))疊層橡膠支座
它所采用的橡膠材料與粘結(jié)型相同，但內(nèi)部夾層鋼板較厚，且直徑比橡膠板大，與橡膠接觸的鋼板進(jìn)行表面粗糙和防銹處理。這種橡膠支座具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、檢查方便、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于這種橡膠支座的橡膠板與鋼板之間發(fā)生的滑移(一種摩擦現(xiàn)象)，表現(xiàn)為完全彈性的恢復(fù)力特性，而且本身能吸收能量，較粘結(jié)型優(yōu)越。但這種橡膠支座的剪切變形率小(<200％)且不適合用于有拉伸應(yīng)力的隔震系統(tǒng)2．彈性滑移橡膠支座
彈性滑移橡膠支座可以看成由剮性部分(調(diào)整鋼管)、彈性部分(疊層橡膠支座)和滑移面(摩擦及縫)串聯(lián)組成的隔震裝置。這種隔震裝置在橡膠支座下端裝有聚四氟乙烯滑塊，在地震時(shí)橡膠層先發(fā)生變形，當(dāng)支座所受的地震力超過(guò)滑動(dòng)面水平屈服剪力時(shí)，滑動(dòng)面開(kāi)始滑動(dòng)，支座的水平剛度變?yōu)榱�，可進(jìn)一步延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的周期。因此比普通產(chǎn)品體積小、節(jié)約空間、降低造價(jià)，既適用于中低層建筑，也適用于高層建筑。
3．超高阻層橡膠支座
這種支座采用特殊橡膠配方的超高阻尼橡膠制造，其隔震效果比目前市售產(chǎn)品提高20％以上，由于不用鉛芯，減少了鉛對(duì)環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。
4．內(nèi)置螺旋彈簧的隔震橡膠支座
這種支座用金屬?gòu)椈扇〈瓉?lái)的鉛芯，已用于橋梁支承方面。
5．低成本隔震橡膠支座
這種支座具有低價(jià)位的優(yōu)點(diǎn)，適合于單戶型住宅。
6．適用于高層建筑的隔震橡膠支座
這種支座的特點(diǎn)是在橡膠材料中加有炭素等改進(jìn)產(chǎn)品性能的原料，比普通產(chǎn)品的硬度更高，壓縮變形及拉伸強(qiáng)度也有大幅度提高，承載載荷質(zhì)量可達(dá)2000t。產(chǎn)品直徑可達(dá)1600 mln，是目前最大規(guī)格的橡膠支座，可用于縱橫比3～6，高度60～150m的高層建筑，被稱為21世紀(jì)的新產(chǎn)品。
7．不銹鋼網(wǎng)或玻璃纖維取代鋼板的橡膠支座
這是聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織資助的，“NR支座用于小型建筑物的地震保護(hù)”項(xiàng)目中，基于小型建筑物支承負(fù)載和載荷較輕的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的一種低成本橡膠支座。
