建筑隔震橡胶支座的分类及力学性能

建筑隔震橡胶支座的分类及力学性能

分类

(1)夹层橡胶垫支座。这种支座由薄橡胶板与薄钢板分层交替叠合在高温、高压下整体硫化而成，橡胶层与钢板紧密结合确保了钢板对橡胶层的变形约束，使其具有较高的纵向受压承载能力、水平变形能力和耐疲劳能力。在地震作用下，夹层橡胶垫支座可以隔离水平方向的运动分量，但在垂直方向保持不动。这种支座柔度大、阻尼小，实际应用时应与单独的耗能装置(铅、钢或粘弹性阻尼器)组合在一起使用。

(2)铅芯橡胶支座。

这种橡胶支座由橡胶片和薄片增强钢板粘合硫化加工而成，在夹层橡胶垫支座中心钻孔并插入一个铅芯，铅芯水平方向刚度较低、垂直方向刚度很高，使支座具有滞后阻尼特性，支座的临界阻尼比可从3％增大到10％"--15％。这样，即使不使用其它阻尼器也可满足隔震设计的阻尼要求，具有价廉优势，同时满足了建筑设计所涉及的耐久性能、可靠性和包括防火在内的环境耐受性等要求。在地震载荷作用下，铅芯橡胶支座可以隔离水平方向的运动分量，但自身在垂直方向保持不动。

铅芯橡胶支座的典型构造主要包括以下3个部分：

①夹层钢板橡胶：由1层钢板和1层橡胶经过特殊工艺叠合而成，具有较高的纵向承载能力和较小的水平刚度，用来承担纵向载荷和隔离水平地震作用。

②铅芯：具有较高的阻尼，能消耗地震能量，避免隔震结构与长周期的地震发生共振。

③橡胶肪护层；用来防止内部钢板被腐蚀，保证橡胶支座的耐久性能。

(3)高阻尼橡胶支座。这种支座采用高阻尼橡胶制成，具有良好的耗能能力。

(4)其它。在桥梁工程上广泛采用的橡胶支座除了上述3种外，还有四氟板式橡胶支座和盆式橡胶支座。高衰减层压橡胶类型的盆式橡胶支座中橡胶本身起挡板作用。

力学性能

隔震橡胶支座的力学性能特点如下：

(1)受压性能

隔震橡胶支座被施加纵向载荷时，纵向收缩，横向扩张，由于钢板与橡胶垫弹性模量和横向变形系数的差异，钢板会对橡胶垫的横向变形产生约束，使橡胶垫内部处于三向受压状态，因此隔震橡胶支座的纵向承载能力比橡胶自身大得多，与同样截面的钢筋混凝土柱子相当。

(2)受拉性能

隔震橡胶支座受拉时的弹性刚度只有受压时的1／10左右。多层橡胶经过较大的受拉变形后再压缩时，受压刚度降低为初期刚度的I／2左右。

(3)耐久性能

隔震橡胶支座的耐久性能取决于橡胶。影响橡胶耐久性能的主要原因是氧化反应和蠕变。由于橡胶片与钢板叠合，与氧化物接触的表面积有限，因此即使橡胶表面产生氧化，其内部仍基本完好。试验结果表明，经过60年左右，橡胶的刚度增大10％～22％，破坏位移降低10％左右；据此推断，经过100年后橡胶片的蠕变量不到其总厚度的10％。此外，还可以采用耐久性能好的橡胶作防护层，以NR表面覆CR和聚四氟乙烯的橡胶复合支撑体的耐久性能可长达100年，这成功地解决了多年来一直令人担心的隔震橡胶支座使用寿命问题。因此，隔震橡胶支座作为结构构件，其耐久性能与建筑物寿命相当。

隔震技术的适用范围

隔震技术并不是对所有建筑都适用，其具有一定的局限性。首先，当建筑的结构周期大于1.5s时隔震效果很差；其次，隔震技术对硬土场地比较适合，因为软土场地滤掉了地震波的中高频分量，延长了结构周期，使地震反应增大；此外，隔震橡胶支座只具有隔离水平地震的功能，对纵向地震没有隔离效果；最后，没有空间安装隔震橡胶并提供足够宽的隔震沟时难以采用隔震技术。