为了提高结构的抗震能力,在工程中设计隔震层,并采用减隔震技术。通过该隔震层,主体结构全部由叠层橡胶隔震垫托起,上部混凝土结构与基础底板完全断开,同时,设置粘滞性阻尼器以限制建筑物在地震作用下产生过大水平位移。隔震层内主要结构构件包括承台上支墩、阻尼器支撑吊柱、橡胶隔震支座及粘滞阻尼器等。隔震支座固定于承台上支墩上,利用支座的水平柔性形成一道柔性隔震层,从而吸收和耗散地震能量;阻尼器固定于吊柱与上支墩之间,根据流体通过节流孔时产生的粘滞阻力来消耗外部传来的能量;隔震层内各结构构件互相连接,形成整体的减隔震体系。
尤其是法国的弗列新涅提出了用钢筋格栅或钢板设置在橡胶中,用以约束橡胶的横向膨胀的方法,从而使板式橡胶支座得到了迅速的发展。
对于地震作用,传统的结构设计采用的对策是“抗震”,即主要考虑如何为结构提供抵抗地震作用的能力。通过正确的“抗震”设计可以保证结构的安全,防止结构的倒塌,而结构构件的损伤是不可避免的。而橡胶隔震支座技术就是一种简便、经济、的工程抗震手段。
中简谐激励力FI(Jω)流过建筑、支座、墩柱等元件,以FO(Jω)传到基础中,类比于电路中的电流;每个元件两端变化的物理量速度,类比于电路中的电压;YA、Y…、YN依次为梁质量、梁刚度和阻尼及各橡胶支座的刚度和阻尼、各墩的质量、刚度和阻尼的导纳,类比于电路中的电阻。
支设梁、支墩侧模与板底模:支墩和梁侧模板采用15MM厚木胶合板,背面衬50×100方木;楼板模板支好后,在上面放出隔震橡胶支座的平面位置控制线;下预埋板终校正固定:底板钢筋绑扎完成后,对下预埋板进行校正并固定牢固;高强螺栓预拧与下预埋板保护:为保证下预埋板上套筒的位置准确,同时也为了防止浇筑砼过程中套筒内落入砼,先行将高强螺栓拧到预埋板上,但不用拧紧;同时做好防护防止浇筑砼时污染预埋板表面;浇筑梁板、支墩砼:梁板与支墩的砼一次性浇筑。
近,美国加利福尼亚大学圣迭戈分校对这种支座进行了测试,再次验证了这项新技术在保护建筑物方面起到的作用。
公路建筑支座在水千方向则应具有—定柔性,以适应车辆制动力、温度、混凝土收缩利徐变及活载作用下梁体的水平位移。
现在主要介绍板式橡胶支座的劣化类型:建筑板式橡胶支座活动支座不活动、位移超限和转角超限等缺陷,通常由于设计不当造成,结果常引起锚栓剪断和摇轴或削扁辊轴倾斜度超差不能恢复等损伤。
(图一)LNR D300-Ⅰ隔震支座
竖向荷载:摩擦摆支座由其竖向荷载产生的水平刚度会影响隔震系统的周期,但装置隔震周期与支座的竖向荷载无关。
当地震或其他外力作用于上部结构时,结构会产生位移,摩擦摆隔振支座即通过摩擦力的作用来控制结构的位移,从而达到减震的效果。同时,其内部的摆动机制允许支座在水平方向上自由摆动,有助于将振动能量转移到摩擦滑块上,实现振动能量的耗散。
目前,橡胶隔震支座是推广应用减隔震技术领域的一个主要产品。从外部看,橡胶隔震支座就是一个由橡胶、钢板组成的圆形“黑疙瘩”。实则不然,它是名副其实的高科技产品。其由多层橡胶和多层钢板交替重叠组合而成,橡胶、钢板的数量、成分、组合都需按照不同的建筑物结构来“排列”。从专业角度而言,每个隔震支座的生产,都得按照建筑物的所在地质条件、建筑物结构整体特性和结构布置、结构刚度等各种因素计算,既要做到符合建筑物的垂直承载力及垂直刚度,又要实现有稳定的复位能力、抗老化性、耐久性、防火性、耐酸碱等,以达到建筑物减少地震反应的目的。
板式橡胶支座中滑板支座的较大剪切变形由于受施工环境的约束,滑板支座的施工显的比较重要,要保持滑板支座的四氟板表面和与之摩擦的不锈钢板表面清洁,应首先把工作环境营造好,才能保证板式橡胶支座实现正常的工作状态。
因此在建筑支座施工时一定要面置正确板式橡胶支座由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成一种建筑支座产品。
