建筑结构隔震橡胶支座.pdf

文章编号:1009-9441(2013)05-0036-03
建筑结莉隔震橡胶支座
口口申海洋(山西建筑职业技术学院,山西太原030006)
摘要:建筑隔震橡胶支座具有支承、复位、阻尼、耐久等性和复位能力,从而提高建筑物的抗震能力。这种橡
能,在竖向与水平地震作用下能保持稳定,且具有隔震减震胶隔震支座体系在技术上已经基本成熟,应用方便,
功能,可减小地震作用对上部结枘的影响,其经济效益明显,在建筑耗能减震领域前景广岡。
应用前景广泛。
关键词:隔震榱胶支座;基本特性;制造工艺;安装
1隔震橡胶支座的基本特性
中图分类号:TU352.1;TQ336.4文献标识码:B
橡胶支座是由若干层薄橡胶板和若干层薄钢板
交替叠合,经高温、高压硫化而成。目前工程中使用
在雅安地震中,距震中区10km处的芦山县皴的大部分为扁圆柱体形状,如图1所示。
地震烈度为8~9度之间,该地区抗震设防烈度为
连接螺栓孔
7度,很多建筑遭受到不同程度的破坏,而芦山县人
民医院新建成的门诊综合楼却几乎完好无损。该建
筑为框架结构,设计抗震设防烈度为7度,为澳门特
别行政区援建项目。震后整个建筑的梁、柱、板等结
构构件基本无损,建筑外立面不仅墙面没有开裂,而
内部橡胶
内部薄板
铅心
且连瓷砖也几乎没有脱落,外窗玻璃也未震碎。也
就是说,该建筑在7级地震的作用下,不仅整体结构
图1橡胶支座构造
保持完好,而且内部装修、设备和外部装修完好无
隔震橡胶支座中橡胶层与夹层钢板紧密粘结,
损,在震后照常运转,为及时救治伤员发挥了很大的具有以下特性:
作用。究其原因,主要是采用了橡胶隔震支座,消耗1
竖向承载能力特性
了大部分的地震能量,才使得上部结构免遭震害。
橡胶支座能有效地支承上部结构,即使在发生
橡胶隔震支座的基本原理是通过在建筑物基础较大变形的情况下也能正常工作而不发生失稳破
与上部结构之间设置橡胶支座,使得地震作用下建坏。隔震橡胶支座中橡胶层与钢板层紧密粘结在一
筑物的自振周期能够延长,可使建筑物在地震作用起,上部结构自重及使用荷载产生的竖向力传到支
时的水平加速度降低50%-60%,从而减轻上部结座时,橡胶板产生横向变形,但同时要受到钢板层的
构的地震作用效应,达到减小震害的目的。通常的约東,使得橡胶层处于三向受力的状态,而钢板本身
儆法是在下部结构(基础)与上部结构(主体)之间又是一种不可压缩的材料,使得橡胶支座具有较强
设置隔震层来改变结构整体的动力特性。一般地震的竖向承载力和刚度。工程中常用的橡胶支座的竖
的振动周期大多在0.1~1s之问,隔震支座因为水向承载力一般在100MPa以上,考虑到轴压承载力
平刚度较小,可延长上部结构的振动周期至3s以安全系数,实际工程中其设计轴压应力在15MPa以
上,使建筑物因地震而产生的加速度反应大量减小,上,作为建筑物的竖向支承绝对安全。
从而达到保护建筑结构物的目的。在地震作用下,1.2水平隔震特性
橡胶片产生弹性变形,通过弹性位移吸收地震作用
橡胶支座具有一定的水平刚度和变形能力,通
力,隔震支座中的钢板层对橡胶层竖向变形起约束过水平错动,能延长整个结构体系的自振周期,削减
作用,使支座具有很高的竖向承载能力,同时又不影地震能量向上部结构的传递。建筑物在小震水平力
响橡胶的水平柔性,使得其有良好的水平变形能力作用时,橡胶支座的初始刚度就可以确保建筑物的
Research Application of Building Materials
万方数
安全;在中、强震水平力作用时,橡胶支座的橡胶层
