橡胶隔震支座在建筑结构中的应用-施卫星

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浅谈叠层橡胶隔震支座的施工技术应用【最新版】

浅谈叠层橡胶隔震支座的施工技术应用【最新版】

浅谈叠层橡胶隔震支座的施工技术应用隔震结构体系通过设置隔震层,将结构分为上部结构、隔震层和下部结构三部分,地震能量经由结构传到隔震层,由隔震层的隔震装置吸收并消耗主要地震能量后,仅有少部分能量传到上部结构。

隔震层的设置改变了上部结构的周期,降低了结构的地震反应,确保上部结构在大地震时仍可处于弹性状态,或保持在弹性变形状态的初期状态。

正是隔震技术才使得人们能够在大震时安全,在小震中震时安心,超前地实现抗震规范要求的“小震不坏、设防烈度可修、大震不倒”的三个设防水准。

三、叠层橡胶隔震技术特点叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层是由若干个隔震器所组成。

隔震器包括叠层橡胶垫和阻尼器,分普通叠层橡胶垫、铅芯橡胶垫和高阻尼橡胶垫。

这种隔震体系的周期长、阻尼比大,隔震效果明显,尤其采用后两种隔震器,不需再另外附加阻尼器,便于施工。

叠层橡胶隔震支座施工技术主要特点:1、能明显有效地减轻结构的地震反应。

采用隔震技术的结构在强震作用下其地震反应只有传统抗震结构的1/6~1/3。

强震作用下,隔震结构能够很好地保证自身安全。

2、能确保结构安全。

在地面剧烈震动时,上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。

结构内部的财产以及人员安全得以保证。

3、房屋造价不明显提高:对我国已有的隔震结构调查显示,虽然隔震装置需要增加造价(约5%),但建筑总造价不明显提高,在高烈度区还能节省房屋造价。

4、隔震结构无需特别维护。

隔震支座的使用寿命在60年以上。

5、上部结构设计限制小。

由于上部结构地震作用已经很少,使地震区的建筑及结构设计从过去很多严格的限制中解放出来。

6、橡胶支座的拉伸变形大。

极限拉伸变形可达橡胶厚度的3倍以上。

经历过拉伸变形为1倍的橡胶厚度的情况下,支座的性能几乎没有降低。

7、橡胶支座的极限剪切(水平)变形能力约为橡胶厚度的350%以上,远大于通常的设计最大变形250%。

8、在竖向荷载比较大的情况下,橡胶支座会出现屈曲的现象,屈曲时的具体情况与压力的大小和变形的大小相关。

建筑结构中橡胶材料的应用研究与实践

建筑结构中橡胶材料的应用研究与实践

建筑结构中橡胶材料的应用研究与实践橡胶材料在建筑结构领域中的应用已经取得了显著的进展。

随着建筑行业对于结构性能和环境要求的提高,传统的建筑材料已经不能完全满足这些需求。

橡胶材料因其优异的特性,如高延展性、耐腐蚀性、吸振减震性和耐候性,成为了一种理想的替代材料。

本文将分析橡胶材料在建筑结构中的应用研究与实践,并探讨其未来的发展趋势。

一、橡胶材料在建筑结构中的应用1.橡胶减震支座在地震区域,建筑物的减震与抗震设计尤为重要。

橡胶减震支座是一种常见的减震设备,能够有效地减少地震带来的损害。

橡胶减震支座采用橡胶材料作为垫片,可在地震发生时吸收地震能量,从而降低建筑物的震动强度。

