一般來說,隔震建筑隔震層的抗拉能力比較薄弱,根據剪切型結構的特點,為了保證隔震結構的穩定性,確保隔震結構的抗傾覆能力及地震時有效防止上部結構與隔震層之間的脫離,應對隔震結構的高寬比加以控制。隔震結構的高寬比應滿足下表的要求。當高寬比不滿足要求時,應進行罕遇地震下的抗傾覆驗算。同時還應對非地震作用的水平荷載(如風荷載)加以限制,一般應控制非地震作用的水平荷載不超過結構總重力的10%。這樣做也可以有效保證隔震建筑的舒適性。
板式支座應用范圍:目前主要普遍應用于跨徑在6米至20米之間的中小跨徑鋼筋混凝土、預應力混凝土及鋼橋。其最大設計支承反力已能達到相當高的水平。
隔震裝置四項基本特性(確保減震效果):水平剛度低:使結構自振周期遠離場地地震周期(通常延長至 2-3s),避免共振;豎向剛度高:承受上部結構豎向荷載,壓縮變形≤橡膠厚度的 15%;大水平變形能力:剪切應變≥250%,適應強震下的水平位移;足夠阻尼比:通過橡膠內摩擦或鉛芯(LRB 支座)耗散地震能量,阻尼比≥5%。
FPS摩擦擺支座是一種有效的結構隔震裝置,能夠顯著提高建筑物和橋梁在地震時的抗震性能,保護人們的生命和財產安全。
按技術性能可以分為:A.支座豎向轉角≥40′;豎向承載力1000-50000KN共分28級,非滑移表面的水平承載力為豎向的10%;摩擦系數:常溫型μ≤0.04;耐寒型μ≤0.06盆式橡膠支座壓縮變形值不得大于支座總高度的2%,盆環的徑向變形不得大于盆環外徑的0.5‰其中固定式非滑移方向的水平承載力均不小于支座堅向承載力的10%。
橡膠支座的技術發展伴隨著持續深入的科學研究。為系統掌握其力學性能,1979-1981年間,鐵道部科學研究院對160塊不同規格、形狀系數和膠層厚度的支座進行了全面的試驗研究,項目于1982年9月通過部級技術鑒定,為規范制定和工程應用提供了堅實基礎。
公路建筑矩形普通氯丁橡膠支座:短邊尺寸為:2600MM,長邊為400MM,厚度48MM,表示為:GJZ26040047(CR)板式支座按膠種適用溫度分類如下:A、氯丁橡膠:適用溫度+60℃∽-25℃天然橡膠:適用溫度+60℃∽-40℃三元乙丙橡膠:適用溫度+60℃∽-45℃公路建筑矩形普通氯丁橡膠支座,短邊尺寸為550MM,長邊尺寸為400MM,厚度為50MM,表示為GJZ550×400×50(CR)。
隔震效果良好:具有類似于橡膠隔震支座的隔震效果,能有效延長結構自振周期,減少地震能量向上部結構的傳遞,避免下部墩柱在地震作用下發生塑性破壞。

對于有芯型橡膠支座,屈服后水平剛度應根據R=100%,F=0.2HZ試驗的第3條滯回曲線按下式確定:KPY=0.5(Q+-Q-)/(U+-U-)+︱(QY+-QY-)/(UY+-UY-)︱式中:KPY―建筑橡膠支座(有芯型)屈服后水平剛度,UY+―正方向屈服位移,UY-―負方向屈服位移,QY+一與相應的水平剪力,QY-―與?—相應的水平剪力橡膠支座的屈服后水平剛度(有芯型)等效黏滯阻尼比被試橡膠支座的等效黏滯阻尼比按下式計算,ζEQ=W/(2πQ+U+)(或ζEQ=W/[2πKEQ(U+)2]式中:ζEQ-建筑橡膠支座等效粘滯阻尼比,W-滯回曲線所圍面積水平性能\水平極限變形能力.當橡膠支座在產品的設計壓應力的作用下,水平緩慢或分級加載,繪出水平荷載和水平位移曲線,同時觀察橡膠支座匹周表現,當橡膠支座外觀出現明顯異常或試驗曲線異常時,視為破產品的耐久性能應按表8規定進行。
