隨著工程需求升級(jí),未來(lái)可能出現(xiàn) “多級(jí)隔震”(如基礎(chǔ)隔震 + 樓層隔震)、“底盤上部分隔震”(適用于超高層建筑)等組合形式,核心挑戰(zhàn)在于:多隔震層剛度匹配,避免變形集中失衡;長(zhǎng)期性能穩(wěn)定性,需通過(guò)加速老化試驗(yàn)驗(yàn)證 50 年壽命。
水平變形能力是衡量隔震橡膠支座抗震性能的另一個(gè)重要指標(biāo)。通常要求設(shè)計(jì)剪切應(yīng)變達(dá)到 250%,這意味著支座能夠承受較大的水平變形。根據(jù)這一指標(biāo),位移量可以通過(guò)支座高度 ×2.5 來(lái)計(jì)算,以確保在地震發(fā)生時(shí),支座能夠通過(guò)自身的水平變形有效地吸收和分散地震能量。同時(shí),為了保證建筑結(jié)構(gòu)在地震后的正常使用,要求震后 24 小時(shí)內(nèi),支座的復(fù)位偏差≤5mm,確保建筑結(jié)構(gòu)能夠迅速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài),減少地震對(duì)建筑使用功能的影響 。
型號(hào)匹配:根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路建筑板式橡膠支座技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JT/T4-2004)等規(guī)范,選擇符合設(shè)計(jì)承載力(如GPZ(II)30SXF表示承載力30MN的雙向活動(dòng)盆式支座)及環(huán)境條件(如耐寒型)的產(chǎn)品。
板式橡膠支座:由多層橡膠片與加勁鋼板鑲嵌、粘合壓制而成,允許剪切模量為 1.0MPa,允許剪切角正切值 tanα≤0.7,在該范圍內(nèi)可保持穩(wěn)定使用性能;當(dāng)位移量較大時(shí),可通過(guò)在橡膠板頂面貼覆聚四氟乙烯板、梁底貼覆不銹鋼薄板,利用兩者低摩擦特性滿足大位移需求,即四氟乙烯橡膠支座。
橡膠支座技術(shù)的持續(xù)發(fā)展將為建筑與橋梁工程提供更加安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的支承解決方案,推動(dòng)工程建設(shè)質(zhì)量的整體提升。
盆式橡膠支座的安裝質(zhì)量直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命,因此在安裝過(guò)程中,每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作,確保安裝質(zhì)量達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)建筑支座型式多樣,主要包括簡(jiǎn)易支座、鋼支座、鋼筋混凝土支座、橡膠支座及特種支座(如減震支座、拉力支座等)。其中,橡膠支座因構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝便捷、成本低廉、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。橡膠支座主要分為板式橡膠支座、盆式橡膠支座和四氟滑板式橡膠支座:依靠橡膠層與加勁鋼板疊合結(jié)構(gòu)提供承壓與剪切變形能力,適用于小跨徑橋梁。
建筑隔震板式橡膠支座具備優(yōu)異的抗震性能: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;其隔震層具有可靠的彈性復(fù)位功能,能在多次地震中實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)復(fù)位,該特性為沖突滑移隔震系統(tǒng)所不具備。

高阻尼橡膠支座(HDR):通過(guò)特殊配方和工藝處理,使橡膠本身具有較高阻尼性能,無(wú)需額外添加鉛芯。
在極端氣候條件下遭遇地震等意外荷載時(shí),橡膠支座可能面臨溫度應(yīng)力與地震力的疊加作用。雖然現(xiàn)有的板式橡膠支座和盆式橡膠支座能夠適應(yīng)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn),但對(duì)于多重作用力的疊加效應(yīng),其適應(yīng)能力仍然存在一定局限性。
耐久性好:質(zhì)量中心和剛度中心重合,消除結(jié)構(gòu)因質(zhì)心和剛心偏心而導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)影響;構(gòu)造簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,在無(wú)維護(hù)保養(yǎng)條件下使用年限可與建筑物相同;耐高溫,力學(xué)性能受周圍環(huán)境溫度影響小。