同时,橡胶减震支座还能够提供更好的结构稳定性和舒适性,减少结构和人员受到的震动影响。

2.橡胶隔声材料在城市中心的高密度建筑群中,噪音污染成为了一个不容忽视的问题。

橡胶材料因其吸声性能和弹性特点,被广泛应用于建筑隔音的领域。

橡胶隔声材料能够有效地隔绝噪音,并提供更加安静和舒适的室内环境。

同时,橡胶材料还能够减少声音的传播,降低建筑物之间的相互干扰。

3.橡胶防水材料建筑物的防水性能对于保护建筑结构的安全和长久使用至关重要。

橡胶材料具有优异的耐水性和耐候性,在建筑防水领域中有着广泛的应用。

橡胶防水材料具有很好的弹性和耐久性,能够有效地防止水分渗透,避免建筑结构受潮和损坏。

二、橡胶材料应用的研究与实践1.橡胶材料的性能评估橡胶材料的性能评估是橡胶材料应用研究的基础。

研究人员通过对橡胶材料的力学性能、化学性能、热性能和耐老化性能等进行测试和分析,评估橡胶材料的适用性和可靠性。

同时,结合实际工程应用,对橡胶材料的性能进行验证,确保其在实际应用中能够发挥预期效果。

2.橡胶材料的生产与加工技术橡胶材料的生产与加工技术对于其应用效果和成本控制具有重要影响。

研究人员通过优化橡胶材料的配方和工艺参数,提升橡胶材料的性能,并寻求更加高效和可持续的生产加工方法。

建筑工程中隔震橡胶支座施工技术的应用

建筑工程中隔震橡胶支座施工技术的应用

建筑工程中隔震橡胶支座施工技术的应用摘要:近年来,中国经常发生地震灾害,不仅造成巨大的经济损失,而且人员伤亡惨重。

通过应用隔震橡胶支座施工技术,可以在很大程度上强化建筑工程抗震性能,从而为建筑工程安全以及广大群众生命安全与财产安全提供重要保障。

基于此,在本文中分析了隔震橡胶支座的隔震原理与特性,并探究了建筑工程中隔震橡胶支座施工技术的应用。

关键词:建筑工程;隔震橡胶支座;施工技术;应用引言:针对地震而言,这一自然灾害具有极大危害性,并且其特征鲜明,不仅相对随机,而且其破坏性较大。

主要地震发生,势必造成极其严重的损害。

对于人类而言,建筑极其重要,是我们赖以生存的住所,建筑设计师因为长时间抗震日益累积经验,构建出一系列建筑工程,并且具有较强抗震性能,不断改进与完善对抗地震的理论。

当前,各种先进抗震技术应运而生,而基础隔震技术也是其中一种,在此项技术中,隔震橡胶支座占据重要位置,是其高新技术产品[1]。

一、建筑工程中隔震橡胶支座的概述1.隔震橡胶支座的隔震原理隔震橡胶支座技术的隔震原理为:在建筑工程建设过程中,隔震橡胶支座的安装极其重要,可以使自振周期得以延长,从而以上部结构为对象,减小其受到地震的作用。

一般而言,在建筑底部位置,做好隔震橡胶支座的安装工作,由此可以使其形成一个保持水平且具有较强柔性的隔震层,通过这一隔震层的应用消耗与吸收地震能量,在此基础上以地震能量为对象,减轻甚至阻止其向上传递,进而减轻损坏上部结构的效果。

在建筑工程中,通过应用隔震橡胶支座,不仅有利于建筑结构,使其更加安全与完整,还能够在地震发生时防止损坏非结构部件[2]。

2.隔震橡胶支座的特性(1)剪切特性这一特性的表现是,在各种工程概况之下,以水平等效刚度变化为对象,它与剪力应变以及本体温度等密切相关,在设计压应力呈现逐渐增大趋势的条件下,剪应变会有所减小。

