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建筑隔震橡胶支座基本隔震原理和内部基本结构是什么

建筑隔震支座  2019-6-25 17:16:26  14580
内容摘要:一、建筑隔震橡胶支座的隔震基本原理建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理是通过增设橡胶隔震支座,使整个建筑的自振周期得以延长,以减轻上部结构的地震反应。一般做法是在建筑物底部设计一层隔震层,在隔震层设置橡胶隔...

一、建筑隔震橡胶支座的隔震基本原理

建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理是通过增设橡胶隔震支座,使整个建筑的自振周期得以延长,以减轻上部结构的地震反应。一般做法是在建筑物底部设计一层隔震层,在隔震层设置橡胶隔震支座,利用橡胶隔震支座的水平柔性形成一道柔性隔震层,通过柔性隔震层吸收和耗散地震能量,阻止并减轻地震能量向上部结构的传递,最终达到减轻上部结构地震破坏的目的。这种隔震技术不仅可以保证结构的整体安全,并且能够防止非结构部件的破坏,避免建筑物内部装修、室内设备的损坏以及由此引起的次生灾害。

隔震设计技术的基本原理可以通过如下图示来表示。假设一个结构悬浮于地面,如图 1-a 所示,则地震作用不会对结构产生影响,但由于结构还有自重,这样的情况几乎不可能发生。为了承担结构的自重,可以用摩擦力非常小的滚珠来代替示意,如图 1-b,滚珠在竖向支撑结构,而在水平方向与悬浮的情况近似,在水平地震作用下结构不会产生响应,但建筑物会滑移到其它位置而不能复位。因此,为了使结构复位,需要在结构中设置水平弹簧,如图 1-c 所示,但如果仅有弹簧,一旦产生振动后就很难停止,因此必须在结构中设置阻尼装置,以阻止振动的持续。任何一个隔震结构都可简化为图 1-b 或图 1-d 的情形,隔震结构就是在传统的抗震结构的基础与上部结构之间增加了一个可以隔离地震的装置。
从以上的分析可知,隔震装置主要由滚珠、弹簧和阻尼构成,滚珠的作用是在竖向支撑建筑物,而在水平向可以自由滑动,弹簧对结构进行复位,阻尼消减振动的幅度。其中,弹簧和阻尼的大小会影响减震的效果。

假设图 1-2d 中的阻尼很小,就相当于图1-c 的情形,建筑物会在弹簧恢复力的作用下一直振动下,这对上部结构非常不利。当阻尼增加非常大时,并非有利于减震的效果。
因此,对一个隔震结构而言,需要选择适当的弹簧和阻尼,才能达到理想的减震效果,具体到建筑隔震橡胶支座,就是对支座的水平等效刚度和等效阻尼比进行合理设计和选择。

建筑隔震橡胶支座

二、建筑隔震橡胶支座产品的基本结构

隔震橡胶支座是隔震建筑的关键部件,其性能好坏直接关系到隔震建筑的隔震效果及隔震建筑的安全性。目前在基础隔震技术上所用到的建筑隔震橡胶支座主要有三种类型:普通天然橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座,建筑隔震橡胶支座由多层橡胶和多层钢板交替叠置硫化而成,其形状大多是圆柱型,图2为一种铅芯隔震橡胶支座的结构示意图。图3是笔者公司所生产一种铅芯隔震橡胶支座实物照片。目前工程上使用的建筑隔震橡胶支座的基本特征是:橡胶隔震支座内分层设置的薄钢板对橡胶超约束作用,使建筑隔震橡胶支座支座具有很高的竖向承载能力,能够在正常使用状态下和地震时承受建筑物的荷重,而不产生过大的变形。此外,由于薄钢板的设置方式基本上不影响建筑隔震橡胶支座的水平柔性,使橡胶隔震支座的水平刚度较小,从而使得整个地震体系的自振周期得以延长,达到减震隔震的目的。一般情况下,建筑隔震橡胶支座的水平刚度和竖向刚度数值相差约几百到千倍。

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