隔震支座安裝流程:先將隔震支座與下部構(gòu)架固定牢固,再將上預(yù)埋鋼板放置于支座頂部,螺栓穿過(guò)支座連接鋼板的螺栓孔擰入套筒并擰緊;最后將伸入上支墩的預(yù)埋套筒、預(yù)埋錨筋與上部鋼筋網(wǎng)綁扎牢固,確保連接穩(wěn)定。
板式橡膠支座組裝及注意事項(xiàng):1.凡工廠配套提供的四氟滑板橡膠支座,應(yīng)進(jìn)行整體組裝;2.凡待組裝的零部件,應(yīng)有工廠質(zhì)檢部門的合格標(biāo)記;3.組裝時(shí),四氟滑板橡膠支座和不銹鋼表面應(yīng)用丙酮或酒精擦洗干凈后,注滿5201-2硅脂潤(rùn)滑油;4.支座外漏表面應(yīng)平整、美觀,組裝的四氟滑板橡膠支座的公差應(yīng)滿足設(shè)計(jì)紙要求,并用螺栓或短鋼筋臨時(shí)固定,鋼件表面部分,應(yīng)進(jìn)行有效防護(hù),同時(shí)應(yīng)標(biāo)明支座中心位置;5.板式橡膠支座應(yīng)設(shè)置防塵罩,構(gòu)造要便于拆裝。
FPS建筑摩擦擺支座(Friction Pendulum System,簡(jiǎn)稱FPS)是一種用于建筑物抗震設(shè)計(jì)的擺式隔震系統(tǒng)。它基于摩擦力和擺動(dòng)原理,旨在通過(guò)球面擺動(dòng)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)周期和滑動(dòng)界面摩擦消耗地震能量,從而實(shí)現(xiàn)隔震功能。
螺栓緊固:連接板上的螺栓應(yīng)分次擰緊或采用2人對(duì)擰,防止連接板與橡膠墊疊合不好而發(fā)生翹曲
進(jìn)行橡膠支座更換時(shí)要求的資源配置①勞動(dòng)力資源配置:指揮組3人、技術(shù)組4人、安全組5人、作業(yè)組20人主要施工設(shè)備及材料:YBD250-18扁、千斤頂12臺(tái)、高壓油管20根、共60MSYB-2油泵14臺(tái)、油箱5只、對(duì)講機(jī)6臺(tái)、游標(biāo)卡尺9把、各型鋼墊板及硅脂若干、耐高壓油若干、圓形板式橡膠支座(φ280MM,厚84MM)8個(gè)(施工過(guò)程中,不得封閉交通,但為安全起見(jiàn),可以限量通行;施工過(guò)程中,保證建筑任何部位不得有絲毫附加損壞;舊支座拆除和新支座安裝(安裝前涂滿硅脂),工序緊湊,時(shí)間不得超過(guò)3H;需要復(fù)位的舊支座必須拿出清理干凈,并涂滿硅脂后才能進(jìn)行復(fù)位,經(jīng)更換、復(fù)位后的支座,正交方向中線偏位不得大于2MM。

橡膠支座根據(jù)膠種特性,板式橡膠支座的適用溫度范圍分類如下: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℃
摩擦擺支座是一種利用鐘擺原理實(shí)現(xiàn)減隔震功能的支座,它通過(guò)滑動(dòng)界面摩擦消耗地震能量實(shí)現(xiàn)減震功能,通過(guò)球面擺動(dòng)延長(zhǎng)梁體運(yùn)動(dòng)周期實(shí)現(xiàn)隔震功能。
二、鉛芯抗震橡膠支座的優(yōu)點(diǎn)及主要性能要求抗震橡膠支座支座的優(yōu)點(diǎn):鉛芯抗震橡膠支座除了本身的抗震力學(xué)性能滿足抗震設(shè)計(jì)及使用要求外,還具備以下優(yōu)點(diǎn):一是鉛芯抗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)60~80年[1],期間的抗震力學(xué)性能不會(huì)發(fā)生明顯變化,也就是說(shuō)在60年之內(nèi)不會(huì)影響使用,可見(jiàn),與鉛芯物具有同等壽命。
板式橡膠支座在安裝時(shí),要求梁體底面和墩臺(tái)上的支承墊石頂面具有較高的平整度,這是保證支座均勻受力、正常工作的基礎(chǔ)條件。支座安裝前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求核對(duì)支座的型號(hào)、規(guī)格和技術(shù)參數(shù),確保選用正確。
隔震支座系統(tǒng):這是一個(gè)總稱,指設(shè)置于上部與下部結(jié)構(gòu)之間的全部隔震裝置,不僅包括隔震支座(如LRB、天然橡膠支座、高阻尼橡膠支座),還可能包含阻尼器、抗風(fēng)裝置和限位裝置等,共同構(gòu)成完整的隔震體系。
四氟滑板橡膠支座四氟滑板橡膠支座是板式橡膠支座的一種重要變體,它在普通支座基礎(chǔ)上增加了聚四氟乙烯滑板。
隔震橡膠支座作為建筑抗震的關(guān)鍵防線,根據(jù)其構(gòu)造和材料的不同,主要分為天然橡膠支座(LNR)、鉛芯橡膠支座(LRB)和高阻尼橡膠支座(HDR)三種類型,它們各自具有獨(dú)特的性能特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。