而在剪应变不断增大的同时,水平刚度会相对下降,并且剪应力在加载频率不断增大时相应增大。

橡胶支座在桥梁结构中的应用和研究

橡胶支座在桥梁结构中的应用和研究

橡胶支座在桥梁结构中的应用和研究第一章引言橡胶支座作为一种新型桥梁支座,在桥梁结构中得到了广泛的应用。

这种支座具有较强的承载能力、优异的缓震效果和超长的使用寿命。

在建设高速公路、大桥等重要工程中,橡胶支座扮演着非常重要的角色,它可以有效地减少交通噪音和震动,提高桥梁的安全性和可靠性。

本文将介绍橡胶支座的结构特点、应用领域、设计原理和研究进展等方面的内容。

第二章橡胶支座的结构特点橡胶支座由上下两部分组成,上部为钢板,下部为橡胶垫片。

钢板与橡胶垫片通过黏结连接固定在一起,其间通过钢板与橡胶的协同作用承担桥梁的荷载。

橡胶支座的特点主要有以下几点:(1)具有较强的承载能力。

橡胶支座不仅能够根据桥梁的荷载大小和分布形式来确定其最佳支座布置形式,还能够通过优化设计实现更加均匀的力传递。

(2)具有优异的缓震效果。

橡胶支座的减震效果主要表现在其弹性模量较小,能够有效地吸收来自桥面的震动和荷载,从而减少桥梁上的振动。

(3)具有超长的使用寿命。

由于橡胶支座采用优质的橡胶材料,其具有优异的耐磨性和防老化性能,因此使用寿命较长。

第三章橡胶支座的应用领域橡胶支座在桥梁结构中得到广泛的应用,主要应用领域包括高速公路桥梁、高架桥、铁路桥梁、城市轨道交通桥梁等。

其主要功能是承受桥梁的荷载和缓解来自桥面的震动和噪声。

在现代城市中,随着交通工具的不断发展,橡胶支座作为桥梁支座的重要基础设施,将继续得到广泛的应用和研究。

第四章橡胶支座的设计原理橡胶支座的设计需要考虑多个因素,包括荷载、温度、湿度和环境等。

其设计原理主要包括以下几个方面:(1)荷载计算。

根据桥梁荷载的分布形式和大小,确定支座的数量、类型和布置形式,并计算支座的承载能力,以保证桥梁的稳定性和安全性。

(2)温度效应。

橡胶支座的温度效应主要表现在橡胶垫片的变形和弹性模量的变化上。

通过有效控制橡胶材料的配方和强度,可以实现橡胶支座的稳定性和可靠性。

(3)湿度与环境。

橡胶支座的使用环境可能会受到水分、化学物质等的影响,必须针对不同情况采用不同的材料和设计措施,以保证橡胶支座的耐久性。

隔震技术在建筑结构中的应用

隔震技术在建筑结构中的应用

R 0 / R K 0 K
1。这就意味着,与非隔震的相
本试验为1栋三层规则的框架结构, 结构示意图 如图3,柱截面尺寸皆为400×400 mm,配有4根直径 22的钢筋,梁截面尺寸皆为500×300 mm,配有4根 直径18的钢筋,不考虑土-结共同作用效应,混凝 土强度等级为C30,在振动台上进行试验,加载方向 为沿B轴线,地震波选用El Centro波(1942,NS分 量)地震记录,地震烈度为8度。隔振垫采用铅芯橡 胶支座LRB400—80。从固定在框架结构上的加速度
加速度/(m/s2)
[Key words] anti-shock; building, structure, seismic
图3
试验结构平面、左立面、右立面简图
传统的抗震设计,虽然能尽可能地保证“小震 不坏,中震可修,大震不倒” ,但却难以满足越来越 严格的抗震要求,该抗震设计主要就是以增强结构 自身能力——具有一定的强度、刚度和延性,以满 足一定的抗震要求。这种设计,结构处于被动抵御 地震的地位,因此是一种消极的抗震设计,在中震、 大震作用下,结构不可避免的发生较大变形,建筑 内部的设备和装饰发生损坏,使人们的财产遭到损 失。而建筑通过隔震设计则可以极大的减小结构在 地震作用下的反应,减小振动来保证人类生命、财 产的安全。 一、 隔震结构基本原理 建筑结构隔震技术原理简单,减震效果显著, 与传统的抗震结构体系相比具有很多优越性,已逐 渐被人们认同和接收。为方便起见,将图 1 中的上 部结构简化成具有质量 M 的一个刚体,其水平位移 为 x(t ) ;隔震装置的水平刚度和阻尼系数分别以 K、
比, 采用较柔性的隔震装置后,体系的频率比 R 被 显著地提高到了可有效隔震的范围。
[Abstract] With the constantly in-depth study of the anti-shock design of building structures, anti-shock device will shock structure separated in order to weaken the earthquake motive force role in the strength of the structure to reduce damage to the building. The use of vibration isolation device provides a direction to actively explore the seismic design of building structures. 图1 结构隔震体系 图2 单自由度结构隔震效果