由此可见,支座是建筑中重要的元件,其质量要求必须是高标准的。由此可见板式橡胶伸缩缝是一种在中小跨径建筑上较为合适的伸缩缝型式。由弹塑性时程分析结果中提取工程需求参数;由上、下两块平面铸钢板(座板)构成,用于跨度小于8米或12米的梁式桥。由上式可以计算出梁部、桥墩的质量导纳,分别用符号YA、YG、YI、YK、YM表示。由上支座板、中间球冠衬板、下支座板、平面滑板、球面滑板、锚固螺栓等部件组成。由天然橡胶制成的叠层橡胶隔震支座。由于D、F型公路建筑伸缩缝整条采用氯丁或三元乙丙橡胶制作,具有良好的耐老化、耐曲挠性能。
考虑到隔震支座的抗扭转抗弯刚度相对于混凝土非常小,传递弯矩扭矩能力弱,为使模型结构受力接近真实,建筑结构模型底层柱下端改为铰接约束。
水平变形能力:铅芯能够很好地追随支座变形,使得LRB500支座在水平方向上具有较好的性能稳定性。
(图二)建筑高阻尼橡胶支座生产厂家
板式橡胶支座的主要功能是将建筑上部结构的反力可靠地传递给墩台,并同时能完成梁体结构所需要的变形(水平位移及转角)。
尤其是法国的弗列新涅提出了用钢筋格栅或钢板设置在橡胶中,用以约束橡胶的横向膨胀的方法,从而使板式橡胶支座得到了迅速的发展。
板式橡胶支座及四氟滑板橡胶支座应检查如内容:①支座是否出现滑移及脱空现象;支座的剪切位移是否过大(剪切角应不大于35°);支座是否产生过大的压缩变形;支座橡胶保护层是否出现开裂、变硬等老化现象,并记录裂缝位置、开裂宽度及长度;支座各层加劲钢板之间的橡胶板外凸是否均匀和正常;对四氟滑板橡胶支座,应检查支座上面一层聚四氟乙烯滑板是否完好,有无剥离现象,支座是否滑出了支座顶面的不锈钢板。
建筑隔震技术,就是在建筑的某一层,通常在建筑上部结构与基础(或下部)结构之间,设置由隔震橡胶支座和阻尼器组成的隔震层,把建筑物上部结构与地基基础“分离开”,用以改变结构体系振动特性,延长结构自振周期,增大结构阻尼,通过隔震层的水平大变形消耗掉大部分地震能量,减少地震能量向上部结构输入,从而有效降低地震作用所引起的上部结构地震反应,减小层间剪力及相应的剪切变形,达到预期的防震要求。
当支座采用焊接连接时,在顶、底板相应位置处预埋钢板,支座就位后用对称继续方式焊接。当支座采用焊接连接时,在支座顶,底板相应位置处预埋钢板,支座就位后用对称断续方式焊接。当纵坡坡度大于1%时,应采用预埋钢板、混凝土垫块或其它措施将梁底调平,保证橡胶支座平置。到20世纪90年代,全至少有30多个和地区开展“基础隔震”技术的研究。到当前为止未发现任何问题,运用结果优越。到了1996年日本采用隔震设计的建筑数口达到了230栋。等待两片T梁间横隔板焊成整体后,方可拆除临时支撑。等待砂浆硬化后拆除调整支座水平用的垫块并用环氧沙浆填满垫块位置。
但这种方法对交通影响很小,施工方便,可采取流水作业施工。但制动力之类的外力则不能这样考虑。当GJZ、GYZ支座倾斜安装时应满足JTGD62第9.7.5条要求。当采用平缝时,应采取措施防止漏浆。当采用装配式结构时,应说明结构类型及采用的预制构件类型等。当地震发生时,隔震楼只是在橡胶垫上水平位移,橡胶垫有效地将地的震动隔开,所以楼上的住户没有震感。当墩、台两端标高不同,顺桥向有纵坡时,支座标高应按设计规定执行。当发现隔震橡胶支座发生变形较大时,应停止上部结构施工。当监理人要求时,应在现场抽样,并送监理人认为合格的试验室进行成品检验。当锯条来回运动锯割木料时,使锯条的一部分受拉而另一部分受压。当连续梁桥支座的不均匀沉降后,调整支座自身的高度,可以达到调整梁体标高的目的。当连续曲线梁桥的曲率半径较大时,每个桥墩上必须布置能承受外扭矩的抗扭橡胶支座。
公路建筑盆式橡胶支座克服了以我们以往板式橡胶支座的一些缺点,其主要产品构造特点有二:一是将橡胶块放置于凹型的钢盆内,使橡胶处于有侧限受压状态,大大提高了支座的承载力;其二是利用嵌放在金属盆顶面的填充聚四氟乙烯板与不锈钢板相对摩擦系数小的特性,保证了活动支座能满足梁水平移动的要求。
单跨或双跨斜桥的橡胶支座,斜桥的橡胶支座布设类似于已得到了的单跨或双跨结构,但橡胶支座安装时橡胶支座位移的方向应平行于车道中心线,而不应与斜桥的桥墩或桥台相垂直。
(图三)LNR水平力分散型橡胶支座
隔震设计:在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置限震层.利用软弱隔震层的大变形来减少地震能量的输入.
