任何一项与建筑结构安全相关的新技术的推广,通常都将经历研究、试验、试点再到广泛应用的较长过程。抗震新技术尤其要经过发生概率较低的大地震的实际检验方可推广应用。橡胶隔震支座经历了近50年的研究发展,目前橡胶隔震支座结构简单、造价合理、理论和试验研究成果比较丰富和完善,且经历多次地震检验效果明显,标准相对健全,技术较成熟,已进入推广应用期。在今后较长时期橡胶隔震支座将成为建筑隔震依托的主要产品。目前,我国建筑上使用多的是普通橡胶支座和铅芯橡胶支座。普通橡胶支座阻尼较小,地震作用下的水平位移较大,但变形后的恢复性能好。铅芯橡胶支座在罕遇地震作用下水平位移较小,但是对于高频波的隔震效果相对较差,且上部结构高振型影响较大,针对两种橡胶支座的性能特点,通常采用两种橡胶支座合理组合的建筑隔震体系可以达到较好的隔震效果,同时隔震层罕遇地震下的变形也能得到较好的控制。由于铅芯橡胶支座在生产和使用过程中存在环境污染风险,所以国际上开始探索使用高阻尼橡胶支座作为升级替代产品,高阻尼橡胶支座阻尼和水平刚度依赖于应变频率和幅值,对高频波的隔震效果较好。高阻尼橡胶支座对橡胶材料性能要求较高,影响支座性能的因素较多,在试验研究及结构设计上尚有许多难点需要突破。另外,由于市场工艺水平的限制,过去我国建筑隔震支座产品尺寸较小、性能不稳定、产品繁杂,随着工艺水平的提高,标准化的高性能大尺寸隔震产品必将成为主流,以适应更高的建筑抗震性能要求。
橡胶支座广泛应用于公路、铁路和市政建筑工程,橡胶支座通常采用多层薄钢板作为加劲层与橡胶叠合形成。橡胶支座基本涵盖板式橡胶支座和盆式橡胶支座两个类型的支座。橡胶支座几乎不需要常常性的维护,减少维护使命量。橡胶支座几乎不需要定期维修,降低维修任务。橡胶支座几乎不需要经常性的养护,减少养护工作量。橡胶支座价格好像是市场看不见的手决定着客户的购买权。橡胶支座就其本身技术而言在我国已成熟。橡胶支座具有足够的竖向刚度和竖向承载力,能够稳定的支撑建筑物。橡胶支座实际转角要控制在允许范围内,按支座在使用时不出现脱空的条件来进行控制。
摩擦摆隔震支座(Friction Pendulum Bearing,简称FPB)是一种先进的隔震装置,它基于钟摆原理和摩擦耗能机制来减少建筑物或桥梁在地震等外部激励下的响应。摩擦摆隔震支座通过球面滑动和摩擦耗能来隔离地震能量,从而保护上部结构免受地震破坏。
该种类型的橡胶支座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载,且能将上部构造的压力可靠地传递给墩台;有良好的弹性以适应梁端地转动;有较大地剪切变形以满足上部构板式橡胶支座造的水平位移;板式橡胶支座按形状划分:矩形板式、圆形、球冠圆板式、圆板坡形、等几种产品。
智能支座系统的出现,为建筑和桥梁结构的安全监测与维护带来了革命性的变化。集成形状记忆合金(SMA)元件的智能支座,具备卓越的主动复位功能。在地震等灾害发生后,SMA 元件能够迅速响应,通过自身的形状变化,使支座自动复位,复位精度可达≤2mm,确保结构在震后能够尽快恢复正常使用状态 。
以常见的叠层橡胶支座为例,它由多层天然橡胶与钢板交替硫化而成,如同精心打造的 “千层饼” 结构。在三向约束状态下,其抗压弹性模量可达 500MPa(约 5104KG/CM2),这一数值相较于普通橡胶支座在竖向承载能力上有了质的飞跃,提升幅度高达 20 倍。这种卓越的承载能力不仅保证了建筑在日常使用中的稳定支撑,更在地震发生时,通过水平方向的剪切变形,将地震产生的震动能量高效吸收并耗散。当强烈地震波来袭,叠层橡胶支座就像一位灵活的舞者,通过自身的柔性变形巧妙化解地震的冲击力,实现了 “隔离震动而非硬抗” 的理想效果,让建筑在地震中得以安然无恙。