隔震橡胶支座在建筑工程中的应用及更换

隔震橡胶支座在建筑工程中的应用及更换

隔震橡胶支座在建筑工程中的应用及更换摘要:地震依然是目前世界上能够造成大量伤亡的地质灾害,建筑如何防震一直是建筑研究的一个重要方向。

大量的案例证实,采用隔震橡胶支座设计的建筑物一方面能够提升建筑物结构的可靠性,尽量避免建筑非结构的毁损,从而降低由于室内装修物体以及各类设备的破坏而导致的次生灾害,另一方面这种技术在设计和施工上均较为方便、能够起到明显的隔震效果。

关键词:建筑工程,隔震橡胶支座一、前言随着建筑工程项目不断增多,建筑结构设计水平也得到了人们的广泛关注,特别是隔震技术的应用,其作为一种高效的减震技术,在建筑结构设计中的科学运用,不仅能够大幅度减少强震作用带来的一系列地震反应,也能够进一步延长建筑结构的使用寿命,促进其各项功能的高效发挥。

但是就目前来看,由于种种因素的影响,隔震技术在建筑结构设计中的应用,还存在诸多有待完善的部分,需要设计人员深入探究。

二、建筑工程隔震的必要性随着建筑技术的发展,如何能够使建筑尽量在地震中遭受最小破坏,尽量降低人员伤亡和财产损失,是建筑研究的一个重要方向。

地震目前依旧是难以预测和完全避免的自然灾害,近年来发生在世界各地的震级较高的地震,均被记载导致了大批人员的伤亡,造成很多建筑破坏毁损。

如何能够使建筑物在地震发生时尽量起到隔震的效果,是一个亟待解决的问题。

特别是在多震地区,地震灾害频繁发生,一些公益性建筑采取减震技术设计已经成为一个普遍抗震减灾的可行措施。

目前在建筑界已经出现了不少相关的技术,其中尤以隔震橡胶支座的隔震技术应用最为广泛。

这种技术能够在建筑的上部和下部间通过增加合理的隔震层,来达到缓释强震巨大能量传导,进而降低建筑物对地震的反应,尽可能避免建筑物在地震中遭受破坏,目前这项技术已经在不少国家取得了越来越多的研究成果。

三、更换橡胶隔震支座的技术原理橡胶隔震支座还可以划分为普通橡胶、铅芯橡胶两种,前者主要是有机结合橡胶层、钢板来促进建筑结构侧向抗压力、水平变形力,以及承载力的不断提升,而后者通常都拥有较高的阻尼,可以有效削弱地震给建筑结构带来的一系列作用、影响,更重要的是可以有效避免隔震层出现位移现象,在防止建筑结构受到地震严重破坏的同时,为其安全使用性能的发挥,以及使用寿命提供有力保障橡胶隔震支座是为建筑物配置合理的橡胶支座,从而让建筑物在遭受地震的时候能够减少自振的频率,从而降低建筑物上部由于地震而导致的可能的破坏。

