固定型支座能夠同時(shí)傳遞豎向力和水平力,允許上部結(jié)構(gòu)在支座處自由轉(zhuǎn)動(dòng)但限制水平移動(dòng);活動(dòng)型支座則主要傳遞豎向力,上部結(jié)構(gòu)在支座處既能自由轉(zhuǎn)動(dòng)又能水平移動(dòng),這種差異化設(shè)計(jì)滿足了不同結(jié)構(gòu)形式的受力需求。
天然橡膠支座(LNR):由多層橡膠夾著鋼板構(gòu)成,具有低水平剛度和高豎向剛度,適用于一般結(jié)構(gòu)和重要結(jié)構(gòu)。
常規(guī)驗(yàn)收:檢測(cè)支座高程(偏差≤±3mm)、相鄰支座高程差(≤5mm)、水平位置(偏差≤10mm);剪切變形檢查:橋面鋪裝前(宜選擇年平均氣溫時(shí)段),用千斤頂輕微頂起梁端(頂起高度≤10mm),檢查支座剪切變形 —— 若支座自動(dòng)復(fù)位,說(shuō)明變形可逆;若無(wú)法復(fù)位(殘余變形≥5mm),需更換支座;縫隙處理:上預(yù)埋鋼板作為底模時(shí),連接板與模板縫隙、梁底模板接縫需用膠帶粘貼密封,梁模板邊緣加鋼管支撐(間距≤500mm),避免混凝土澆筑時(shí)漏漿;隔震支座上柱梁底模采用定型專用模板,確保與支座貼合緊密。
耐久性與老化問(wèn)題:板式橡膠支座的使用壽命(老化問(wèn)題) 是工程界關(guān)注的焦點(diǎn)。其壽命主要受橡膠材料、生產(chǎn)工藝及使用環(huán)境影響。在氣候炎熱地區(qū),應(yīng)注重其抗熱氧老化性能;在寒冷地區(qū),則需關(guān)注其低溫脆性。優(yōu)質(zhì)的配方和穩(wěn)定的硫化工藝是保證支座長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年使用壽命的基礎(chǔ)。
橡膠硬度對(duì)支座抗壓彈性模量的影響系數(shù)β為1(HS60):1.3(HS70):0.7(HS50)3.板式橡膠支座的剪切模量G=1.1MPA.橡膠硬度的支座剪切模量的影響系數(shù)λ為1(HS60〕:1.4(HS70〕:0.6(HS50〕決速加載時(shí)剪切模量的提高系數(shù)ξ=1.5。
抗扭優(yōu)化:鉛芯支座優(yōu)先布置在隔震層外圍,通過(guò)合理調(diào)整其位置控制結(jié)構(gòu)偏心率,提升隔震結(jié)構(gòu)抗扭性能;
建筑橡膠支座應(yīng)該如何養(yǎng)護(hù):支座的各部分應(yīng)該保持完整,并且應(yīng)該及時(shí)清掃雜物,防止冰雪的洗禮,另外要讓支座遠(yuǎn)離油脂,防止橡膠老化;梁的承壓點(diǎn)不均勻,這樣支座出現(xiàn)脫空現(xiàn)象或者壓縮變形這樣應(yīng)該及時(shí)調(diào)整;對(duì)于滑動(dòng)支座應(yīng)該做好防滑處理,尤其要保護(hù)好防塵罩,一些滑動(dòng)接觸面應(yīng)該定期注入新的硅脂油。
建筑隔震橡膠支座分為有芯型與普通型兩類,安裝連接方式為:下支墩生根于下層框架柱,其頂面預(yù)埋帶錨筋及螺栓套筒的下預(yù)埋板,支座通過(guò)高強(qiáng)螺栓與下預(yù)埋板固定;上支墩的預(yù)埋螺栓套筒則通過(guò)高強(qiáng)螺栓直接連接支座上連接板,形成穩(wěn)定的傳力體系。

精確放樣與定位:支座墊石的位置放樣通常以蓋梁中心線為基準(zhǔn),向兩側(cè)進(jìn)行。通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出蓋梁中心線至各墊石中心的距離,從而準(zhǔn)確定出墊石中心點(diǎn)。在隔震支座安裝階段,必須對(duì)支墩(柱)頂面、支座頂面的水平度、支座中心的平面位置和標(biāo)高進(jìn)行全程觀測(cè)并詳細(xì)記錄。