建筑隔震橡胶支座由多层橡胶和多层钢板或其它材料交替重叠组合而成。对应不同建筑、建筑的要求隔震橡胶支座可以有不同的叠层结构、制造工艺和配方设计,以满足所需要的垂直刚度、侧向变形、阻尼、耐久性等性能要求,并保证具有不少于60年的使用寿命。同时,应用于工程的建筑隔震橡胶支座的结构设计应满足和行业相关规范、规程和标准的要求。
为实现梁体精准落位,可在梁体底部预先标记支座十字中心线,并在梁端立面位置绘制相应的竖向对中参考线,使安装时梁体轴线与墩台支座中心线完全重合。
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普通板式橡胶支座在垂直方向具有足够刚度,保证在竖向荷载作用下产生较小压缩变形,一般要求最大压缩变形不得超过橡胶厚度的15%。这类支座包括公路板式橡胶支座和圆形球冠板式橡胶支座,能够适应各种高架桥坡梁、斜交梁及曲梁等特殊结构需求。
该类支座的力学性能有明确的技术标准规范,其允许剪切模量为1.0兆帕,允许剪切角正切值不超过0.7。在实际应用中,只要由外力因素引起的最大剪切角正切值维持在这一限值内,支座的使用性能就不会受到实质性影响。
四氟滑板式橡胶支座:分为多向活动支座和单向活动支座。其上下连接钢板可根据工程需要设计为方形或圆形。为保证支座就位准确,下钢板的支座放置处常预先设置深度约5mm的凹槽。对于活动支座,安装后需特别注意对聚四氟乙烯滑板和不锈钢滑板表面的保护,防止划伤及赃物粘附,并确保润滑硅脂填充饱满。
密封处理是保护隔震支座的重要措施,支座周边设置防尘围板,能够有效地阻挡灰尘、杂物等进入支座内部,避免因杂质堆积而影响支座的正常工作。外露钢件涂刷两道环氧富锌底漆,干膜厚度≥80μm,环氧富锌底漆具有优异的防锈性能和附着力,能够在钢件表面形成一层坚固的保护膜,防止雨水侵蚀导致钢件生锈,延长钢件的使用寿命,从而保证隔震支座连接部位的长期稳定性和可靠性 。
建筑隔震橡胶支座的外观质量指标缺陷名称质量指标气泡单个表面气泡面积不超过50MM2杂质杂质面积不超过30MM2缺胶缺胶面积不超过150MM2,不得多于2处,且内部嵌件不许外露凹凸不平凹凸不超过2MM,面积不超过50MM2,不得多于3处胶钢粘结不牢(上、下端面)裂纹长度不超过30MM,深度不超过3MM,不得多于3处裂纹(侧面)不允许钢板外露(侧面)不允许建筑隔震橡胶支座尺寸允许偏差项目尺寸允许偏差内部每层橡胶层厚度产品设计值的10%橡胶层总厚度产品设计值的5%夹层薄钢板厚度按GB912的规定封钢板厚度0.5MM钢板直径或边长1.0MM外部总高度设计值的2%外直径或边长设计值的1%,且不大于5.0MM中孔直径1.5MM橡胶外包层厚度1.5MM上、下表面平行度直径或短边长的1/300以内侧表面垂直度橡胶支座总高度的1/100以内隔震产品对建筑结构总体造价影响的分析一般建造于抗震设防高烈度区的隔震房屋,采用框架结构,层数较多(汕头市陵海大路住宅楼等),且设计技术水平、施工技术水平跟得上,隔震层设计合理,工程造价就会低一些,经济效果明显(一般可降低5%~15%)。
米橡胶支座的质量标准和检测项目我国已颁布的行业标准铁道部行业标准《铁路建筑板式橡胶支座规格系列》(TB/T2330—9;交通部行业标准《公路建筑板式橡胶支座成品力学性能检验规则》(JT3132.3—90)和《公路建筑板式橡胶支座》(JT/T4—9;建设部行业标准《建筑隔震橡胶支座》(JG/T—1999);建设部《建筑工程隔震减震产品市场准入管理暂行规定实施细则》(试行)(2000)建抗震第11号。