减震支座设计及其在建筑结构中的应用研究

减震支座设计及其在建筑结构中的应用研究

减震支座设计及其在建筑结构中的应用研究随着建筑技术的不断发展,建筑结构中的减震系统得到了越来越广泛的应用。

其中,减震支座作为减震系统中不可或缺的一部分,对于建筑结构的抗震性起着至关重要的作用。

本文旨在探讨减震支座的设计及其在建筑结构中的应用研究。

一、减震支座的基本原理减震支座是一种能够减小地震作用下结构位移和加速度响应的装置。

它是由减震器、支座、轴承和水平调节装置组成的。

其中,减震器是减小结构振动能量的主要部分,支座和轴承则为支撑和转移结构荷载提供了重要的基础。

水平调节装置则可以调整支座的水平位置,以保证整个结构的平稳度。

减震支座的基本原理是通过减震器的高度阻尼和摩擦阻尼,将地震作用下的结构动能转化为热能,从而有效减小结构响应。

同时,支座和轴承可以使结构在地震作用下发生位移和旋转,缓解地震引起的结构应力集中,提高了结构的整体抗震能力。

二、减震支座的设计减震支座的设计需要考虑多个因素,包括结构的类型、尺寸、荷载特性、地震作用特征等。

在设计过程中,需要进行详细的结构力学分析、动力响应分析和材料选型分析,以确保减震支座的性能达到要求。

其次,减震支座的设计还需要考虑安装和维护的便利性。

为了保证结构的抗震性能,减震支座需要进行定期维护和检查,因此在设计过程中应该充分考虑维护操作的方便性和安全性。

三、减震支座在建筑结构中的应用研究减震支座在建筑结构中的应用研究表明,它可以有效提高结构的抗震性能,并且具有一定的经济性和社会效益。

在日本和台湾等地区,减震支座已经得到了广泛的应用,并且在防灾减灾领域发挥了重要作用。

近年来,在中国大陆也逐渐开始推广减震支座技术,越来越多的建筑结构应用了减震支座。

例如,位于上海世博园区的中国馆就采用了减震支座技术,成为了中国建筑史上具有重要里程碑意义的建筑之一。

总之,减震支座作为现代建筑结构中的一种重要装置,对于提高结构的抗震能力和安全性具有非常重要的作用。

在未来的研究中,需要不断探索减震支座的设计和应用技术,以满足不同建筑结构的需求,为人们创造更加安全、舒适和美丽的居住和工作空间。

浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用

浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用

浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用摘要:文章首先释义了什么是隔震建筑及橡胶隔震支座的隔震原理,接着简述了橡胶隔震支座在建筑设计中运用的一个实例。

关键词:隔震建筑;橡胶隔震支座;设计中的运用Abstract: this article is about what is the Seismic isolation building and the isolated principles of seismic isolation rubber pedestal. To illustrate the principle, this article also gives an example of seismic isolation rubber pedestal how to apply in architectural design.Key words: Seismic isolation building; seismic isolation rubber pedestal; architectural design application引言地震是人类社会面临的最严重的自然灾害之一。

地震留给社会最惨烈的一幕莫过于建筑物的破坏和倒塌。

近十年来,全世界平均每年约有一万人在地震中丧生,五十万人无家可归。

“减轻地震灾害”已经成为一项世界关注的问题。

目前,一种用以柔克刚新理念建造的隔震建筑,正在日益受到人们的关注。

2什么是隔震建筑隔震建筑是在建筑物上部结构与基础之间设置一层由建筑隔震支座组成的隔震层,把房屋上部结构和基础分开,起到隔离和吸收地震能量以阻止其向上部建筑物传递的作用,达到强震时建筑物只做轻微平动,保建筑物的安全。

3隔震原理传统的抗震是将房屋上部结构和地基牢牢地连在一起,地震时地面运动的能量经过地基毫无障碍地传输到上部房屋结构,使房屋发生震动和变形,当结构变形过大,达到某个极限时,房屋便发生破坏甚至倒塌。

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橡胶隔震支座在建筑结构中的应用施卫星1),汪洋2)(1.同济大学结构工程与防灾研究所,同济大学,上海200092;2.上海路博橡胶减振器技术有限公司,上海201401)摘要:铅芯橡胶支座是目前国内外隔震结构设计中应用最广的一类隔震装置和弱连接装置,被广泛应用于新建隔震结构、加固改造工程以及连廊、连体结构、雨篷、网架屋盖等与主体结构之间。