隔震層設(shè)置在地下室以上,上部結(jié)構(gòu)以下(圖。這也是筆者自己偏愛(ài)的。上、下兩個(gè)完整的剛體,中間是柔性的隔震層,結(jié)構(gòu)概念清晰明確,隔震構(gòu)造比較容易實(shí)現(xiàn)并保持功能,當(dāng)然到達(dá)地下室的電梯和樓梯還是要小小麻煩一下。電梯井筒多采用從隔震層以上下掛,如果是多層地下室,下掛的高度可能會(huì)達(dá)到十幾米,如在建的北京新機(jī)場(chǎng)。為避免過(guò)大的下掛難度,也有在電梯井筒體下面設(shè)置橡膠支座或滑板支座的,僅考慮其豎向承載作用和可變形能力。樓梯需要在隔震層相應(yīng)的位置結(jié)構(gòu)分?jǐn)啵菀缀雎缘氖牵鄳?yīng)的扶手欄桿也需要分?jǐn)唷?/p>
抗震與隔震性能分析能量傳遞與評(píng)價(jià):通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)振動(dòng)過(guò)程中輸入各部分的功率流,可以量化傳遞至橋墩的振動(dòng)能量,從而科學(xué)評(píng)價(jià)不同支座參數(shù)對(duì)橋梁整體抗震性能的影響效果。
一般來(lái)說(shuō)公路建筑支座使反力明確地作用到墩臺(tái)的指定位置,并將集中反力擴(kuò)散到一個(gè)足夠大的面積上,以保證墩臺(tái)工作的安全可靠;保證橋跨結(jié)構(gòu)在支點(diǎn)按計(jì)算式所規(guī)定的條件變形;保證橋跨結(jié)構(gòu)在墩臺(tái)上的位置充分固定,不至滑落建筑板式橡膠支座按固定與否分類可以分為固定支座及活動(dòng)支座,對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)而言,好使梁的下弦在制動(dòng)力的作用下受壓,并能抵消一部分豎向荷載下弦產(chǎn)生的拉力;對(duì)橋墩而言,好讓制動(dòng)力的作用方向指向橋墩中心,并使橋墩頂混凝土或漿砌片石受壓,在制動(dòng)力作用下受壓而不是受拉。
劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn):依據(jù)行業(yè)通行的劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),建筑支座的劣化程度通常被劃分為數(shù)個(gè)明確的等級(jí),以便于日常檢查、維護(hù)與管理決策。
在現(xiàn)代建筑抗震領(lǐng)域,隔震技術(shù)憑借其獨(dú)特的力學(xué)機(jī)制,為建筑結(jié)構(gòu)在地震中的安全提供了可靠保障。其核心思路是在建筑基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間巧妙設(shè)置柔性隔震層,這一設(shè)計(jì)宛如為建筑安裝了一個(gè)強(qiáng)大的 “緩沖墊”。其中,橡膠支座是隔震層的關(guān)鍵部件,通過(guò)自身的彈性變形來(lái)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期。通常情況下,普通建筑結(jié)構(gòu)的自振周期較短,而設(shè)置橡膠支座后,結(jié)構(gòu)自振周期可延長(zhǎng)至 2 - 3 秒。這樣一來(lái),地震能量在傳遞過(guò)程中,由于周期的改變,難以與建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振,從而有效減少了地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞 。
橡膠支座應(yīng)用史:1936 年法國(guó)巴黎郊區(qū)的鐵路橋首次采用橡膠支座,二戰(zhàn)后英、德、美、日等國(guó)逐步推廣板式橡膠支座,直至 1958 年積累了廣泛的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),隔震橡膠支座逐漸成為主流隔震構(gòu)件。
減隔震摩擦擺支座的另一個(gè)重要機(jī)制是通過(guò)球面擺動(dòng)來(lái)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期。由于擺的質(zhì)量相對(duì)較大且運(yùn)動(dòng)路徑較長(zhǎng),其自振周期通常大于建筑物的自振周期。這種延長(zhǎng)周期的效果使得建筑物在地震中能夠更好地適應(yīng)地震波的頻率變化,減小了地震對(duì)建筑物的破壞作用。