2)内部胶层的厚度要均匀。
产生水平错动,同时产生内摩擦。随着支座水平变
3)胶层内部不能有气泡,否则会直接影响与
形的增大,水平刚度有所降低。橡胶支座具有的水钢板的粘合性。
平力学性能,能为橡胶支座在正常工作状态下提供2.3产品的制造工艺流程
必要的水平刚度,为上部结构的安全提供了保障
隔屡橡胶支座的制造工艺流程为:圆形胶片涂
地震发生时,橡胶支座的水平刚度降低,使得隔震层胶粘剂钢板→组装入模→模压硫化一→卸模→中孔灌
形成刚度薄弱层,产生较大变形,上部结构同时产生铅→测试一装联结板→检查→刷保护层→标志→出
的是平动,而不是普通建筑在地震作用下产生的摆
动和扭转效应,从而使得地震对上部结构的效应减3隔震橡胶支座的安装
1.3复位特性
3.1下埋板的安装
橡胶支座具有一定的水平弹性恢复能力,使隔
利用起重设备将预埋板吊运至设计部位;在可
震结构体系在地震中具有瞬时自动“复位”功能。调螺栓对应的位置放置垫块。根据所放轴线及控制
地震后,能使上部结构回到原来的状态,满足继续使线,调整下埋板位置,偏差须≯5m;调节可调螺
用的要求。
栓,使下埋板位于同一水平面,并且埋板水平度≯
.4久性
3%,水平度利用高精度水平尺在双向同时进行检
橡胶支座是隔震的关键部件,材料本身必须具查;用丈14mm的短钢筋将下埋板锚筋与基础竖
有良好的耐久性。橡胶支座的橡胶原料采用耐氧化向主筋焊接固定;在埋板固定竿固后,旋转可调螺
和耐疲劳的氯丁、天然橡胶或三元乙丙像胶,钢板采栓,取出垫块。将螺栓连接孔用胶带贴严实,防止混
用精轧不锈钢板,使之具有很好的耐老化性能和抗凝土进入。混凝土浇筑完毕,立即校核下理板的水
疲劳性能。一般民用建筑的设计基准期为50年,橡平度,如不满足要求需立即进行调整。
胶支座在合理使用、合理维护的情况下,其耐久性能3.2安装橡胶支座及上埋板
应至少大于建筑物的设计基准期。
混凝土浇筑48h后,用起重设备将橡胶支座本
2隔震橡胶支座的制造工艺
体吊到固定位置,按照厂吊点(连接板上预留的吊
装螺孔)安装吊具,严禁使用连接螺孔起吊,以免对
2.1材料的选择
连接螺孔造成损伤;用高强嫘栓将连接板牢固地与
根据隔震支座的使用要求,主体材料为性能较上、下预埋板连接,高强螺栓应对称拧紧,拧紧过程
好的天然橡胶,应满足以下几个方面的要求
分为初拧、复拧、终拧3个阶段,并在同一天完成
(1)橡胶材料的抗撕裂性要好,伸长率要大。
(2)橡胶层与钢板层的粘合性能要好。
4经济效益分析
3)厚度较大的隔震墊需长时间硫化,橡胶不4.1短期效益分析
能发生硫化返原现象。
据统计,公共类建筑物设防烈度每提高1度,将
(4)支座中心的铅棒纯度要高,可以提高橡胶增加造价20%左右,使用隔震技术将节约这部分投
支座早期的刚度,这样在水平位移下可以起到阻尼资。购置隔震装置的费用加上安装费用占总投资的
的作用。
5%左右。抗震规范規定,采用隔震设计可以降低烈
2.2橡胶支座的制造工艺
度,主体结构所承受的地震作用将减小,抗震等级也
制造工艺是隔震檄胶支座能够在工程中可靠工可能降低,这样结构构件的截面尺寸、构件的配筋等
作的关键。支座由多层橡胶与多层钢板叠层组合,也将减少,即混凝土和钢筋用量均随之减少,降低了
经各工艺程序制成,能够满足较高的力学性能要求。结构的造价。同时,在采用隔震支座降低烈度后,建
实际工程中对抗震隔震垫性能的要求高,故其工艺筑物的层数和髙度可能增加,带来直接的经济效益。
要求特別高,任何道工序不严謹,都会造成橡胶垫
据统计,非公共建筑在9度区采用隔震设