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基础隔震方法之叠层橡胶支座

2017-04-26 13:59:54来源: 作者:xdnet

    叠层橡胶支座由薄橡胶片和薄钢板交错叠放,模压硫化而成。上下有翼缘,平面形状多采用圆,因为圆形与方向无关。薄钢板可限制橡胶片的横向变形,但对橡胶片的剪切变形影响很小。因此,支座的竖向刚度很大,而水平刚度却较小。为适应气候变化,在支座外部设置保护层,该保护层采用耐候性好的橡胶材料制作。支座必须具有足够的竖向承载力,同时要具有较小的水平刚度和较大的水平变形能力。当发生水平变位时,允许出现一定的竖向沉降,但不能过大。在发生水平变形时,橡胶支座将地震的地面运动能量以应变能的形式存储。

    叠层橡胶支座隔震系统的支座常用的主要有天然橡胶叠层橡胶支座、高阻尼叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座等。它们利用了叠层橡胶支座对阻尼材料的约束力,使之仅产生剪切变形,利用夹层橡胶垫水平刚度小的特点,延长结构第一固有周期,避开地震波卓越周期,并充分发挥了阻尼材料的吸能性能,有效吸收了水平运动的能量,达到降低结构地震作用的目的。橡胶隔震体系结构初始刚度不大,隔震效果良好,构造简单,性能稳定,是目前各国应用最多的一种隔震体系,但造价较高。

    1)天然橡胶叠层橡胶隔震支座

    天然橡胶系列叠层橡胶隔震支座采用拉伸能力较强、徐变较小、温度变化对性能影响不大的天然橡胶或氯丁二烯橡胶制作而成。由于其具有良好的线弹性性能,该系列夹层橡胶垫隔震支座不仅能显著降低结构的地震作用,还能抑制结构的高阶反应。在小阻尼状态时,其滞回环面积较小,大震时隔震支座位移较大,因此,必须采用阻尼器作为吸收能量的元件。

    2)高阻尼叠层橡胶隔震支座

    高阻尼叠层橡胶隔震支座由高阻尼材料制成。高阻尼夹层橡胶垫支座兼有隔震器与阻尼器的作用,其阻尼比可达,可以在隔震系统中单独使用。其滞回环包围的面积较大,说明其消能能力较强。在变形较小时表现出非线性,而且与反复次数、变形大小和位移历程相关。在建立反应分析模型时,可采用等效线性参数或双线性恢复力特性进行分析。

    3)铅芯叠层橡胶隔震支座

    铅芯橡胶支座不仅有较高的阻尼比,还有适当的初始刚度,提高了控制风反应和抵抗地基微震的能力。铅芯叠层橡胶隔震支座利用铅芯的塑性变形吸收能量,因此,是一种阻尼器内置型叠层橡胶支座。铅芯单独使用时不容易吸收能量,但利用叠层橡胶的约束,在反复变形时可以发挥稳定的耗能作用。阻尼器与叠层橡胶形成一体,可以节省空间其滞回环呈双线性,滞回特性与剪切变形有一定的相关性,可以将滞回曲线修正为双线性进行分析。

    叠层钢板橡胶支座隔震体系技术现在相对比较成熟,对自振周期较短的房屋,减震效果是比较好的,其技术经济指标一般也是可以接受的。不足指出是对竖向震动一般没有减震效果,对长周期水平震动存在共振危险性,前者主要影响上部结构,后者则主要影响隔震支座本身的安全。

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