地震位移控制:实际震害观测表明,采用了隔震技术的建筑,其上部结构相对于地面的位移被有效控制,从而保证了主体结构在大震下的安全,这对于震后的抢险救灾与指挥至关重要。
在墩台上对于简支梁而言一端设固定支座,另一端设活动支座,固定支座与活动支座的布置,遵守以下原则确定:对桥跨结构而言,好建筑的下弦在制动力的作用下受压,能抵消—部分竖向荷载在下弦产生的拉力;对桥墩而言,好使制动力的作用方向指向桥墩中心,墩顶圬工在制动力的作用下受压而不是受拉;对于桥台而言,好的制动力方向指向河岸,使桥台顶部圬工受压,并能平衡一部分台后填土压力。

种原因的解决方法是:在吊梁前对梁体和墩台支承垫石进行检查,检查梁端底面与板式橡胶支座相关联处是否平整、两个板式橡胶支座相关联处是否平行。如不符合应即时修整,应杜绝落梁后使用填塞楔形块的解决方法。第二种原因的解决方法是:应在梁底钢板焊接与制造中解决。往往有部分施工单位为了节约成本忽略了梁底钢板的质量问题,直接用毛坯钢板作为梁底钢板或焊接锚固钢筋后不进行调整,因此引起了钢板弯曲变形。因为这些原因的存在使得落梁后板式橡胶支座产生压偏现象。
铅支座:利用铅的塑性变形能力来耗能,在某些特定抗震结构中有应用。
耐寒型支座:适用于-40℃至+60℃的更严苛低温环境,通常在型号中以特定代号标识。
支座的变位主要通过钢和钢的滚动及滑动来实现。支座的承载能力,主要是通过钢板对胶层侧向流动的约束来实现的。支座的构造简单、重量轻、价格便宜。支座的结构必须能满足由交通、温度变化、地震、预应力、收缩徐变等产生的位移和扭转。支座的类型与构造简易支座:简易支座是指在梁底和墩台顶面之间设置垫层来支承上部结构。支座的水平位移量仅与支座橡胶的净厚有关。支座的四氟滑板不得设置在支座底面,与四氟滑板接触的不锈钢板也不能设置在建筑墩、台垫石上。支座的位移仍通过聚四氟乙烯板与不锈钢板的平面滑动来实现。支座的养护及更换建筑支座在遭受损坏、作用不能充分发挥时,将会使建筑上、下部结构受到不利的影响。支座的制造将氯丁胶或天然胶按配方混炼,根据需要尺寸压延出片,剪裁成一定规格的半成品胶片。支座的作用主要有:传递桥跨结构的支承反力,包括恒载和活载引起的竖向反力和水平推力。支座垫石标高一般有两种方法控制,从桩地往上推或从路面往下返,一般多采用后者。支座垫石表面应平整、清洁、干爽、无浮沙。支座垫石顶面标高要求准确无误。
水平变形能力大:具有较大的水平位移能力,能够适应结构在地震等作用下的变形需求。
待砂浆硬化后拆除调整支座水平用的垫块,并用环氧砂浆填满垫块位置,环氧砂浆要求灌注密实。单层空旷房屋应绘制构件布置图及屋面结构布置图,应有以下内容:单个表面气泡面积不超过50MM2单个表面气泡面积不超过50MM2杂质面积不超过30MM2单向活动支座:具有竖向转动的单一方向滑移性能,代号为DX。但板式橡胶支座位移量是非常有限的,和梁支撑端不能完全自由旋转。但顶升时支点多、设备复杂,人员协调较困难,工程不可预测性较大,具有较大的不确定性和风险性。但各省内车辆还是有一定特点的,省内车辆荷载统计数据完全可以收敛。但规模和锈往往使这种支持冻结失败。但滚动橡胶支座只允许单向转动,因此当采用这种橡胶支座时,遇上地基沉降就困难。但就是这小小的支座,却能让大桥屹立不倒,所以选择橡胶支座必须选择质量过关的。但是,如能从其他受力上求出这四个未知力中的某一个,则另外三个未知力则可全部求出。但是,这一方案在施工过程中由于受多种因素的制约难以实现。但是板式橡胶的橡胶老化问题是因为橡胶材料受氧、臭氧、紫外线及外力等影响,会出现老化龟裂。但是地震或台风并不常见,但是温度的变化常常给我们的建设者造成很大的困扰。
