盆式橡膠支座:將橡膠塊放置于鋼制盆腔內(nèi),通過橡膠的三向受壓狀態(tài)來提供更高的承載能力。適用于大跨徑、大反力的建筑,如大型拱橋、斜拉橋和懸索橋。其安裝常采用焊連方式,需在上下部結(jié)構(gòu)中預(yù)埋大于支座頂?shù)装宓匿摪宀⒖煽垮^固。
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,為了有效提高建筑物抗震能力,科學(xué)家們開始發(fā)展隔震、減震與結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。在堅(jiān)固基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)在大地震作用下猶如一個“放大器”,一般會放大結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng),造成上部結(jié)構(gòu)的破壞。傳統(tǒng)抗震技術(shù)采用的是通過加大結(jié)構(gòu)斷面尺寸和配筋,使結(jié)構(gòu)變得“剛強(qiáng)”的方式來抗御地震作用,或者容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件有損壞,利用構(gòu)件損壞后的韌性(結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài))來降低地震作用,使結(jié)構(gòu)“裂而不倒”。前一種“硬抗”方法不經(jīng)濟(jì),有時也難以抵御強(qiáng)烈地震;后一種增加韌性的方法,在大震時,雖然結(jié)構(gòu)不會倒塌,但是無法控制。所以20世紀(jì)70年代后期開始,科學(xué)家們發(fā)展了隔震與結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。
支座抗滑穩(wěn)定性:橡膠支座與混凝土表面的摩阻系數(shù)(干燥狀態(tài)約 0.6)大于其與鋼板表面的摩阻系數(shù)(約 0.3),因此無水平大位移需求的結(jié)構(gòu)(如簡支梁橋固定墩),支座可不設(shè)鋼板,直接置于混凝土墊石上,提升抗滑穩(wěn)定性;
支承墊石設(shè)置:為確保支座安裝平整、受力均勻,并便于未來調(diào)整、觀察與更換,在墩臺頂設(shè)置強(qiáng)度足夠的支承墊石是絕對必要的,無論采用現(xiàn)澆梁還是預(yù)制梁法施工。
摩擦系數(shù):摩擦系數(shù)對支座的阻尼性能有較大影響,在確定了準(zhǔn)確的曲率半徑基礎(chǔ)上,選取合適的摩擦系數(shù)才能有效地增加建筑的抗震性。
那么今天我們解讀板式橡膠支座的工作原理是什么?板式橡膠支座的主要功能是將建筑上部結(jié)構(gòu)的反力可靠地傳遞給墩臺,并同時能適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)位移和轉(zhuǎn)角的變形,根據(jù)這些性能的要求,板式橡膠支座應(yīng)設(shè)計(jì)成在垂直方向具有足夠的剛度,以保證在大豎向荷載作用下支座產(chǎn)生一定的壓縮變形,一般規(guī)定支座的大壓縮變形之和不得超過橡膠總厚度的15寫。
隨著科技的不斷進(jìn)步,智能化監(jiān)測技術(shù)在橡膠支座的維護(hù)管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。通過在橡膠支座內(nèi)部植入光纖傳感器,能夠?qū)崟r、精準(zhǔn)地監(jiān)測支座的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。
盆式與球型橡膠支座:適用于對位移和轉(zhuǎn)動精度要求更高的場景,能滿足復(fù)雜受力狀態(tài)下的工程需求。

支座的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)角度通常大于0.02rad。經(jīng)過硅脂潤滑處理后,常溫型活動支座的設(shè)計(jì)摩阻系數(shù)小于0.03,耐寒型活動支座的設(shè)計(jì)摩阻系數(shù)小于0.06。板式支座地震力受滑板支座滑動摩擦系數(shù)的影響較為復(fù)雜,在Ⅰ類場地條件下影響較小,但在Ⅳ類場地條件下影響顯著,同時與地震烈度水平密切相關(guān)。
板式橡膠支座:由多層薄鋼板與橡膠片硫化粘合而成,具備充足豎向剛度,可將上部構(gòu)造反力可靠傳遞至墩臺;彈性良好,能適配梁端轉(zhuǎn)動;剪切變形能力強(qiáng),可滿足上部構(gòu)造水平位移需求。其中普通板式橡膠支座(GJZ 矩形系列、GYZ 圓形系列)依靠自身剪切變形適應(yīng)梁體伸縮位移。
自振周期穩(wěn)定,支座滑動面由特殊金屬及高分子耐磨材料制成,具備較低摩擦系數(shù)和高阻尼的特性。
鉛芯抗震橡膠支座作為典型類型,由多層橡膠與鋼板交替疊置組合而成,內(nèi)置鉛芯阻尼器。根據(jù)工程抗震等級與結(jié)構(gòu)要求,可通過調(diào)整疊層結(jié)構(gòu)、制造工藝及橡膠配方,優(yōu)化垂直剛度、側(cè)向變形、阻尼性能、耐久性及抗傾覆提離能力,設(shè)計(jì)使用壽命不低于 60 年。在高烈度地震區(qū)應(yīng)用時,需進(jìn)行專項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
