一般来说,隔震建筑隔震层的抗拉能力比较薄弱,根据剪切型结构的特点,为了保证隔震结构的稳定性,确保隔震结构的抗倾覆能力及地震时有效防止上部结构与隔震层之间的脱离,应对隔震结构的高宽比加以控制。隔震结构的高宽比应满足下表的要求。当高宽比不满足要求时,应进行罕遇地震下的抗倾覆验算。同时还应对非地震作用的水平荷载(如风荷载)加以限制,一般应控制非地震作用的水平荷载不超过结构总重力的10%。这样做也可以有效保证隔震建筑的舒适性。
板式支座应用范围:目前主要普遍应用于跨径在6米至20米之间的中小跨径钢筋混凝土、预应力混凝土及钢桥。其最大设计支承反力已能达到相当高的水平。
隔震装置四项基本特性(确保减震效果):水平刚度低:使结构自振周期远离场地地震周期(通常延长至 2-3s),避免共振;竖向刚度高:承受上部结构竖向荷载,压缩变形≤橡胶厚度的 15%;大水平变形能力:剪切应变≥250%,适应强震下的水平位移;足够阻尼比:通过橡胶内摩擦或铅芯(LRB 支座)耗散地震能量,阻尼比≥5%。
FPS摩擦摆支座是一种有效的结构隔震装置,能够显著提高建筑物和桥梁在地震时的抗震性能,保护人们的生命和财产安全。
按技术性能可以分为:A.支座竖向转角≥40′;竖向承载力1000-50000KN共分28级,非滑移表面的水平承载力为竖向的10%;摩擦系数:常温型μ≤0.04;耐寒型μ≤0.06盆式橡胶支座压缩变形值不得大于支座总高度的2%,盆环的径向变形不得大于盆环外径的0.5‰其中固定式非滑移方向的水平承载力均不小于支座坚向承载力的10%。
橡胶支座的技术发展伴随着持续深入的科学研究。为系统掌握其力学性能,1979-1981年间,铁道部科学研究院对160块不同规格、形状系数和胶层厚度的支座进行了全面的试验研究,项目于1982年9月通过部级技术鉴定,为规范制定和工程应用提供了坚实基础。
公路建筑矩形普通氯丁橡胶支座:短边尺寸为:2600MM,长边为400MM,厚度48MM,表示为:GJZ26040047(CR)板式支座按胶种适用温度分类如下:A、氯丁橡胶:适用温度+60℃∽-25℃天然橡胶:适用温度+60℃∽-40℃三元乙丙橡胶:适用温度+60℃∽-45℃公路建筑矩形普通氯丁橡胶支座,短边尺寸为550MM,长边尺寸为400MM,厚度为50MM,表示为GJZ550×400×50(CR)。
隔震效果良好:具有类似于橡胶隔震支座的隔震效果,能有效延长结构自振周期,减少地震能量向上部结构的传递,避免下部墩柱在地震作用下发生塑性破坏。

对于有芯型橡胶支座,屈服后水平刚度应根据R=100%,F=0.2HZ试验的第3条滞回曲线按下式确定:KPY=0.5(Q+-Q-)/(U+-U-)+︱(QY+-QY-)/(UY+-UY-)︱式中:KPY―建筑橡胶支座(有芯型)屈服后水平刚度,UY+―正方向屈服位移,UY-―负方向屈服位移,QY+一与相应的水平剪力,QY-―与?—相应的水平剪力橡胶支座的屈服后水平刚度(有芯型)等效黏滞阻尼比被试橡胶支座的等效黏滞阻尼比按下式计算,ζEQ=W/(2πQ+U+)(或ζEQ=W/[2πKEQ(U+)2]式中:ζEQ-建筑橡胶支座等效粘滞阻尼比,W-滞回曲线所围面积水平性能\水平极限变形能力.当橡胶支座在产品的设计压应力的作用下,水平缓慢或分级加载,绘出水平荷载和水平位移曲线,同时观察橡胶支座匹周表现,当橡胶支座外观出现明显异常或试验曲线异常时,视为破产品的耐久性能应按表8规定进行。
