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四平隔震天然橡膠支座
基礎(chǔ)隔震天然橡膠支座
隔震措施中大部分都是基礎(chǔ)支座隔震的形式,常用的分類有四種:天然橡膠支座、高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座和滑動(dòng)支座。我國(guó)主要采用天然橡膠支座,但其余支座也在不同的工程中起到很好的作用。天然橡膠支座是工程應(yīng)用最多的隔震支座之一。本文主要介紹天然橡膠支座的構(gòu)造及基本性能。
通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)構(gòu)造的鉛芯橡膠支座進(jìn)行水平動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn), 系統(tǒng)研究了鉛芯橡膠支座動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)構(gòu)造及外加動(dòng)載之間的關(guān)系.研究結(jié)果表明:鉛芯橡膠支座動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(特征強(qiáng)度、水平方向耗能、初始剛度、屈服后剛度及硬化比)主要由其本身的幾何構(gòu)造及組成材料決定,且在往復(fù)加、卸載循環(huán)過程中具有較好的穩(wěn)定性.對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析,建立了鉛芯橡膠支座各水平動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)與其幾何構(gòu)造及外加荷載特性之間的一系列回歸關(guān)系式.從而為鉛芯橡膠支座的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù),為應(yīng)用鉛芯橡膠支座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性動(dòng)態(tài)分析時(shí),確定其動(dòng)力分析參數(shù)提供可供參考的計(jì)算方法.
1.天然橡膠支座構(gòu)造
天然橡膠支座(RB支座)由連接鋼板、橡膠層和夾層鋼板組成,其中連接鋼板用來連接基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu);橡膠層與夾層鋼板分層布置,橡膠是一種伸縮性較強(qiáng)的物質(zhì),而分層設(shè)置的薄鋼板能有效限制橡膠的豎向變形,而對(duì)水平向變形基本無影響。
鋼板埋入式RB支座構(gòu)造基本同鋼板外露式,唯一的不同是這種鋼板外圍全部用橡膠支座包住,看不到鋼板,從而對(duì)鋼板起到保護(hù)作用,其耐久性要比前者強(qiáng)。
工程中的橡膠支座直徑通常在800~1000毫米之間,其豎向承載能力甚至比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)還結(jié)實(shí)。
2.天然橡膠支座的基本性能
(1)HRB支座豎向承載能力
隨著橡膠阻尼性能的加強(qiáng),支抗側(cè)向變形能力,但垂直變形能力沒有太大的影響,所以HRB支持垂直承載力和天然橡膠軸承基本相同(見圖1)。
(2)HRB支座的水平變形能力
HRB具備天然橡膠的水平變形能力外,水平變形有一定的抵抗能力,使其吸收的能量比RB支持能力強(qiáng)(見圖2)。鋼板約束變形,但水平不影響橡膠垂直變形。因此,RB支座的水平變形能力也很出眾,剪切變形達(dá)到300%仍能保持穩(wěn)定,無故障,因此,其抗震能力很不錯(cuò)。
(3)HRB支座的復(fù)位能力
支持復(fù)位能力的基本和天然橡膠的HRB軸承,地震時(shí)候支座在外力作用下變形,吸收地震力,當(dāng)外力消除,支座能回到初始位置,沒有任何殘余位移。
復(fù)位能力是指RB支座發(fā)生變形后回復(fù)到原位置的能力(見圖3)。理論與實(shí)踐表明,RB支座具有優(yōu)良的變形能力與復(fù)位能力。
(4)HRB支座的耐久性
HRB支座的耐久性體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是橡膠的老化;二是夾層鋼板的銹蝕。為了提高橡膠支座的耐久性,常在RB支座外周設(shè)置保護(hù)層橡膠,即鋼板埋入型支座,這種支座耐久性好。工程實(shí)踐已經(jīng)證明,橡膠即使在100年后仍然完好無損。日本調(diào)查顯示,RB軸承使用10年后,其性能保持不變,并預(yù)計(jì)只有3%在60年后下降性能。
(5)HRB支座的基本力學(xué)性能
具有阻尼功能的HRB支座,滯回曲線豐滿。HRB在剛度較大時(shí),剛度變形較大,如淡藍(lán)色區(qū)域顯示,隨著變形量的增大,剛度軟化,開始在剪切應(yīng)變大于硬化,在綠色光顯示的區(qū)域。大變形回復(fù)后,其滯回曲線如圖4加深色區(qū)域。滯回曲線所包圍的面積表示其吸收的地震能力大小,由此可見,HRB支座具有良好的耗能能力。
HRB支座力學(xué)性能如上圖,RB支座性能十分穩(wěn)定,水平向力隨著水平位移的增大而正比增長(zhǎng)。天然橡膠支座由于它優(yōu)良的性質(zhì)已經(jīng)在工程中廣泛應(yīng)用,目前其設(shè)計(jì)理念與施工方法均趨于完善,是隔震結(jié)構(gòu)首選的支座之一。
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