摩擦擺支座在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中也必不可少,能夠有效地降低建筑結(jié)構(gòu)的自然頻率,并提高其抗震性能。
橡膠支座的核心性能與結(jié)構(gòu)特點(diǎn):建筑隔震橡膠支座由多層橡膠與鋼板疊加制成,具備獨(dú)特的力學(xué)性能:豎向荷載作用下,鋼板對(duì)橡膠形成約束,大幅限制橫向變形,賦予支座優(yōu)異的抗壓能力;水平方向則保留充足變形空間,地震發(fā)生時(shí)可有效隔離水平地震動(dòng)分量。同時(shí),優(yōu)質(zhì)隔震橡膠支座需滿足嚴(yán)格性能指標(biāo):水平變形達(dá) 250% 時(shí)仍不影響使用,豎向承載力可穩(wěn)定支撐建筑物,隔震層具備可靠的彈性復(fù)位功能,能在多次地震中實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)復(fù)位,這一優(yōu)勢(shì)是沖突滑移隔震系統(tǒng)無(wú)法比擬的。
橡膠的彈性還能消減上下部結(jié)構(gòu)所受的動(dòng)力作用,這對(duì)于抗震也十分有利。橡膠的彈性模量與橡膠的硬度與溫度有關(guān)。橡膠墊隔震的樓房住宅正面臨越來(lái)越大的需求。橡膠隔震墊在正常使用和維護(hù)下,壽命可達(dá)80~100年以上,可以與建筑壽命保持同步。橡膠隔震支座安裝好后,應(yīng)立即采取措施保護(hù),防止意外損傷。橡膠隔震支座安裝施工技術(shù)橡膠隔震支座安裝注意事項(xiàng)橡膠隔震支座保護(hù)護(hù)角隔震支墩橡膠隔震支座存放、安裝處,不得堆放易燃易爆物品;橡膠隔震支座的研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)橡膠隔震支座地表面清潔、無(wú)油污、泥沙、破損等;橡膠隔震支座更換施工技術(shù)橡膠隔震支座及下預(yù)埋板地中心標(biāo)志齊全、清晰;橡膠隔震支座進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須進(jìn)行驗(yàn)收。
隔震層設(shè)計(jì):采用隔震橡膠支座(包括鉛芯橡膠支座)的建筑,其穿過(guò)隔震層的所有豎向通道(如樓梯、電梯、管道井)均應(yīng)在隔震層處設(shè)置貫通的水平縫隙,縫隙高度應(yīng)不小于20mm,并使用可靠的柔性材料填充,以保證隔震層在地震時(shí)能夠自由變形。
在上部主體結(jié)構(gòu)施工階段,每完成一個(gè)結(jié)構(gòu)層(如一層樓板),應(yīng)對(duì)橡膠隔震支座的豎向變形進(jìn)行一次系統(tǒng)觀測(cè)與記錄。
橡膠支座種類繁多,在公路建筑、鐵路建筑及建筑隔震等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,需根據(jù)具體工程條件進(jìn)行選擇。
FPS摩擦擺支座是一種有效的結(jié)構(gòu)隔震裝置,能夠顯著提高建筑物和橋梁在地震時(shí)的抗震性能,保護(hù)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
在隔震支座設(shè)計(jì)階段,應(yīng)重視控制相鄰支座的豎向剛度差異與荷載分布差異,通過(guò)簡(jiǎn)化計(jì)算手段控制支座間的豎向變形差值,以降低結(jié)構(gòu)局部?jī)A覆風(fēng)險(xiǎn)。

HDR-350×400-H/8-e150,表示:縱橋向尺寸為350mm、橫橋向尺寸為400mm,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角為0.008rad(橡膠設(shè)計(jì)剪切模量0.64MPa),主滑移方向設(shè)計(jì)位移量為±150mm的HDR矩形滑動(dòng)型高阻尼隔震橡膠支座;省略型號(hào)表示為:UUHDR-350×400-H-e150UU。