四氟板式橡胶支座是板式橡胶支座的改进型,主要用作活动支座,适用于跨度大于30米的大跨度建筑简支梁连续板桥和多跨连续梁桥。其表面设置的聚四氟乙烯板具有极低的摩擦系数,便于梁体滑动。
隔震思想源远流长,其历史可以追溯到1406年开始修建的故宫建筑群。现代隔震概念则由日本学者河合浩藏于1881年首次提出。1936年,法国巴黎郊区的一座铁路桥开始使用橡胶支座,标志着橡胶支座技术在工程实践中的初步应用。第二次世界大战后,英国、德国、美国、日本等国家相继推广应用板式橡胶支座技术,并在1958年积累了丰富的使用经验。
具体来说,建筑摩擦摆减隔震支座主要由钢板、摩擦材料和支承面板等组成。在地震等自然灾害发生时,它可以通过摩擦材料的摩擦力作用,将结构的位移转化为能够消耗地震能量的热量,从而达到减震的效果。同时,这种支座还可以使结构在地震等灾害发生时,迅速调整自身的振动状态,缩短回复时间,提高建筑的安全性。
隔震系统设计关键技术:隔震层位置选择隔震层位置选择是隔震工程设计的首要决策,结构专业可在建筑方案阶段参与并发挥重要作用。该选择不仅影响结构自身设计,还对建筑、设备等相关专业产生深远影响,直接关联工程造价与技术难度,需综合多方面因素全面论证后确定。
盆式橡胶支座中的固定拉压支座,用于承受上拔反力(如斜拉桥、悬挑结构),施工核心要点:结构组成:支座中心穿设预应力钢筋,钢筋外侧在支座高度范围内设置套管,形成软垫缓冲层;预加应力:预应力钢筋需按1.2 倍设计上拔力预张拉,避免因锚杆伸长导致支座与上下结构脱开,确保抗拉可靠性。
变形协调能力强:通过橡胶层的弹性变形与剪切变形,可适应上部结构的转动及温度伸缩变形,增强梁与桥墩的水平向联结,使活动墩共同受力,减小固定墩承受的荷载,提升结构整体抗震性能。
材料标准:橡胶、聚四氟乙烯板、不锈钢板、钢件等所有部件的用料必须符合严格的质量要求。

国内:2012-2020 年橡胶支座需求年均增长 8%-10%,主要驱动力为地震高发区公共建筑隔震改造(如云南、四川)及高速铁路建设(可调高支座需求增加)。
根据公路建筑板式橡胶支座的结构型式分类如下:普通板式橡胶支座、矩形普通板式橡胶支座(GJZ系列)、圆形普通板式橡胶支座(GYZ系列)、板式橡胶支座圆形四氟板式橡胶支座(GYZF4系列、球冠圆板式橡胶支座(TCYB系列))聚四氟乙烯板式橡胶支座、矩形四氟板式橡胶支座(GJZF4系列)、球冠四氟板式橡胶支座(TCYBF4系列)由于板式支座本身具有足够的竖向刚度,可以满足较大垂直荷载,并具有良好的弹性以适应梁端的转动。
板式橡胶支座承压后侧面波纹状凹凸现象由于板式橡胶支座是由多层橡胶与多层钢板交替平行叠置并通过硫化工艺相互粘连制成,橡胶层的厚度和钢板的厚度由板式橡胶支座的规格及形状系数确定,板式橡胶支座的单层橡胶厚度大致分为:5㎜、8㎜、11㎜、15㎜、18㎜,板式橡胶支座的单层钢板厚度大致分为:2㎜、3㎜、4㎜、5㎜。
摩擦摆隔振支座在高层建筑、桥梁和其他建筑结构中广泛应用,可以有效地降低地震对建筑结构的影响,保护人民生命和财产安全。然而,这种支座也有一些局限性,例如需要定期对摩擦材料进行更换和维护,对材料的质量要求也比较高。
减隔震摩擦摆支座(也称为FPS摩擦摆支座)是一种特殊的减隔震装置,它利用钟摆原理和滑动界面摩擦来消耗地震能量,进而实现减震和隔震的功能。
