摩擦擺隔震支座(Friction Pendulum Bearing,簡(jiǎn)稱FPB)是一種先進(jìn)的隔震裝置,它基于鐘擺原理和摩擦耗能機(jī)制來減少建筑物或橋梁在地震等外部激勵(lì)下的響應(yīng)。摩擦擺隔震支座通過球面滑動(dòng)和摩擦耗能來隔離地震能量,從而保護(hù)上部結(jié)構(gòu)免受地震破壞。
隨著人們對(duì)生產(chǎn)和生活中震動(dòng)控制要求的不斷提高以及現(xiàn)代智能技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的出現(xiàn),隔震技術(shù)的發(fā)展也將飛速向智能化,多元化發(fā)展。而主動(dòng)隔震技術(shù)在不斷發(fā)展,廣泛應(yīng)用于減震隔震行業(yè),為市場(chǎng)帶來更大的活力。我公司專業(yè)從事建筑減隔震技術(shù)咨詢,減隔震結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì),減隔震產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)、安裝指導(dǎo)及更換,減隔震建筑監(jiān)測(cè),售后維護(hù)等成套技術(shù)為一體的高科技企業(yè),如有需要可聯(lián)系我公司。
支座安裝標(biāo)準(zhǔn)流程:安裝時(shí)機(jī):待地腳螺栓預(yù)埋砂漿(強(qiáng)度≥C40)固化、找平層環(huán)氧砂漿初凝前進(jìn)行支座安裝;高程控制:找平層需略高于設(shè)計(jì)高程(預(yù)留 5mm-10mm 壓縮量),支座就位后利用結(jié)構(gòu)自重或輔助加壓調(diào)至設(shè)計(jì)高程;精度檢驗(yàn):安裝后立即檢測(cè)兩項(xiàng)指標(biāo):高程偏差:≤±3mm(單支座),相鄰支座高程差≤5mm;四角高差:≤2mm(矩形支座),確保支座受力均勻。
對(duì)于隔震支座等特殊產(chǎn)品,進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須嚴(yán)格檢查生產(chǎn)企業(yè)的合法性證明、產(chǎn)品合格證書、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和型式檢驗(yàn)報(bào)告。
盆式橡膠支座依靠鋼結(jié)構(gòu)“盆”環(huán)抱橡膠塊,提供更大承載力與轉(zhuǎn)動(dòng)能力,適用于大跨徑、重載結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)性良好且具備一定的自校準(zhǔn)能力。此類支座早期在歐洲開發(fā),目前已廣泛用于各類橋梁與建筑。
建筑支座和建筑橡膠支座的維護(hù)方法介紹板式橡膠支座關(guān)于橡膠材料老化的問題板式橡膠支座在選用橡膠的時(shí)候應(yīng)該讓其有良好的彈性,其體積機(jī)會(huì)是不可被壓縮的,橡膠材料的抗壓縮性能與橡膠層的形狀有關(guān),其抗剪性能與形狀無關(guān)。
在板式橡膠支座組裝過程中,必須使用丙酮或酒精將支座相對(duì)滑動(dòng)面(包括不銹鋼表面與聚四氟乙烯表面)徹底清潔,確保無灰塵和雜質(zhì)殘留,這是保證支座正常工作的重要環(huán)節(jié)。
支座在長(zhǎng)期使用中可能出現(xiàn)以下問題,需針對(duì)性治理:

形狀系數(shù)是衡量橡膠支座結(jié)構(gòu)合理性的重要指標(biāo),分為第一形狀系數(shù)(S?)與第二形狀系數(shù)(S?):第一形狀系數(shù)(S?):主要體現(xiàn)加勁薄鋼板對(duì)橡膠板的約束效果,S?越大,鋼板對(duì)橡膠的側(cè)向約束越強(qiáng),可有效抑制橡膠受壓時(shí)的鼓脹變形,根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果與工程經(jīng)驗(yàn),通常要求 S?≥15;第二形狀系數(shù)(S?):重點(diǎn)反映橡膠支座受壓時(shí)的整體穩(wěn)定性,避免支座因高徑比不合理導(dǎo)致失穩(wěn)破壞,一般取值范圍為 3~6,需結(jié)合支座高度與承載面積綜合確定。
