橡胶隔震支座就是此类隔震装备,它广泛应用于房屋、公路、建筑等建筑物上。其中为关键的技术就是位于建筑支座中间的橡胶技术,被誉为建筑支座的“心脏”,橡胶的阻尼越大,消耗能量的能力越强,一般可降低地震烈度0.5―2度。
盆式支座的橡胶体安装在钢盆内,一般检测时,不检测内部橡胶层,只是检测钢盆的竖向和径向变形以及活动支座的滑板水平摩擦系数。
剪力限制机构上、下部件之间的水平设计净距,应能适应支座在滑动方向上的全部设计位移,而且能适应在约束方向上作0.8-1.6MM的自由滑动。
采用焊接连接方式:当施工单位在建筑上下部结构施工,将支持安装位置应嵌入顶,底板的大型系列支座板,和一个可靠的锚固措施。
盆式橡胶支座是由上支座板、下支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板(F球面四氟板)及橡胶挡圈组成的一种特殊盆式橡胶支座产品。
四氟乙烯滑板式橡胶支座就是在普通式橡胶支座的表面粘复一层1.5MM-3MM厚的聚四氟乙烯材料时,它除了竖向钢度与弹性变形,能承受垂直荷载及适应梁端转动外,因聚四氟乙烯板的低摩擦系数,可使梁端在四氟板表面自由滑动,水平位移不受限制,特别适宜中、小荷载,大位移量的建筑使用。
某高速公路的互通立交桥和跨河大桥上的支座,由于设计纸上选用错误,有关部门发现后,不得不将已安装好的橡胶支座全部撤换,造成很大的经济损失。
昆明的规划展览馆就是采用建筑师模式。建筑师和上部结构工程师几乎可以按非隔震项目做设计了。只是地下部分头疼,要给建筑整个加一个套,周边形成永久的悬臂挡墙。基坑开挖深度也会加深,如果是软土区多层地下室结构,则这个压力就比较大,有些工程不得不设置一道厚度达到900MM的钢筋混凝土挡墙。如果地下室平面尺寸太大,远超过主楼范围,这个选择也不合适。此方案在一定程度上检修和更换隔震支座的难度也有增大。人防方面也有其特点,地下室六面理论上全成临空墙了,和前面一样,也许需要研究战时加固的问题,不可能直接把隔震沟填了,并不是担心战争的时候还有地震,而是战争结束后还得把土掏出来。其实这个方案还有一个意外的好处,主体结构地下室不用防水了!因为全部通过隔震间歇和土体完全隔离了,顶面覆土除外。
(图一)橡胶隔震橡胶支座
限于篇幅,本文选取固定墩(墩号20)和一个活动墩(墩号19),研究流入的功率流随支座水平刚度的变化情况。
摩擦摆隔震支座具有以下优点:隔震效果好、适用范围广、可靠性高、易于安装和维护。
有鉴于此,建设者应对建筑工程设计施工中的一些常见支座问题进行深入探讨,以严格的施工控制和有效的养护手段确保支座的始终处于良好的工作状态,以改善建筑结构受力,延长其使用寿命。
板式橡胶支座性能劣化类型板式橡胶支座性能劣化类型包括裂纹、钢扳外艏、不均匀豉凸与脱胶、脱空、剪切超限和支座位置串动等。
而这种增加必然会引起橡胶支座抗压弹性模量的增加,从而使竖向压缩变形减少,按不脱空条件来校核,设计允许转角降低。
但从分析中可知,当摩擦系数大于0.03时,在低烈度水平地震作用下,存在滑板支座部分发生滑动的情况;对于相邻桥墩水平刚度变化较大且滑板支座放置于刚度较小的墩顶时更是如此,显然公式不再适合。
隔震装置在建筑设计中若被采用,则它的上部结构在地震后会产生相对的位移,这将对建筑的后期使用和功能产生影响,因此在地震后,应当加强对隔震装置的修补和完善。
该种类型的建筑板式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的转动;有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移;具有构造简单、安装方便、节省钢材、价格低廉、养护简便、易于更换等特点。
(图二)高阻尼铅芯支座
也就是说隔震支座需要控制正常使用状态下的压应力,避免在正常使用状态就出现橡胶失去弹性,因此规定甲类建筑不得超过10MPA,乙类不得超过12MPA,丙类建筑不得超过15MPA。
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。
在我国,板式橡胶支座从1965年起出上海橡胶制品研究所、上海市政工程研究所和上海市政设计院等单位开始研制与试验,并先后在广东、上海、山东、广西、福建、江苏、浙江和安徽等地部分公路桥上使用。
橡胶支座的转角超限,这是因为设计和安装方面的不适当,造成了建筑支座转角超出了原先设计时的大预计转角。