支座作為建筑結(jié)構(gòu)體系中的關(guān)鍵連接構(gòu)件,承擔(dān)著傳遞荷載、適應(yīng)變形、保障結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性等多重功能。隨著建筑技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,各類支座的性能不斷優(yōu)化,應(yīng)用領(lǐng)域也日益拓寬,尤其在應(yīng)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式和抗震隔震需求中,支座技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵支撐作用。
大噸位設(shè)計(jì):為大噸位支座設(shè)計(jì)的盆式支座,除具備基本結(jié)構(gòu)外,通常還需增設(shè)多種附加部件(如防塵圈、錨固系統(tǒng)等),以滿足其特殊的承載、位移和耐久性要求。
在進(jìn)行建筑橡膠支座修補(bǔ)或替換時要考慮當(dāng)?shù)靥鞖庖蛩貜亩_定建筑支座修補(bǔ)工期.在靜水中浸泡其整體性完好不解體。在靜態(tài)結(jié)構(gòu)的受力分析中,通常須預(yù)先求出建筑支座反力,再進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。在框架梁落梁防止壓力穩(wěn)定,部分或初始剪切變形,我們可以參照鐵路建筑板式橡膠支座規(guī)格表。在了解了支座的基礎(chǔ)上,我們可以更加輕松地認(rèn)識橡膠支座。在樓上居住的職工,只是感到輕微的晃動,而相鄰的一幢常規(guī)抗震樓只有四層高。在滿足上述要求的同時,支座還必須保證橋跨結(jié)構(gòu)在墩臺上的位置充分固定,不致滑落。在盆式橡膠支座設(shè)計(jì)位置處劃出中心線,同時在盆式橡膠支座頂、底板上也標(biāo)出中心線。
對建筑高度的限制:支座本身的構(gòu)造高度會影響建筑凈空。

隔震技術(shù)核心原理:隔震技術(shù)通過在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層,使上部結(jié)構(gòu)與地震動 “絕緣”—— 地震時隔震層吸收 80% 以上地震能量,大幅降低上部結(jié)構(gòu)地震響應(yīng),該技術(shù)又稱 “基礎(chǔ)隔震技術(shù)”。目前隔震層主要由 “橡膠支座 + 阻尼裝置” 構(gòu)成,部分場景可單獨(dú)采用橡膠支座(如低烈度區(qū))。
現(xiàn)代建筑“基礎(chǔ)隔震”概念的基本原理是在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置安全可靠的隔震柔性底層,使建筑物與基礎(chǔ)隔開。這樣,支撐在隔震系統(tǒng)上的整個建筑物在地震時便具有較大的剪切變形能力,使地震的各種破壞力對上部建筑物的直接拉力降至小,減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)(一般可減小至1/5左右),確保建筑物在任何突發(fā)強(qiáng)地震中不被破壞和倒塌,是一種立足于“隔”的以柔克剮、以隔減震的積極抗震的方法。可以說,從“抗”到“隔”,是抗震設(shè)防策略的一次重大改變和飛躍。
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,為了有效提高建筑物抗震能力,科學(xué)家們開始發(fā)展隔震、減震與結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。在堅(jiān)固基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)在大地震作用下猶如一個“放大器”,一般會放大結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng),造成上部結(jié)構(gòu)的破壞。傳統(tǒng)抗震技術(shù)采用的是通過加大結(jié)構(gòu)斷面尺寸和配筋,使結(jié)構(gòu)變得“剛強(qiáng)”的方式來抗御地震作用,或者容許結(jié)構(gòu)構(gòu)件有損壞,利用構(gòu)件損壞后的韌性(結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài))來降低地震作用,使結(jié)構(gòu)“裂而不倒”。前一種“硬抗”方法不經(jīng)濟(jì),有時也難以抵御強(qiáng)烈地震;后一種增加韌性的方法,在大震時,雖然結(jié)構(gòu)不會倒塌,但是無法控制。所以20世紀(jì)70年代后期開始,科學(xué)家們發(fā)展了隔震與結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。
復(fù)位能力強(qiáng):在地震結(jié)束后,玉林FPS摩擦擺支座能夠利用自身的復(fù)位機(jī)制使上部結(jié)構(gòu)恢復(fù)到原來的位置,保證建筑物的穩(wěn)定性。
隨著人類生活水平的日益提高,人們對自身居住安全的重視程度也越來越高,特別是在高烈度地震區(qū),防震、抗震工作顯得尤為重要。地震對建筑物的破壞,多數(shù)是由于地面的振動頻率與建筑物主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自然頻率相偶合所致,它留給社會慘烈的一幕莫過于建筑物的破壞和倒塌。近十年來,全平均每年約有1萬人在地震中喪生,50萬人無家可歸。目前,一種以柔克剛的新型抗震技術(shù)-隔震技術(shù),正日益受到人們的關(guān)注。