四氟板式橡膠支座是板式橡膠支座的改進型,主要用作活動支座,適用于跨度大于30米的大跨度建筑簡支梁連續板橋和多跨連續梁橋。其表面設置的聚四氟乙烯板具有極低的摩擦系數,便于梁體滑動。
隔震思想源遠流長,其歷史可以追溯到1406年開始修建的故宮建筑群。現代隔震概念則由日本學者河合浩藏于1881年首次提出。1936年,法國巴黎郊區的一座鐵路橋開始使用橡膠支座,標志著橡膠支座技術在工程實踐中的初步應用。第二次世界大戰后,英國、德國、美國、日本等國家相繼推廣應用板式橡膠支座技術,并在1958年積累了豐富的使用經驗。
具體來說,建筑摩擦擺減隔震支座主要由鋼板、摩擦材料和支承面板等組成。在地震等自然災害發生時,它可以通過摩擦材料的摩擦力作用,將結構的位移轉化為能夠消耗地震能量的熱量,從而達到減震的效果。同時,這種支座還可以使結構在地震等災害發生時,迅速調整自身的振動狀態,縮短回復時間,提高建筑的安全性。
隔震系統設計關鍵技術:隔震層位置選擇隔震層位置選擇是隔震工程設計的首要決策,結構專業可在建筑方案階段參與并發揮重要作用。該選擇不僅影響結構自身設計,還對建筑、設備等相關專業產生深遠影響,直接關聯工程造價與技術難度,需綜合多方面因素全面論證后確定。
盆式橡膠支座中的固定拉壓支座,用于承受上拔反力(如斜拉橋、懸挑結構),施工核心要點:結構組成:支座中心穿設預應力鋼筋,鋼筋外側在支座高度范圍內設置套管,形成軟墊緩沖層;預加應力:預應力鋼筋需按1.2 倍設計上拔力預張拉,避免因錨桿伸長導致支座與上下結構脫開,確保抗拉可靠性。
變形協調能力強:通過橡膠層的彈性變形與剪切變形,可適應上部結構的轉動及溫度伸縮變形,增強梁與橋墩的水平向聯結,使活動墩共同受力,減小固定墩承受的荷載,提升結構整體抗震性能。
材料標準:橡膠、聚四氟乙烯板、不銹鋼板、鋼件等所有部件的用料必須符合嚴格的質量要求。

國內:2012-2020 年橡膠支座需求年均增長 8%-10%,主要驅動力為地震高發區公共建筑隔震改造(如云南、四川)及高速鐵路建設(可調高支座需求增加)。
根據公路建筑板式橡膠支座的結構型式分類如下:普通板式橡膠支座、矩形普通板式橡膠支座(GJZ系列)、圓形普通板式橡膠支座(GYZ系列)、板式橡膠支座圓形四氟板式橡膠支座(GYZF4系列、球冠圓板式橡膠支座(TCYB系列))聚四氟乙烯板式橡膠支座、矩形四氟板式橡膠支座(GJZF4系列)、球冠四氟板式橡膠支座(TCYBF4系列)由于板式支座本身具有足夠的豎向剛度,可以滿足較大垂直荷載,并具有良好的彈性以適應梁端的轉動。
板式橡膠支座承壓后側面波紋狀凹凸現象由于板式橡膠支座是由多層橡膠與多層鋼板交替平行疊置并通過硫化工藝相互粘連制成,橡膠層的厚度和鋼板的厚度由板式橡膠支座的規格及形狀系數確定,板式橡膠支座的單層橡膠厚度大致分為:5㎜、8㎜、11㎜、15㎜、18㎜,板式橡膠支座的單層鋼板厚度大致分為:2㎜、3㎜、4㎜、5㎜。
摩擦擺隔振支座在高層建筑、橋梁和其他建筑結構中廣泛應用,可以有效地降低地震對建筑結構的影響,保護人民生命和財產安全。然而,這種支座也有一些局限性,例如需要定期對摩擦材料進行更換和維護,對材料的質量要求也比較高。
減隔震摩擦擺支座(也稱為FPS摩擦擺支座)是一種特殊的減隔震裝置,它利用鐘擺原理和滑動界面摩擦來消耗地震能量,進而實現減震和隔震的功能。
采用減隔震組合技術,在建筑中加入旋轉摩擦阻尼器以滿足由EEDP進行減隔震設計的建筑的實際地震需求。對旋轉摩擦阻尼器的結構形式及工作原理、荷載-位移關系、耗能的穩定性進行了介紹。結合旋轉摩擦阻尼器滯回曲線的特點,將其與彈簧結合能夠得到彈塑性雙折線模型,就這一組合在高速鐵路建筑中的應用形式進行了簡要探討。