基礎(chǔ)參數(shù)(補(bǔ)充完善):荷載等級(jí):100kN-10000kN,覆蓋中小跨徑(≤30m)至大跨度(≤50m)結(jié)構(gòu);滑板規(guī)格:聚四氟乙烯板厚度 1.5mm-3mm(常用 2mm),表面粗糙度≤0.8μm,配套梁底不銹鋼板(厚度 2mm-3mm,鏡面拋光,Ra≤0.2μm);形狀系數(shù):第一形狀系數(shù) S?≥15,第二形狀系數(shù) S?≥5,確保豎向剛度與水平變形平衡。
現(xiàn)代支座技術(shù)正朝著高性能、多功能方向發(fā)展。新型支座不僅能夠滿足基本的承載、轉(zhuǎn)動(dòng)需求,還通過優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)減震、隔震等功能。特別是通過改進(jìn)局部支座的性能參數(shù),能夠有效發(fā)揮減震隔震作用,適應(yīng)現(xiàn)代橋梁工程對(duì)安全性和適應(yīng)性的更高要求。
為便于隔震支座日后更換,在隔震支座上表面鋪設(shè)一層SBS油氈厚3MM。為此,對(duì)公路建筑的養(yǎng)護(hù)、維修要做到實(shí)時(shí)、隹確。為此建議建筑設(shè)計(jì)單位,承載力超過3000KN的支座盡量選用盆式橡膠支座,以確保工程質(zhì)量。為防止布料機(jī)振動(dòng)使下預(yù)埋板發(fā)生位移,可采用汽車泵澆筑。為防止離心力下使梁體橫向移動(dòng),可設(shè)置橫向擋塊。為防止梁(上部構(gòu)造)的橫向移動(dòng),在支座或上部構(gòu)造兩側(cè)需設(shè)防滑擋塊。為防止漏漿,可在支承鋼板之間四周空隙處,用紗回絲,油灰或軟木板填設(shè)。為改善框架結(jié)構(gòu)及底框結(jié)構(gòu)的抗震性能,提出一種新型扇形鉛粘彈性阻尼器對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耗能減震加固。為減低滑板材料的磨耗,該橋球型支座設(shè)計(jì)應(yīng)用了補(bǔ)充硅脂裝置以提高支座的耐久性。為簡(jiǎn)單起見,不設(shè)專門的支座結(jié)構(gòu),直接使板或梁的端部支承在幾層油毛氈或石棉做成的建議墊層上。
當(dāng)支座采用焊接連接時(shí),在頂、底板相應(yīng)位置處預(yù)埋鋼板,支座就位后用對(duì)稱繼續(xù)方式焊接。當(dāng)支座采用焊接連接時(shí),在支座頂,底板相應(yīng)位置處預(yù)埋鋼板,支座就位后用對(duì)稱斷續(xù)方式焊接。當(dāng)縱坡坡度大于1%時(shí),應(yīng)采用預(yù)埋鋼板、混凝土墊塊或其它措施將梁底調(diào)平,保證橡膠支座平置。到20世紀(jì)90年代,全至少有30多個(gè)和地區(qū)開展“基礎(chǔ)隔震”技術(shù)的研究。到當(dāng)前為止未發(fā)現(xiàn)任何問題,運(yùn)用結(jié)果優(yōu)越。到了1996年日本采用隔震設(shè)計(jì)的建筑數(shù)口達(dá)到了230棟。等待兩片T梁間橫隔板焊成整體后,方可拆除臨時(shí)支撐。等待砂漿硬化后拆除調(diào)整支座水平用的墊塊并用環(huán)氧沙漿填滿墊塊位置。
另一種布置方案:中墩設(shè)固定支座(承擔(dān)縱、橫向荷載),其余墩設(shè)定向滑移支座(分擔(dān)橫向荷載),橋臺(tái)設(shè)定向支座,適配多跨連續(xù)梁橋的位移需求。
同時(shí)也會(huì)改變板式橡膠支座傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式在建筑施工過程中,梁體安裝或現(xiàn)澆時(shí),要求建筑支座位置和標(biāo)高必須準(zhǔn)確,梁體和建筑支座充分接觸,軸線一致,不可以出現(xiàn)梁體和支座有空隙或接觸不充分,如果出現(xiàn)有空隙或接觸不充分就叫做梁體支座脫空,俗稱三條腿。