层间隔震技术已成功应用于多层商场与高层住宅组合的建筑中,隔震层同时承担转换层与设备管道过渡层的功能,实现结构安全与使用功能的统一。
隔震支座的施工方法:混凝土浇筑法和灌浆料填充法是隔震支座施工过程中的两种常见方法。混凝土浇筑法施工精度较难控制,可能对隔震支座产生扰动,而灌浆料填充法则具有流动性好、填充密实的优点,适用于隔震支座与下部结构之间的间隙填充。

外观检查:橡胶层是否开裂、鼓包,钢板是否锈蚀,支座是否偏压、脱空;性能检测:摩擦系数(四氟板式)、竖向压缩变形(≤15% 设计值),超标需预警。
GJZF4板式橡胶支座等建筑支座的更换原则:1)为了保证各支座共同受力、共同工作和其均匀性,对各墩1排支座中,有1个被压坏,或变形过大已不能起到支撑作用的,则更换该排全部支座异常变形、不能正常滑动和开裂支座;达3个或3个以上的,则更换该排全部支座。
我公司专业从事建筑减隔震技术咨询,减隔震结构分析设计,减隔震产品研发、生产、检测、安装指导及更换,减隔震建筑监测,售后维护等成套技术为一体的高科技企业。下面我们一起来看一看建筑工程叠层橡胶隔震支座施工及验收规范的基本规定有哪些吧。
非加劲支座(仅一层橡胶构成,无钢板加劲)的特性与适用范围:优势:水平位移能力强(剪切应变可达 400%),适应小荷载结构的水平变形需求;局限:竖向压缩变形大(竖向刚度仅为加劲支座的 1/10~1/5),橡胶侧向膨胀明显(四周凸突高度>橡胶厚度的 30%),易因拉伸变形导致应力老化,仅适用于荷载≤50kN、跨度≤6m 的小型结构(如人行天桥、小型盖板涵)。
橡胶支座的质量从根本上取决于生产过程的关键控制点:
高烈度区往往因为地震作用较大导致结构设计比较困难,一般受限于结构形式、建筑高度、抗震等级以及配筋率,调模型阶段就会令设计人员比较头疼。如果采用隔震技术,以上问题就变得比较简单了,首先上部结构因隔震地震作用显著降低,即“降度”,结构设计的难度将大大降低,设计周期会缩短,设计效率就会得到提高。另外在高烈度区结构形式也可以灵活选用,比如高烈度区传统结构要采用混凝土剪力墙结构体系才能满足规范要求,那么采用隔震技术后,混凝土框剪结构甚至框架结构体系就能满足规范要求了,这样上部结构结构的选型就比较灵活了。
在求得支座上所承受的竖向力和水平力、位移和转角后,选定支座各部位尺寸并进行强度、稳定性等理论计算。在柔性墩结构中,相应的橡胶支座按水平荷载的分配来选择。在上述的板式橡胶支座表面粘覆一层厚2MM-3MM的聚四氟乙烯板.就制作成聚四氟乙烯滑板式橡胶支座。在上支座板上设置导向槽或导向环来约束支座的单向或多向位移,可以制成球形单向活动支座和固定支座。在设计中应遵守以下原则:1.板式橡晈支座的容许压应力力8MPA,小压应力为2MPA。在设置的时候也一定要请专业的工作人员来设置、安装。在伸缩装置的钢质边梁外侧的锚固件,与梁端预埋钢筋相焊接,浇筑高强度混凝土过渡段后,同梁体连结。
四氟板式支座专项安装要求在通用安装流程基础上,四氟板式支座需额外满足:就位精度:按设计支承中心定位,偏差≤5mm;梁底上钢板与支座上下表面密贴率≥95%,严禁出现偏心受压(偏心距≤支座边长 1/100)、个别脱空(脱空面积≤5%);滑移面保护:安装前用丙酮清洁四氟板与不锈钢板表面,严禁沾染灰尘、油污;安装过程中避免工具划伤滑移面,若出现划痕(深度≥0.2mm)需更换滑板;同端支座找平:同一片梁端两个四氟支座需置于同一平面,四角高差≤2mm,避免梁体倾斜导致支座受力不均。
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