外隔震橡膠技術的開發應用實例表明,該體系在保證安全的同時,也能在一定程度上平衡建筑結構成本的增減,為相關工程設計提供了可靠依據。
主動隔震技術的發展還有新型隔震材料的研究。高阻尼隔震橡膠、記憶合金阻尼材料、粒子摩擦減震材料、磁敏材料、壓電材料等新型隔震材料的研究,也將是未來隔震技術研究的一個重點方向。主動隔震控制和被動隔震控制各有優點,而且不能相互替代。將二者結合使用,將會克服單獨使用的局限性。因此,主、被動控制的復合交叉運用為今后隔震技術的發展提供了新的思路。

普通板式橡膠支座在垂直方向具有足夠剛度,保證在豎向荷載作用下產生較小壓縮變形,一般要求最大壓縮變形不得超過橡膠厚度的15%。這類支座包括公路板式橡膠支座和圓形球冠板式橡膠支座,能夠適應各種高架橋坡梁、斜交梁及曲梁等特殊結構需求。
高阻尼橡膠支座(HDR)采用了特殊的改性橡膠材料,這種材料賦予了支座較高的阻尼性能,阻尼比≥10%。此外,它在耐老化性能方面表現卓越,經過 10 年的使用,其硬度變化≤10IRHD,這意味著在長期的使用過程中,高阻尼橡膠支座能夠始終保持穩定的性能。由于其出色的耐老化性能,特別適合在高溫高濕等惡劣環境地區的建筑中使用,如南方沿海城市,能夠有效抵御當地復雜氣候條件對支座性能的影響,確保建筑的抗震安全 。
壓剪承載力定義為橡膠支座在特定水平變形下的豎向承載能力。在10-15MPa豎向壓應力作用下,規范通常要求支座極限水平剪切變形達到350%時,仍不出現壓剪破壞,這確保了支座在大震下的安全性。
工程中固定支座的布置需遵循明確原則:坡道段工程中,固定支座設于較低一端;車站附近工程中,固定支座設于靠近車站一端;區間平道段工程中,固定支座設于重車方向前端;當布置要求出現重疊時,優先滿足坡道段布置規則;特殊工況下,嚴禁將相鄰兩孔的固定支座設置于同一橋墩。
板式橡膠支座是靠橡膠的剪切變形來適應建筑板式橡膠支座是靠橡膠的剪切變形來適應建筑伸縮位移的需要,因此它應用在有較大伸縮位移要求的建筑上就有一定困難,一般只適用于中小跨徑的簡支梁橋,因此有必要在普通板式橡膠支座的表面粘貼一層聚四氟乙烯板,制成四氟板式橡膠支座,作為建筑活動支座使用,同時也可以用作頂推法施工建筑的滑塊。
減隔震摩擦擺支座的另一個重要機制是通過球面擺動來延長結構的自振周期。由于擺的質量相對較大且運動路徑較長,其自振周期通常大于建筑物的自振周期。這種延長周期的效果使得建筑物在地震中能夠更好地適應地震波的頻率變化,減小了地震對建筑物的破壞作用。
公路建筑盆式橡膠支座克服了以我們以往板式橡膠支座的一些缺點,其主要產品構造特點有二:一是將橡膠塊放置于凹型的鋼盆內,使橡膠處于有側限受壓狀態,大大提高了支座的承載力;其二是利用嵌放在金屬盆頂面的填充聚四氟乙烯板與不銹鋼板相對摩擦系數小的特性,保證了活動支座能滿足梁水平移動的要求。
在實際應用中,摩擦擺支座已在建筑、橋梁等工程中得到了成功應用。它能減小傳遞到結構中的側向力和水平振動,使結構在地震下免受破壞。例如在橋梁正常運行時,它具有與普通支座相同的功能;而當地震來臨時,剪力螺栓剪斷,通過圓弧面之間的相對滑動,利用鐘擺原理和重力做功,將地震動能轉化為勢能,實現阻尼功效,同時有效延長結構自振周期,避免橋梁下部墩柱在地震作用下發生塑性破壞,并且在震后在上部結構自重作用下可實現自恢復。
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