剪力墙结构:因剪力墙在大震作用下可能出现拉应力,其下部应布置橡胶支座,隔震层大变形由橡胶隔震支座主导控制;
精确就位技术:在支承垫石上按设计图纸准确标出支座位置中心线,同步在橡胶支座表面标记十字交叉中心线。安装时应确保支座中心线与墩台设计位置中心线完全重合,实现精准就位。
施工温度选择对支座安装质量至关重要,温度过高或过低均会导致梁体伸缩量异常,进而引发支座单侧半脱空等问题,需结合工程区域气候特征确定合理安装温度区间。
对于活动支座,当受支座安装温度的限制,预置位移量必须进行调整时,应在专业工程师的指导下进行支座位移的预调工作,确保支座在不同温度条件下的正常工作状态。
FPS建筑摩擦摆支座(Friction Pendulum System,简称FPS)是一种用于建筑物抗震设计的摆式隔震系统。它基于摩擦力和摆动原理,旨在通过球面摆动延长结构振动周期和滑动界面摩擦消耗地震能量,从而实现隔震功能。
盆式橡胶支座作为一种常见的大吨位支座,具备显著的性能优势。其结构设计紧凑,摩擦系数保持在较低水平,能够提供卓越的承载能力。同时,该类型支座具有重量轻、结构高度小等特点,在转动和滑动方面表现出高度灵活性,且成本效益显著。这些特性使其特别适用于大跨度桥梁结构,如箱梁桥、斜拉桥和悬索桥等对支座反力要求较高的工程场景。
隔震技术是通过在上部结构与下部结构之间设置隔震层,以避开地震对建筑物的能量输入。近年来发明了种类繁多的隔震装置,按其原理不同可分为弹性支承与滑动支承两大类。弹性支承类隔震装置主要有铅芯橡胶隔震支座,夹层橡胶隔震支座和高阻尼橡胶隔震支座等,一般采用橡胶为柔性材料,地震时柔性材料发生较大水平变形,阻止了携带主要能量的高频地震波向上部结构传递,上部结构所受地震作用显著减小。而滑动支承类隔震装置内部有一滑动界面,当地震引起的惯性力大于大静摩擦力时,上部结构即可在隔震装置的滑动界面上产生滑动,这样可以避免剧烈的地表运动传至上部结构,常见的有水平摩擦滑动隔震支座、滚动隔震装置和摩擦摆隔震支座。
工程橡胶支座的核心性能需求集中在三个维度:垂直方向需具备足够刚度,在大竖向荷载作用下压缩变形控制在合理范围(一般不超过橡胶厚度的规定比例);水平方向需具备适度柔性,以适应车辆制动力、温度变化、混凝土收缩徐变及活载作用引发的梁体水平位移;同时需良好适配梁端转动需求,保障结构整体受力均衡。
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精确就位:必须确保支座的每个组件都处于设计要求的垂直位置。考虑到安装温度与设计温度的差异,支座在纵向上预设的偏移距离必须与计算值完全相符。
隔震支座体系除了比传统抗震体系具有明显降低地震反应、确保安全外,还可降低房屋造价,根据施上经验。造价的节约、浪费与建筑结构的整体设计和抗震设防等级有着直接的关系。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。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,对于砌体结构的隔震房屋,如若能按照“设计规范”的规定,增加房屋层。
产品制造与验收需遵循明确的技术标准,以行业标准 JGJ7-91《网架结构设计与施工规程》为基准,同时参考国家标准 GB20668.4-2007《橡胶支座第 4 部分:普通橡胶支座》执行,确保产品质量符合工程要求。
普通板式橡胶支座适用于跨度小于 30m、位移量较小的建筑与桥梁工程;平面形状选型需匹配桥跨结构类型:正交建筑优先选用矩形支座,曲线桥、斜交桥及圆柱墩桥则适配圆形支座;球冠圆板橡胶支座因受力性能更优,可在对变形适应性要求较高的圆形支座应用场景中优先选用。
随着建筑减震、隔震技术在全国范围的大力推广,云南机械科技有限公司于2015年开始进军减震、隔震行业,经过3年的努力,我公司已成功研发出性能可靠、质量上乘的隔震支座,并在武汉华中科技大学检测实验室一次性通过橡胶隔震支座检测认证,受到广大业内专家的一致好评,且我公司产品已于2018年5月8日在云南省住房城乡建设厅官方网站进行了公示(第三批)。
支座配套的剪力限制机构,其上下部件之间的水平设计净距,应能满足支座在滑动方向上的全部设计位移量要求,同时允许在约束方向上进行0.8mm至1.6mm范围内的微量自由滑动。
地基条件:实施隔震措施前,必须对建筑场地及附近的地质环境进行科学勘察与评估,理想的隔震建筑应坐落于地质条件坚实、稳定的区域。
对于个别出现严重质量问题且难以更换的橡胶支座,可采用增设辅助支座的处理方式,在原支座旁增设符合规格的橡胶支座,优化梁体与原支座的受力性能,保障结构整体安全。
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建筑隔震摩擦摆支座(也称为FPS摩擦摆支座)是一种特殊的建筑隔震装置,它基于钟摆原理和滑动界面摩擦来消耗地震能量,实现建筑结构的隔震和减震功能。
