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北京后备隔震支座是通过什么方法起到保护作用的?

双林建筑隔震橡胶支座  2020-6-2 22:39:39  2520
内容摘要:北京隔震支座软着陆保护是通过并联隔震体系实现的。该体系由两类北京橡胶支座组成,其顶部是刚性平台(楼盖)。由于大支座是在小支座的竖向变形完成以后装上去的,上部结构的重力在平时全部由小支座来承担,因此小支座可称为...

北京隔震支座软着陆保护是通过并联隔震体系实现的。该体系由两类北京橡胶支座组成,其顶部是刚性平台(楼盖)。由于大支座是在小支座的竖向变形完成以后装上去的,上部结构的重力在平时全部由小支座来承担,因此小支座可称为初始承载支座。大支座在无侧移的静止状态下不受轴压力,因此可称为后备隔震支座。其中的小支座和大支座是隔震层中许多承载和后备隔震支座的代表。假设两类支座的上下端都用钢套圈与顶梁和底梁联结,但后备隔震支座顶端钢套圈的直径比后备隔震支座的外径大2△。。其余套圈均与其所套箍的支座具有同样的直径。这样当顶梁和底梁发生相对水平位移时后备隔震支座顶面与顶梁底面可以产生滑移,假设接触面的摩擦系数为卢,由于后备隔震支座在无侧移的初始状态下不承担轴力,因此初始摩擦力为零。

并联体系将发挥以下几个方面的作用

a)水平变形过程中轴力的转移可以防止承载支座失稳破坏;

b)后备隔震支座的水平刚度将会限制并联体系水平位移的进一步增加;

c)后备隔震支座提供的摩擦力是随位移增大而增大的,因此它实际是一个变摩擦体系,大位移时提供的不断增大的摩擦力可以有效的控制承载支座的最大位移;

d)后备隔震支座顶部滑动面在滑动过程中提供摩擦阻力,因此并联体系的水平力,位移特性具有一定的滞回耗能特性;

e)即使承载支座由于变形过大而破坏,但由于后备隔震支座能够继续承担竖向和水平荷载,并联体系仍将继续工作,直到后备隔震支座发生破坏。

隔震支座

后备隔震支座顶部滑动面的摩擦系数可以取得比较大,例如0.2或更大,因此可以应用价格比较低的摩擦材料。后备隔震支座可采用直径较大的橡胶支座,但并不是经济的方案。在水平大变形条件下后备隔震支座应该能承担上部结构的全部轴压力和通过滑动面传递下来的摩擦力,对其水平刚度并无特殊要求,为了减少抗震设防的费用,可以使用钢管混凝土支墩等刚性支座来代替图2中后备橡胶支座,并在其顶部设置摩擦滑动面。

橡胶支座与摩擦滑动机构串联应用的方案在桥梁和建筑结构中均已有应用。在桥梁结构中应用带滑板的北京板式橡胶支座比建筑上更早,此串联体系的水平方向滞回特性基本上可以用理想弹塑性模型来表示。将这种串联机构应用于房屋建筑时,日本学者在隔震建筑建成以后在其旁边安装了不受竖向荷载的弹性恢复元件,此元件通常是用纯橡胶块制作的,这样形成的隔震体系具有双线型弹塑性的特性。在此体系中隔震支座的变形能力需要与滑板的起始滑动力很好匹配,才能做到既保护了承载支座免遭破坏,同时又充分发挥其变形能力。本文推荐的承载橡胶支座与带滑板的弹性或刚性支座的并联体系,将带摩擦滑动面的弹性或刚性支座作为保护性的后备隔震支座,它能保护承载支座免遭大震时的失稳破坏,同时还能通过变摩擦机构提供附加的阻尼力,限制隔震层位移的进一步发展。由于竖向荷载从承载支座向后备隔震支座的转移是逐渐进行的,也不会产生碰撞和冲击,因此比采用设置挡块来防止承载支座在大变形条件下的失稳破坏要好。

为了使这一体系发挥更好的作用,在设计和应用时应该注意以下几点:

a)承载橡胶支座的极限剪应变应该尽可能的大,例如达到500%或更高,并保证钢板与橡胶的相应粘结强度;

b)后备隔震支座应能承担上部结构的全部轴压力和通过滑动板传递下来的水平剪力;

C)后备隔震支座的滑动机构所用的摩擦系数应在分析比较的基础上加以选择,刚性后备隔震支座在滑动面上的允许滑移量应与承载支座在无轴压力条件下的最大水平变形能力相一致;

d)承载橡胶支座上的轴压力与临界屈曲压力的比值宜适当选择,既要防止因此值过大支座在恒载作用下鼓出或倾斜,也要避免因此值过小而妨碍在大变形条件下轴压力从承载支座向后备隔震支座的合理转移;

e)隔震层顶部大梁的设计应考虑在大变形阶段主要由后备隔震支座承担上部结构荷载时的内力变化,并满足相应的配筋构造要求。

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