本文对铅芯橡胶隔震支座的构造、工作原理、主要特点、类型及选用、设计及有限元分析、安装维护及工程应用等进行概述和讨论,为隔震结构、连体结构的设计和应用提供参考。

关键词:橡胶支座;铅芯橡胶支座;隔震支座;隔震结构;弱连体结构;连廊Application and Types of Spherical Bearings in Building StructuresSHI Weixing1),WANG Yang2)(1.Tongji University, Shanghai 200092, China;2.Shanghai RB Rubber Isolator Technology Co., Ltd., Shanghai 201401, China)Abstract: Lead rubber bearings are widely used as seismic isolation devices in seismic isolation design of building structures and weakly connected devices in design of weakly connected structures. Main aspects of lead rubber bearings were summarized and discussed, such as configuration, working principle, types and adoption, design basis, finite element analysis, installation and maintenance, project application of spherical bearings. Furthermore, reference for design and adoption of lead rubber bearings in design of seismic isolation structures and connected structures could be provided.Keywords: Rubber bearing; lead rubber bearing (LRB); seismic isolation bearing; seismic isolation structure; connected structure; weakly connected structure; joint gallery1 引言支座是连接上部结构和下部结构的重要构件,起到将上部结构的反力可靠地传递下部结构,并协调或释放上部结构的变形(变形和转角),从而使整个结构的受力情况与理论计算图式相符合。

目前在建筑结构工程中广泛使用的支座类型主要有球型钢支座和橡胶支座。

橡胶隔震支座(Elastomeric isolator)是目前世界范围内各类隔震结构中最常用的一类隔震装置,主要包括天然橡胶支座(Linear natural rubber bearing)、铅芯橡胶支座(Lead rubber bearing)和高阻尼橡胶支座(High damping rubber bearing)以及各类改进型支座[1]~[5]。

其中,铅芯橡胶支座是目前国内外隔震结构设计中应用最广的一种隔震装置和弱连接装置,被广泛应用于新建隔震结构、加固改造工程以及连廊、连体结构、雨篷、网架屋盖等与主体结构之间。

本文对铅芯橡胶隔震支座的构造、工作原理、主要特点、类型及选用、设计及有限元分析、安装维护及工程应用等进行概述和讨论。

2 构造及特点铅芯橡胶支座是在天然橡胶支座的中心或中心周围部位竖直压入一个或几个纯度为99.9%以上的铅芯制成的,如图1所示。

铅芯橡胶支座通过铅芯的剪切变形来实现吸收、耗散地震能量的作用。

铅是一种理想的弹塑性体,且对塑性循环具有很好的耐疲劳性能;同时,铅芯的存在增加了支座的初始刚度,对常态使用(如风荷载和制动力)有利。

铅芯橡胶支座具有构造简单、加工制造规范、安装方便等优点。

(a)三维图(b)剖面图图1 铅芯橡胶支座(LRB)[6]铅芯橡胶支座具有几个基本特性:(1)竖向承载特性。

设计合理的铅芯橡胶支座具有稳定的竖向承载特性,能够保证发生设计水平变形条件时的竖向承载能力。

(2)可变的水平刚度特性。

铅芯屈服前支座水平刚度较大,可以满足微小地震、风荷载作用下的日常使用要求;在中震或大震作用下铅芯屈服,屈服后刚度较小,耗散地震能量,减小主体结构的动力响应。

(3)弹性复位能力。

铅芯橡胶支座内部的天然橡胶具有较好的弹性,设计合理的铅芯橡胶支座能够保证支座在发生设计水平变形时的弹性复位能力。

(4)阻尼耗能能力。

铅芯橡胶支座通过将高纯度铅芯挤入天然橡胶支座的中孔,增加了橡胶隔震支座的滞回耗能能力,100%剪应变时的阻尼比可达15%~40%。

(5)柔性连接特性。

铅芯橡胶支座为主体结构与子结构提供了一种介于刚性连接和滑动连接的柔性连接,具有很好的实用性,被越来越多地用作连廊支座、雨篷支座、屋盖支座等。

(6)足够的耐久性。

橡胶隔震支座的耐久性指隔震结构中使用的橡胶隔震支座经过50~100年或更长时间的使用,经历长期恒定荷载、多次地震冲击荷载,以及外界环境长期综合作用,仍能保持符合要求的承载力、弹性恢复力、水平刚度、阻尼耗能能力等。

