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叠层橡胶支座隔震技术的成熟程度

    

叠层橡胶支座隔震技术的成熟程度

        目前国内外已经研究开发的各种隔震技术中,叠层橡胶支座隔震技术比较成熟。根据周福霖院士的论述及其他有关资料,橡胶支座隔震技术的成熟程度归纳起来主要体现在下列几方面。

        竖向承载力大,足够支承庞大建筑物的载荷由于隔震橡胶支座中橡胶层和夹层钢板紧密粘结,当橡胶支座承受上部结构的自质量及使用荷载时,夹层钢板对橡胶板的横向变形产生约束,而橡胶本身又是一种不可压缩的材料,必然使橡胶支座具有非常大的竖向承载力和竖向刚度。根据云南省橡胶制品研究所和云南省地震工程研究院试验,云南省制造的橡胶支座极限承载应力可达14.3KN·CM2,分别为甲、乙、丙三类建筑竖向平均压应力设计值14,12,9.5倍,即其实际安全因数分别可达14,12,9.5,远远大于安全因数大于6的设计要求。以中等硬度的Υ400mm天然橡胶支座为例,设计承载能力为1 100-1700KN,而实际极限承载能力可达16 000KN,超过10倍之多,说明作为建筑物的支承部件是非常安全的.水平刚度的可变特性和水平位移量大,可满足防震设计要求。当强风或小地震时,橡胶支座的初始刚度足以确保建筑物屹立不动;在中强地震时,橡胶支座的水平刚度变小,橡胶层产生水平拉伸,变形较大,加上橡胶的滞后特性和变形时的内摩,以及铅芯的阻尼作用,支座起到了良好的隔震、耗能减震作用。叠层橡胶支座的这种可变水平刚度特性,是其它隔震装置未能具备的。试验表明,云南产品的水平极限变形能力达到JG118—2000标准规定的不小于橡胶层总厚度的350%的要求,也大于罕遇地震的设计要求。

       耐久性好,具有与建筑物同步的使用寿命橡胶支座胶料采用优良的耐热氧化和耐疲劳配方,具有良好的抗大气老化和耐压缩疲劳性能,加上橡胶支座是大体积制品,其内部不易受环境降解作用的影响,本身耐老化性能比较优良。国内外通过对橡胶支座及其胶料加速老化试验,以及实际调查和分析,认为橡胶支座中橡胶的老化只涉及周边部分,内部仍保持原形态,蠕变、松驰很小,且逐步趋于一个稳定值,实际使用可达80年以上,可以与建筑物使用寿命同步甚至超过。在国外,已有桥梁橡胶支座使用超过100年而保持性能稳定的先例。因此在正常使用、维护的条件下,完全能满足《建筑隔震橡胶支座》标准中规定的“具有不少于60年设计工作寿命”的要求。

        产品结构设计及生产工艺技术成熟可行,便于工业化生产橡胶支座的承载能力、刚度和水平位移等力学性能取决于支座的结构、胶料性能及生产工艺。经过国内外学者近30年的努力,橡胶支座的结构设计已经有一套比较可靠的计算公式,专业人员可以根据橡胶支座的设计承载力、极限承载力、竖向刚度、水平位移、极限水平位移、水平刚度、阻尼比等力学性能要求,计算、分析确定橡胶支座有效承载直径、夹层钢板厚度、橡胶板厚度、层数、支座高度及主要体现薄钢板对橡胶板约束能力的形状系数(也称形状因素)S1和主要反橡胶支座在受压时稳定性的形状系数S2。

        在生产工艺方面,专业人员完全可以根据橡胶支座对胶料物理性能要求,设计出低、中、高三种硬度的胶料配方,选择合适的热硫化胶粘剂,严格控制未硫化橡胶板的厚度、均匀度、装填量,以及硫化定型时的压力、温度、时间等工艺条件,便能生产出合格的产品。

        结构简单,安装方便橡胶支座是由薄钢板和薄橡胶板交替叠合经模压硫化而成,中间嵌入铅棒。这是一种集支承、弹性复位及阻尼于一体的隔震部件,结构比较简单。安装时只要备齐上、下连接件(也称预埋件),采用法兰或定位连接,并按施工要求的标高定位,便能进行施工安装,十分简便。

       适应范围广,隔震效果显著橡胶支座可安装在不同标高的位置上,并且受建筑物地基不均匀沉降的影响不明显,遇到不均匀沉降时,橡胶支座仍能正常工作。其明显的隔震效果已得到国内外的验证。