加勁鋼板規(guī)格:夾層鋼板厚度直接影響支座性能,鋼板越厚,屈服強(qiáng)度及允許位移量越大,通常選用 2-4mm 厚鋼板,需與橡膠層緊密粘合,確保整體受力均勻。
滑移支座存在著嚴(yán)重的質(zhì)量問題。實(shí)踐中我們可以看到,滑移支座材料因長期暴露在外部環(huán)境之中,因此很容易遭受外部環(huán)境的影響,比如光照、熱量以及氧化和腐蝕等,久而久之便會引起滑移材料開裂等病害。通常情況下,滑移支座所處的周圍環(huán)境存在著較大的差異性,而且支座自身質(zhì)量也有很大的不同,滑移支座實(shí)際使用壽命也就有所不同。
脫空現(xiàn)象預(yù)防:通過優(yōu)化支座底面設(shè)計(jì)(如加設(shè)橡膠圓環(huán))和嚴(yán)格施工控制,可有效避免支座底面脫空問題的發(fā)生。監(jiān)理工程師在施工現(xiàn)場質(zhì)量管理中,應(yīng)全面落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)措施,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行監(jiān)督檢查。

某醫(yī)院建筑便是一個典型案例,該醫(yī)院在建設(shè)時應(yīng)用了橡膠隔震支座。在強(qiáng)震發(fā)生時,它僅產(chǎn)生了輕微的晃動,內(nèi)部的醫(yī)療設(shè)備依然保持完好,醫(yī)療工作得以正常開展,為救援傷病員提供了有力保障。而相鄰的未采用隔震技術(shù)的建筑卻遭遇了截然不同的命運(yùn),墻體出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂,結(jié)構(gòu)發(fā)生移位,部分建筑甚至面臨坍塌的危險(xiǎn),無法再正常使用。
橡膠支座性能參數(shù)計(jì)算與影響分析水平剛度計(jì)算方法利用滯回曲線,板式橡膠支座水平剛度可按以下公式計(jì)算:\(K_{EQ}=(Q_+ - Q_-)/(U_+ - U_-)\)式中:\(K_{EQ}\)為橡膠支座水平剛度;\(U_+\)為最大水平正位移;\(U_-\)為最大水平負(fù)位移;\(Q_+\)為對應(yīng)\(U_+\)的水平剪力;\(Q_-\)為對應(yīng)\(U_-\)的水平剪力。
鉛支座:利用鉛的塑性變形能力來耗能,在某些特定抗震結(jié)構(gòu)中有應(yīng)用。
對于活動支座,當(dāng)受支座安裝溫度的限制,預(yù)置位移量必須進(jìn)行調(diào)整時,應(yīng)在專業(yè)工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行支座位移的預(yù)調(diào)工作,確保支座在不同溫度條件下的正常工作狀態(tài)。
地震綜合觀測基地由大連市建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),在建筑基礎(chǔ)部位加裝34個隔震支座,具備以下三方面優(yōu)點(diǎn):一是建筑隔震橡膠支座耐久性好,抗低周期疲勞性能、抗熱空氣老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均較好,其壽命可達(dá)80~100年,期間的隔震力學(xué)性能不會發(fā)生明顯變化;二是具有足夠的安全儲備,水平變形250%不會影響使用,另外具有足夠豎向承載力保證穩(wěn)定的支撐建筑物,建筑隔震橡膠支座結(jié)構(gòu)中的隔震層具有穩(wěn)定的彈性復(fù)位功能,能在多次地震中自動瞬時復(fù)位;三是設(shè)計(jì)及施工方便,因建筑隔震橡膠支座的設(shè)計(jì)與配方科學(xué)合理,與傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)相比,上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)減小到前者的1/4~1/8左右,安全可靠度大大提高,建筑的設(shè)防目標(biāo)一般可以提高一個設(shè)防等級;傳統(tǒng)的設(shè)防目標(biāo)是小震不壞,中震可修,大震不倒,而隔震建筑能做到小震不壞,中震不壞或輕度損壞,大震不喪失使用功能,其潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分可觀。
橡膠材質(zhì)選型:橡膠性能直接決定支座使用壽命,交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定三種適配膠料,需根據(jù)工程所在地溫度范圍精準(zhǔn)選擇:氯丁膠適用于 - 20℃~60℃,天然橡膠適用于 - 40℃~60℃,三元乙丙膠適用于 - 40℃~80℃,可滿足不同氣候區(qū)域的使用需求。
球冠橡膠支座是在普通板式橡膠支座的頂部用橡膠制造成球形表面,球冠中心橡膠厚為4-8MM,它除了公路建筑板式橡膠支座所具有的所有功能外,通過球冠調(diào)節(jié)受力狀況,適用于有縱橫坡度的立交橋及高架橋,以適應(yīng)2%到4%縱橫坡下,其雙林梁與支座接觸面的中心趨于圓形板式橡膠支座的中心。
抗震擋塊與防落梁措施:在橋梁等重要結(jié)構(gòu)中,除隔震支座外,常設(shè)置抗震擋塊等構(gòu)件,防止梁體位移過大導(dǎo)致落梁破壞。
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