LRB系列高阻尼隔震橡胶支座在大震后发生大变形时不发生失稳,复位能力强,残余变形极小,无需更换;表面覆盖有橡胶保护层,保护内部橡胶不受臭氧、紫外线影响,具有更好的耐老化性,50年等效阻尼比降低不到2%;
隔震思想具有悠久的历史,早可以追溯到我国1406年开始修建的故宫,然而现代隔震概念则是由日本学者河合浩藏于1881年提出的。下面我们用几幅图画简单说明隔震技术的由来。
因此,在安装橡胶支座时,对于当地温度差的变化必须有明确的了解。因此,在设计橡胶支座转角时必须考虑抗压弹性模量的变化范围。因此,在橡胶支座设计时不仅要控制竖向压应力,还必须对其转角加以严格控制。因此,支座的竖向承载力可大幅度提高。因此,只要善于运用,就可以利用预加应力获得改善结构使用性能和提高结构强度的效果。因此必须经常养护,损坏时要及时进行更换或修补。因此对形状系数大的橡胶支座,应适当增加橡胶层总厚度来提高其转动性能。因此关于板式橡晈支座的使用寿命的评估,还需要有长期的科学试验数据的积累。因此在顶推桥施工中采用四氟橡胶滑块时,有时发生四氟板与橡胶错位的现象。因此在伸缩缝端部设置混凝土锚固区域,以改善其受力的不利状况。
地震综合观测基地由大连市建筑设计研究院设计,在建筑基础部位加装34个隔震支座,具备以下三方面优点:一是建筑隔震橡胶支座耐久性好,抗低周期疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均较好,其寿命可达80~100年,期间的隔震力学性能不会发生明显变化;二是具有足够的安全储备,水平变形250%不会影响使用,另外具有足够竖向承载力保证稳定的支撑建筑物,建筑隔震橡胶支座结构中的隔震层具有稳定的弹性复位功能,能在多次地震中自动瞬时复位;三是设计及施工方便,因建筑隔震橡胶支座的设计与配方科学合理,与传统的抗震结构相比,上部结构的地震反应减小到前者的1/4~1/8左右,安全可靠度大大提高,建筑的设防目标一般可以提高一个设防等级;传统的设防目标是小震不坏,中震可修,大震不倒,而隔震建筑能做到小震不坏,中震不坏或轻度损坏,大震不丧失使用功能,其潜在的经济效益和社会效益十分可观。
抗扭支承通常由多个横桥向的橡胶橡胶支座(板式或盆式)组成,固定式点铰支承现多由盆式橡胶橡胶支座或板形橡胶橡胶支座构成。
在实际应用中,需根据具体工程的需求、结构特点以及相关标准和规范,选择合适类型和规格的摩擦摆支座,并确保其设计、安装和维护符合要求,以充分发挥隔震和减震效果,提高工程结构的安全性和稳定性。
采用隔震技术后,地震作用显著降低,结构构件的截面尺寸就会减小,相应构件使用的钢筋、混凝土用量就会减少,工程造价就会降低。另外采用隔震技术还会带来附加效益,例如地下车位和建筑空间的增加。
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