多個(gè)實(shí)際地震案例充分證明了橡膠支座的抗震有效性:實(shí)例一:在某7級(jí)地震中,采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的多數(shù)醫(yī)院建筑遭到嚴(yán)重破壞而無(wú)法正常使用,而采用隔震技術(shù)的醫(yī)院建筑在地震中保持完好,成為重要的救災(zāi)中心,為震后救援工作提供了關(guān)鍵支撐。實(shí)例二:在某9.0級(jí)特大地震中,位于震中區(qū)域的隔震建筑均保持結(jié)構(gòu)完好,室內(nèi)設(shè)施和設(shè)備甚至沒(méi)有出現(xiàn)明顯移位,其中還包括超過(guò)100米的高層隔震建筑,充分驗(yàn)證了隔震技術(shù)的可靠性。

橋面與橋墩通過(guò)支座實(shí)現(xiàn)分離式連接,不同類型支座對(duì)應(yīng)不同的位移權(quán)限:中間橋墩的三角形支座允許橋面自由旋轉(zhuǎn)但限制移動(dòng),兩邊橋墩的圓形支座則同時(shí)允許自由旋轉(zhuǎn)和左右移動(dòng),通過(guò)合理布局適應(yīng)橋梁的溫度變形與地震位移需求。
安裝時(shí)需特別注意四氟板表面的清潔處理,儲(chǔ)脂槽應(yīng)充分填充硅脂。同時(shí),配套鋼板表面也必須保持潔凈,以避免增加支座摩擦力,影響其正常使用性能。
常見(jiàn) “支座不能自由滑動(dòng)” 的原因是安裝連接板未拆除,處理方案:對(duì)于螺栓連接的連接板:采用扭矩扳手按對(duì)稱順序拆除螺栓(避免支座受力失衡),拆除后清理連接板殘留雜物;對(duì)于焊接連接板:采用氧乙炔焰切割(配備水冷裝置,避免高溫?fù)p傷橡膠 / 四氟板),切割后打磨焊渣并補(bǔ)刷防銹漆(環(huán)氧富鋅底漆 + 聚氨酯面漆,總厚度≥240μm)。
建筑隔震橡膠支座檢驗(yàn)分型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)兩類。制造廠提供工程應(yīng)用的隔震橡膠支座新產(chǎn)品(新種類、新規(guī)格、新型號(hào))進(jìn)行認(rèn)證鑒定時(shí),或已有支座產(chǎn)品的規(guī)格、型號(hào)、結(jié)構(gòu)、材料、工藝方法等有較大改變時(shí),應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn),并提供型式檢驗(yàn)報(bào)告。隔震橡膠支座產(chǎn)品在使用前應(yīng)由檢測(cè)部門進(jìn)行質(zhì)量控制試驗(yàn),檢驗(yàn)合格并附合格證書(shū),方可使用。參考《建筑隔震橡膠支座》JG/T118-2018,建筑隔震橡膠支座應(yīng)進(jìn)行出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)。型式檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行生產(chǎn)。每個(gè)隔震橡膠支座均應(yīng)進(jìn)行出廠檢驗(yàn),出廠檢驗(yàn)應(yīng)由制造廠質(zhì)檢部門或獨(dú)立的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn),檢驗(yàn)合格方準(zhǔn)出廠。、新產(chǎn)品的試制、定型、鑒定;、當(dāng)原料、結(jié)構(gòu)、工藝等有較大改變。
隔震技術(shù)(Base Isolation)通過(guò)在建筑基底或?qū)娱g設(shè)置柔性隔震裝置(如橡膠支座),形成一個(gè)水平剛度較低的“柔性結(jié)構(gòu)”體系,從而有效減少地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。鉛芯橡膠隔震支座通過(guò)內(nèi)置鉛芯提高了支座的阻尼性能和初始剛度,兼具隔震與抗風(fēng)振能力。
四氟滑板支座:在普通橡膠支座檢測(cè)項(xiàng)目基礎(chǔ)上,增加支座摩擦系數(shù)檢測(cè)。
抗拉性能有限:對(duì)于可能出現(xiàn)拉力的多層結(jié)構(gòu),需要輔助相應(yīng)的抗拉裝置。
計(jì)算水平減震系數(shù)跟選波有關(guān),盡管規(guī)范給定選波條件,但仍然存在較大的空間。規(guī)范要求的反應(yīng)譜上統(tǒng)計(jì)意義相符,如果要求按照隔震周期前三周期選取,那應(yīng)用在抗震結(jié)構(gòu)上不合理,如果用抗震周期前三周期也不合理,一般做法分別取前三周期,即6個(gè)周期點(diǎn)選取地震波,但這樣對(duì)找天然波是非常麻煩的,因?yàn)楦粽鹬芷谝话爿^大,天然波反應(yīng)譜在長(zhǎng)周期段一般下降較多,而規(guī)范反應(yīng)譜在長(zhǎng)期周期段抬高了,導(dǎo)致天然波難選。但總之,無(wú)論是三條包絡(luò)還是7條平均,工程師對(duì)此的操作空間都非常大。
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