隔震技術(shù)是通過(guò)在上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層,以避開(kāi)地震對(duì)建筑物的能量輸入。近年來(lái)發(fā)明了種類繁多的隔震裝置,按其原理不同可分為彈性支承與滑動(dòng)支承兩大類。彈性支承類隔震裝置主要有鉛芯橡膠隔震支座,夾層橡膠隔震支座和高阻尼橡膠隔震支座等,一般采用橡膠為柔性材料,地震時(shí)柔性材料發(fā)生較大水平變形,阻止了攜帶主要能量的高頻地震波向上部結(jié)構(gòu)傳遞,上部結(jié)構(gòu)所受地震作用顯著減小。而滑動(dòng)支承類隔震裝置內(nèi)部有一滑動(dòng)界面,當(dāng)?shù)卣鹨鸬膽T性力大于大靜摩擦力時(shí),上部結(jié)構(gòu)即可在隔震裝置的滑動(dòng)界面上產(chǎn)生滑動(dòng),這樣可以避免劇烈的地表運(yùn)動(dòng)傳至上部結(jié)構(gòu),常見(jiàn)的有水平摩擦滑動(dòng)隔震支座、滾動(dòng)隔震裝置和摩擦擺隔震支座。
盆式橡膠支座:通過(guò)密閉于鋼盆內(nèi)的橡膠塊承受壓力,利用盆環(huán)與中間鋼板間的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平位移。其承載力高、轉(zhuǎn)動(dòng)性能佳,適用于大跨度橋梁。安裝時(shí)需注意焊接操作防止燒壞混凝土,錨固螺栓外露高度應(yīng)不大于螺母厚度。
連接構(gòu)造要求:隔震支座與上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置可靠連接,能夠傳遞罕遇地震下的最大水平剪力。對(duì)于砌體結(jié)構(gòu),支座間距不宜大于2.0米,并應(yīng)做好外露鋼構(gòu)件的防銹處理。
FPS摩擦擺支座是一種有效的結(jié)構(gòu)隔震裝置,能夠顯著提高建筑物和橋梁在地震時(shí)的抗震性能,保護(hù)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
隔震支座作為建筑與橋梁工程抗震體系的核心構(gòu)件,其性能設(shè)計(jì)、施工安裝與運(yùn)維管理直接影響工程抗震安全性,尤其在中高烈度地震區(qū)域,隔震支座的合理應(yīng)用對(duì)突破建筑高度限制、提升土地利用效率具有重要意義。本文結(jié)合工程實(shí)踐,系統(tǒng)梳理各類隔震支座的特性、施工要點(diǎn)、使用壽命及隔震技術(shù)應(yīng)用效益,為工程技術(shù)應(yīng)用提供參考。
待下支墩混凝土達(dá)到75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,將預(yù)埋件螺孔清理干凈,涂上黃油。用高強(qiáng)螺栓將下連接板牢固地與下預(yù)埋板連接。高強(qiáng)螺栓的擰緊過(guò)程應(yīng)分為初擰、復(fù)擰、終擰三個(gè)階段,并在同一天完成。螺栓連接時(shí),嚴(yán)禁用錘敲打等破壞方法強(qiáng)行穿入螺栓,另外要保持構(gòu)件摩擦面的干燥,嚴(yán)禁雨中作業(yè)。橡膠隔震支座上連接板上的螺栓孔以及吊裝螺孔用膩?zhàn)臃舛拢ㄆ健?/p>
橡膠支座技術(shù)的創(chuàng)新與規(guī)范應(yīng)用是提升工程抗震性能的核心路徑,需從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工安裝、參數(shù)計(jì)算全流程嚴(yán)格把控。未來(lái)需持續(xù)深化隔震設(shè)計(jì)理論與支座材料性能研究,優(yōu)化施工工藝與質(zhì)量管控體系,為建筑與橋梁工程的安全穩(wěn)定提供更堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
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