为保障框架梁就位精准,应在各跨梁体或盖梁两侧支座中心位置进行交叉定位,并于梁端标定中心线的垂直线。落梁时,须确保梁体标记线与墩台支座中心线精确重合。
该支座主要由上、下固定板、滑动面、摩擦材料和连接件等部分组成。当地面发生震动时,建筑物会受到水平方向的地震力作用,这些地震力通过连接件传递给摆,使摆产生滑动。在滑动过程中,摆与摩擦材料之间产生摩擦力,从而将地震的能量转化为摩擦热,这种能量转化过程降低了地震对建筑物的影响,实现了减震效果。
球冠橡胶支座采用独特的万向转动设计,能够全方位适应上部结构的复杂受力状态。这种支座能有效传递各类荷载产生的反力,包括恒载、活载及风荷载和地震力等动态作用。其核心优势在于确保反力合力集中、明确且传递可靠,满足上部结构在各种工况下的转动和移动需求。
行业技术发展参考:从国际技术发展来看,1981 年 6 月日本实施的新抗震设计法,核心特点是采用考虑结构动力特性的两阶段设计法,该设计思路为橡胶支座在抗震设计中的应用提供了重要参考,推动了支座与结构抗震体系的协同优化。
根据工程技术调查统计数据,目前在用桥梁中有相当比例的支座存在不同程度的病害问题。调查显示,约有20%的桥梁支座病害状况较为严重,急需进行更换或调整处理,否则将直接影响桥梁整体结构的安全性和耐久性。
LRB铅芯隔震支座选用原则:支座选型时,可根据桥梁所在地区的地震动峰值加速度直接选用相应的支座型号规格,且应考虑选用支座的水平刚度及剪应变检算是否满足相应地震力作用下的使用要求。支座选型时应根据跨度和温度变化幅度,并考虑施工偏差等因素选用相应位移量的支座。支座选型应满足实际桥梁结构的空间位置要求,锚固螺栓应避免与结构受力钢筋位置冲突。
阻尼器连接:与传统阻尼器配合使用时,通常通过钢制支撑与主体结构相连。常见的支撑结构形式包括斜杆型、人字型、门架型及交叉型等,旨在通过设置阻尼设备来减少地震时结构的振动响应。
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工程橡胶支座的核心性能需求集中在三个维度:垂直方向需具备足够刚度,在大竖向荷载作用下压缩变形控制在合理范围(一般不超过橡胶厚度的规定比例);水平方向需具备适度柔性,以适应车辆制动力、温度变化、混凝土收缩徐变及活载作用引发的梁体水平位移;同时需良好适配梁端转动需求,保障结构整体受力均衡。
历史溯源:隔震思想最早可追溯至 1406 年我国故宫修建时的 “浮放柱” 设计,通过柔性连接减少地震对建筑的影响;现代隔震概念则由日本学者河合浩藏于 1881 年正式提出,奠定了隔震技术的理论基础。
隔震特性:隔震装置具有可变的水平刚度特性,在强风或微小地震时(F≤F,具有足够的水平刚度K1,上部结构水平位移极小,不影响使用要求;在中强地震发生时,(F>F,其水平刚度K2较小,上部结构水平滑动,使“刚性”的抗震结构体系变为“柔性”的隔震结构体系,其自振周期大大延长(例如TS=2~4S),远离上部结构的自振周期(TS=0.3~1.2S)和场地特征周期(TG=0.2~0S),从而把地面震动有救地隔开,明显地降低上部结构的地震反应,可使上部结构的加速度反应(或地震作用)降低为传统结构加速度反应的1/4~1/12。并且,由于隔震装置的水平刚度远远小于上部结构的层间水平刚度,所以,上部结构在地震中的水平变形,从传统抗震结构的“放大晃动型”变为隔震结构的“整体平动型’,从激烈的、由下到上不断放大的晃动变为只作长周期的、缓慢的、整体水平平动.从有较大的层间变位变为只有很微小的层间变位,斟而上部结构在强地震中仍处于弹性状态。这样,既能保护结构本身.也能保护结构内部的装饰、精密设备仪器等不遭任何损坏,确保建筑结构物和生命财产在强地震中的安全。
隔震技术应用技术发展:早期隔震工程多为基底隔震。随着技术进步,隔震方案已广泛应用于高层建筑、带地下室建筑等更复杂的结构中,为隔震层的设置提供了多样化选择。
支座的正确安装、更换及与整体结构的协调是保证其长期正常工作的关键环节。
建筑摩擦摆支座,也被称为摩擦摆减隔震支座或摩擦滑移隔震支座,是一种特殊的建筑结构支承装置。它利用钟摆原理,通过滑动界面的摩擦消耗地震能量,实现减震功能,并通过球面摆动延长梁体运动周期,实现隔振功能。
无论采用现浇梁法还是预制梁法施工,无论选用何种规格、类型的橡胶支座,墩台顶部必须设置支承垫石。垫石需满足:强度≥C40,平面尺寸比支座外扩 50mm 以上,顶面平整度误差≤2mm/m,其作用包括:①保证支座与墩台、梁体的密贴传力;②为后续支座安装、调整、更换提供操作空间;③避免墩台顶面直接受力导致的局部破损。
自振周期稳定:支座滑动面由特殊金属及高分子耐磨材料制成,其自振周期仅与滑动面曲率半径有关,而与载重无关,能保证在各种工况下的稳定性。
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