采用减隔震组合技术,在建筑中加入旋转摩擦阻尼器以满足由EEDP进行减隔震设计的建筑的实际地震需求。对旋转摩擦阻尼器的结构形式及工作原理、荷载-位移关系、耗能的稳定性进行了介绍。结合旋转摩擦阻尼器滞回曲线的特点,将其与弹簧结合能够得到弹塑性双折线模型,就这一组合在高速铁路建筑中的应用形式进行了简要探讨。
外隔震橡胶技术的开发应用实例表明,该体系在保证安全的同时,也能在一定程度上平衡建筑结构成本的增减,为相关工程设计提供了可靠依据。
主动隔震技术的发展还有新型隔震材料的研究。高阻尼隔震橡胶、记忆合金阻尼材料、粒子摩擦减震材料、磁敏材料、压电材料等新型隔震材料的研究,也将是未来隔震技术研究的一个重点方向。主动隔震控制和被动隔震控制各有优点,而且不能相互替代。将二者结合使用,将会克服单独使用的局限性。因此,主、被动控制的复合交叉运用为今后隔震技术的发展提供了新的思路。

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。
高阻尼橡胶支座(HDR)采用了特殊的改性橡胶材料,这种材料赋予了支座较高的阻尼性能,阻尼比≥10%。此外,它在耐老化性能方面表现卓越,经过 10 年的使用,其硬度变化≤10IRHD,这意味着在长期的使用过程中,高阻尼橡胶支座能够始终保持稳定的性能。由于其出色的耐老化性能,特别适合在高温高湿等恶劣环境地区的建筑中使用,如南方沿海城市,能够有效抵御当地复杂气候条件对支座性能的影响,确保建筑的抗震安全 。
压剪承载力定义为橡胶支座在特定水平变形下的竖向承载能力。在10-15MPa竖向压应力作用下,规范通常要求支座极限水平剪切变形达到350%时,仍不出现压剪破坏,这确保了支座在大震下的安全性。
工程中固定支座的布置需遵循明确原则:坡道段工程中,固定支座设于较低一端;车站附近工程中,固定支座设于靠近车站一端;区间平道段工程中,固定支座设于重车方向前端;当布置要求出现重叠时,优先满足坡道段布置规则;特殊工况下,严禁将相邻两孔的固定支座设置于同一桥墩。
板式橡胶支座是靠橡胶的剪切变形来适应建筑板式橡胶支座是靠橡胶的剪切变形来适应建筑伸缩位移的需要,因此它应用在有较大伸缩位移要求的建筑上就有一定困难,一般只适用于中小跨径的简支梁桥,因此有必要在普通板式橡胶支座的表面粘贴一层聚四氟乙烯板,制成四氟板式橡胶支座,作为建筑活动支座使用,同时也可以用作顶推法施工建筑的滑块。
减隔震摩擦摆支座的另一个重要机制是通过球面摆动来延长结构的自振周期。由于摆的质量相对较大且运动路径较长,其自振周期通常大于建筑物的自振周期。这种延长周期的效果使得建筑物在地震中能够更好地适应地震波的频率变化,减小了地震对建筑物的破坏作用。
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。
在实际应用中,摩擦摆支座已在建筑、桥梁等工程中得到了成功应用。它能减小传递到结构中的侧向力和水平振动,使结构在地震下免受破坏。例如在桥梁正常运行时,它具有与普通支座相同的功能;而当地震来临时,剪力螺栓剪断,通过圆弧面之间的相对滑动,利用钟摆原理和重力做功,将地震动能转化为势能,实现阻尼功效,同时有效延长结构自振周期,避免桥梁下部墩柱在地震作用下发生塑性破坏,并且在震后在上部结构自重作用下可实现自恢复。
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