后安裝下預(yù)埋板,然后綁扎進(jìn)行橡膠隔震墊的安裝施工。具體工藝為:后澆帶或后澆塊的施工要求(包括補(bǔ)澆時(shí)間要求);后來幾個(gè)交叉依照橫梁參考。滑動(dòng)型支座設(shè)置時(shí)應(yīng)注意其滑動(dòng)方向與建筑的主位移方向一致。緩緩落梁,擰入上錨固螺栓,移除千斤頂,抽換完成。回填標(biāo)高以控制瀝青不會(huì)污染預(yù)埋鋼筋為宜,目的在于防止攤鋪備壓壞預(yù)埋鋼筋,便于路面連續(xù)攤鋪。繪出定位軸線及梁、柱、承重墻、抗震構(gòu)造柱位置及必要的定位尺寸,并注明其編號(hào)和樓面結(jié)構(gòu)標(biāo)高;繪制施工記錄表及豎向變形觀測(cè)表等;混凝土構(gòu)件的環(huán)境類別;混凝土及帽梁有無凍脹、風(fēng)化、開裂、剝落、露筋等。混凝土鉸曾在建筑中有所應(yīng)用,支承反力可達(dá)10000KN。混凝土鉸是簡(jiǎn)單、廉價(jià)的中心可轉(zhuǎn)動(dòng)的支座。混凝土鉸有各種類型,建筑上常用弗萊西奈鉸。混凝土結(jié)構(gòu)采用平面整體表示方法時(shí),應(yīng)注明所采用的標(biāo)準(zhǔn)圖名稱及編號(hào)或提供標(biāo)準(zhǔn)圖。混凝土梁的裂縫,不論是鋼筋混凝土還是預(yù)應(yīng)力混凝土都是普遍存在的。混凝土設(shè)置澆灌混凝土用之模板在下預(yù)埋板的周邊設(shè)置模板。活動(dòng)支座采用聚四乙烯加硅脂與精軋不銹鋼板對(duì)滑,可減少結(jié)構(gòu)尺寸。活動(dòng)支座除了能沉著地遷移轉(zhuǎn)變外,還應(yīng)應(yīng)允在活載及溫度變卦時(shí),梁端可縱向水準(zhǔn)挪動(dòng)。

支座的設(shè)計(jì)與選型是確保其功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),需綜合考慮多重因素:承載力與面積確定:根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載(需計(jì)入沖擊系數(shù)等動(dòng)力效應(yīng)),通過公式 ( A_E = R_{CK} / \sigma_E ) 計(jì)算支座所需的有效承壓面積,其中 ( A_E ) 為加勁鋼板有效承壓面積,( R_{CK} ) 為支座壓力,( \sigma_E ) 為容許壓應(yīng)力。
裂縫與龜裂現(xiàn)象:板式橡膠支座經(jīng)長(zhǎng)期使用后,表面常出現(xiàn)龜裂裂紋。通常情況下,這類裂紋寬度與深度有限,屬于正常老化現(xiàn)象。然而,當(dāng)支座內(nèi)部結(jié)構(gòu)層厚度不均或粘結(jié)強(qiáng)度不足時(shí),會(huì)導(dǎo)致局部應(yīng)力集中,進(jìn)而引發(fā)異常的粘結(jié)破壞與變形,嚴(yán)重影響支座承載力。
周期性維護(hù)是保障橡膠支座長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施,不同類型的橡膠支座需要根據(jù)其特點(diǎn)和使用環(huán)境制定相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃。
摩擦擺支座按照擺動(dòng)方式可分為單曲面和雙曲面結(jié)構(gòu)。
納米改性橡膠材料也是一個(gè)重要的創(chuàng)新方向。通過在橡膠中添加納米級(jí)別的填料,如石墨烯、納米碳酸鈣等,使橡膠的性能得到了極大提升。研究表明,添加 2% 石墨烯的橡膠材料,其耐臭氧老化性能提升了 50%,拉伸強(qiáng)度提高了 30%,達(dá)到≥18MPa 。在實(shí)際應(yīng)用中,這種納米改性橡膠支座在惡劣的自然環(huán)境下,能夠保持更長(zhǎng)久的性能穩(wěn)定,有效延長(zhǎng)了建筑和橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命 。
從技術(shù)發(fā)展歷程來看,橡膠支座經(jīng)歷了從普通板式橡膠支座到盆式橡膠支座,再到四氟乙烯板式橡膠支座的不斷演進(jìn)過程,其力學(xué)性能和應(yīng)用范圍得到了持續(xù)拓展和完善。
這種支座通常由上下固定板、滑動(dòng)面、摩擦材料和連接件等部分組成。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),上部結(jié)構(gòu)相對(duì)于下部基礎(chǔ)發(fā)生位移,摩擦擺支座允許這種位移發(fā)生,并通過滑動(dòng)界面摩擦消耗地震能量,從而減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。
具備自復(fù)位能力:可依靠上部結(jié)構(gòu)所承載的重力重新回到平衡位置。