拉力支座除可正常转动和滑动外,还可承受垂直方向的拉力(负反力)。拉伸强度、扯断伸长率、300%定伸应力应按GB/T528规定测定。了解了这些之后便可轻松安装了。类似的例子还能举出一些,例如施工现场装卸红砖用的一次可以手提红块砖的砖夹子、自行车车轮的辐条等。李瑞明.关注地震灾害强化建筑抗震设计[J].新技术新产品,2009,(1.例如:混凝土表面由于温度变化产生的干缩裂缝。例如活动支座的上、下连接板应在张拉梁体预应力前拆除,以使支座能适应梁体顶施应力的变形。例如用做移动悬臂施工的吊架,移动重型机械的滑道。连接板及预埋板的外露部分均须涂刷防锈漆2道。连接螺栓安装好后,应立即安装防护帽,防止螺栓外露部分锈蚀。连续端板式橡胶支座安装技术要求⑴先将支座支承垫石顶平面冲洗干净、风干。连续缝设置不够完善为了减少伸缩缝,现在大量采用连续梁或连续桥面。连续梁桥等在实行体系转化切割临时锚固装置时,必须采取隔热措施,以免损坏橡胶板和聚四氟乙烯板。
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铅芯物,铅芯抗震橡胶支座结构中的抗震层具有稳定的弹性复位功能。
我们常常在一些新闻中看到,为什么有的地震发生后,公路硬是被拧成了麻花,而有的,仅仅只是裂开了一个小口子呢?这就是板式橡胶支座和盆式橡胶支座所起的作用。
板式支座具有足够的竖向刚度以承压垂直荷载,能将上部构造的反力可靠地传递给墩台,有良好的弹性,以适应梁端的转动;又有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移。
(图三)LNR1500橡胶支座厂家
压剪承载力与水平位移。压剪承载力是指橡胶支座在发生某一规定的水平变形下的竖向承载力。在竖向压应力为10~15MPA情况下,一般要求当支座的极限水平剪切变形达到350%时,橡胶支座也不会出现压剪破坏。
采用隔震技术的建筑物,与一般传统抗震结构相比,上部结构的地震反应减少到1/4到1/8左右,其抗震可靠度大大提高,建筑的设防目标一般可以提高一个设防等级。传统建筑的设防目标一般是。小震不坏,中震可修,大震不倒”而合理设计的隔震建筑通常能做到“小震不坏,中震不坏或轻度破坏,大震不丧失使用功能。,其潜在的经济效益和社会效益是十分可观的。按施工经验,隔震结构一般比非隔震结构造偷降低7-15%。
路基包括路堤与路堑,基本操作是挖、运、填,工序比较简单,但条件比较复杂,公路圆板式橡胶支座因而施工人法具有多样化,简单的工序中常常遇到极为复杂的技术和管理方面的新课题。
还有利用球铰原理制作的网架产品球铰拉压支座,这类产品的实现转角一般为0.08弧度,抵抗水平力相对也大一些,但球铰面的摩擦系数稍大,应当注意。
隔震层以下的结构(包括地下室和隔震塔楼下的底盘)中直接支承隔震层以上结构的相关构件,应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求,并按罕遇地震下进行抗剪承载力验算。
选用建筑支座时,要考虑的因素包括建筑跨径、支点反力、对建筑高度的要求、适应单向和多向位移及其位移量的需要,以及防震、减震的需要。
传统的常用建筑支座有:垫层支座、平板支座、弧形支座、摇轴支座、建筑板式橡胶支座、铰式固定支座以及铰式辊轴支座等建筑板式橡胶支座由多层橡胶片与薄钢板硫化,粘合、硫化而成的一种暴行症橡胶支座打造品,它有足够的竖向刚度,能将上部构造的反力可靠地传递给墩台,具有良好的大弊政,以适应两端的滚动,同时又有较大的剪切变形能力,以自满上部构造的水平位移在上述的建筑板式橡胶支座表面粘覆一层厚1.5MM—3MM的聚四氟乙烯板,就打形成聚四氟乙烯板式橡胶支座,它除了具有竖向刚度与弹性变形,能承受垂直荷载及适应两端转动外,因聚四氟乙烯板的低摩擦系数,能够使梁端在四氟板鼻疽自由滑动,水平位移不受限制,特别适宜中、小荷载,大位移量的建筑使用。
支座安装时也会引起支座初始变形过大,从耐久性来说是不好的,剪切变形越大越不好,长时间过大变形将加速橡胶老化,会降低支座使用寿命.过大的变形产生原因主要有:1.由于同一梁体有的支座完全脱空导致个别支座受力过大而引起初始变形过大;2.安装温度过高、过低,随环境温度变化、混凝土胀缩、徐变和汽车制动力的作用引起过大剪切变形;3.建筑纵坡设计过大导致纵向剪切变形过大。
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