裝配式結(jié)構(gòu)采用的的主要法規(guī)和主要標(biāo)準(zhǔn)(包括標(biāo)準(zhǔn)的名稱、編號(hào)、年號(hào)和版本號(hào))。裝配式結(jié)構(gòu)驗(yàn)收要求。準(zhǔn)備工作完成后,在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一指揮下,千斤頂頂升。準(zhǔn)穩(wěn)定裂縫----它的開度隨季節(jié)或某種因素呈周期性變化,長(zhǎng)度不變或變化緩慢,這種運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。自然條件:基本風(fēng)壓,地面粗糙度,基本雪壓,氣溫(必要時(shí)提供),抗震設(shè)防烈度等;總之,盆式橋建筑支座的布置原則是既要便于傳遞支座反力,又要使支座能充分適應(yīng)梁體的自由變形。總之,建筑支座的布置原則是既要便于傳遞支座反力,又要使支座能充分適應(yīng)梁體的自由變形。總之,我們?cè)谠O(shè)置橡膠支座時(shí),要考慮實(shí)際情況的不同,不可盲目亂來,以免造成嚴(yán)重后果。
隔震橡膠支座:通過分層橡膠與鋼板粘合形成的疊層結(jié)構(gòu),延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)自振周期并消耗地震能量。實(shí)踐證實(shí)(如1994年洛杉磯地震、1995年日本阪神地震),采用此類支座的建筑(如USC大學(xué)醫(yī)院)在地震中保持功能完好,內(nèi)部設(shè)備僅受表面損傷。
周期性維護(hù)是保障橡膠支座長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施,不同類型的橡膠支座需要根據(jù)其特點(diǎn)和使用環(huán)境制定相應(yīng)的維護(hù)計(jì)劃。
隔震體系雖需增加隔震層(含支座、連接構(gòu)件)造價(jià)(約增加 30~50 元 /㎡),但可通過兩大途徑抵消:上部結(jié)構(gòu)設(shè)防降級(jí):隔震后上部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度可降低 1 度(如從 8 度降至 7 度),構(gòu)件截面(梁、柱、墻)可減小 10%~15%;配筋量減少:地震作用降低 60%~80%,上部結(jié)構(gòu)配筋率可降低 15%~20%(如框架梁配筋率從 1.2% 降至 1.0%)。最終,隔震建筑總造價(jià)與同類非隔震建筑基本持平,部分大跨度建筑甚至略有降低(約 2%~3%)。
橡膠支座之所以被廣泛采用,是因?yàn)橄鹉z支座具有:構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、加工制作容易、可定型生產(chǎn);用鋼量少、成本低;其橡膠彈性能消減上下部結(jié)構(gòu)所受的動(dòng)力,吸收部分振動(dòng),可減振、抗震;可改善墩臺(tái)受力情況;能有效地分布水平力,適用于任意方向變形(寬橋、曲線橋、斜橋);安裝及更換方便等優(yōu)點(diǎn)。
橡膠隔震支座是由疊層橡膠鋼板組成,橡膠片和鋼板按照嚴(yán)格的工藝條件生產(chǎn)加工,橡膠和鋼板粘結(jié)的非常緊密,隔震橡膠支座四周還有一層1CM厚的橡膠保護(hù)層,防止陽光、水和空氣進(jìn)入支座內(nèi)部,并且隔震支座的工作位置是在隔震層,周圍一般不會(huì)有陽光照射。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和工程調(diào)查,隔震橡膠支座的抗老化性能超過80年。我國(guó)一般建筑的設(shè)計(jì)使用周期為50年。
橡膠支座施工完成后維護(hù)工作及其他功能部件的介紹橡膠支座安裝完畢后,如果發(fā)現(xiàn)以下情況,應(yīng)該及時(shí)做出調(diào)整:個(gè)別支座落空,出現(xiàn)不均勻受力支座發(fā)生較大的初始剪切變形,造成支座偏壓嚴(yán)重,局部受壓,側(cè)面鼓出異常,而局部落空調(diào)整方法一般用千斤頂頂起梁端,在支座上下表面鋪涂一層水泥砂漿。
四氟滑板式橡膠支座:在普通支座頂部粘附一層聚四氟乙烯板,利用其低摩擦系數(shù)與梁底不銹鋼板相對(duì)滑動(dòng),屬于活動(dòng)支座,適用于位移量較大的情況。
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