橡胶隔震支座耐久性的主要影响因素有:橡胶材料“老化”、橡胶隔震支座的徐变、疲劳以及与耐久性有关的耐火性、耐水性、耐腐蚀性等性能。

橡胶隔震支座采用以下措施保证橡胶支座的耐久性,以保证橡胶隔震支座正常使用寿命不低于工程结构自身的使用寿命,可长达100年。

图2 隔震结构与非隔震结构地震响应的对比[6]隔震结构具有很多优点,比如能够减小结构的水平地震作用,已被理论分析和国内外强震记录所证实。

国外的大量试验和工程经验表明:隔震一般可使结构的水平地震作用降低60%左右,特别是在罕遇地震作用下隔震效果更好;隔震体系能同时保护结构和非结构构件,以及建筑物内部设施在强震下的安全性和地震损坏,保持震后建筑物继续使用的能力,隔震结构与非隔震结构地震响应对比如上图2所示。

3 隔震技术及支座选用《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010[7]第12.1.3条指出建筑结构采用隔震设计时应符合的各项要求,包括结构高宽比不宜大于4,建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,并应选用稳定性较好的基础类型,风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。

但是,当存在以下任何一种情况时,就可采用隔震技术对建筑结构进行隔震设计:1.建筑场地位于地震高发区,如根据《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001,属于抗震设防高烈度区(8度0.2g及其以上)的建筑结构;2.提高结构安全性,确保地震发生时及发生后建筑结构基本功能不丧失;3.减少水平向地震作用,以使结构地震响应满足《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010要求;4.不满足《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010要求需要进行抗震加固的既有建筑结构。

铅芯橡胶支座选取原则是根据柱轴向长期荷载确定铅芯橡胶支座直径,根据建筑类别及直径与内部橡胶层总厚度的比值确定支座的长期基准压应力;根据铅芯橡胶支座直径、隔震层最大变形和隔震周期确定橡胶层厚度。

铅芯橡胶支座的选取往往会经历几次迭代过程。

4 设计及有限元分析4.1 设计依据目前,我国隔震建筑结构设计及铅芯橡胶支座设计、制造及试验所遵循的国家标准主要有:《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010[7]、《橡胶支座》GB20688.1-2007 第一部分:隔震橡胶支座试验方法[8]、《橡胶支座》GB20688.3-2006 第三部分:建筑隔震橡胶支座[9]以及《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001[10]。

4.2 双线性滞回模型在水平地震作用下,铅芯橡胶支座呈明显非线性属性,其力-位移滞回曲线可以较好地简化为双线性恢复力模型。

如图3所示。

图3中,k d、k u、k e分别表示屈服前刚度(即一次刚度)、屈服后刚度(二次刚度)及等效水平刚度,Q d表示屈服力。

图3 铅芯橡胶支座的双线性滞回曲线4.3 有限元分析铅芯橡胶支座力学性能的影响因素较多,对铅芯橡胶支座进行有限元分析难以得到支座真实的力学性能表现,因而,不建议对铅芯橡胶支座进行有限元分析,铅芯橡胶支座主要力学性能参数由压剪试验得到。

在确保铅芯橡胶支座力学性能满足设计要求的基础上,对采用铅芯橡胶支座的隔震结构(或连廊结构)建立整体有限元分析模型,按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010要求,输入规定数量的天然或人工地震波进行非线性时程分析。

目前,可用于进行隔震结构设计及分析的有限元软件主要有目前国际上通用的大型有限元分析软件,如ETABS、SAP2000、MIDAS等。

图5所示为ETABS或SAP2000软件中定义铅芯橡胶支座属性的窗口。

其中,线性属性中的有效刚度即指铅芯橡胶支座对应于100%或250%时的等效水平刚度,非线性属性中的刚度指屈服前刚度(即一次刚度),屈服强度即指屈服力,屈服后刚度比即指屈服后刚度(二次刚度)与屈服前刚度(一次刚度)的比值。

如图5所示为采用包括铅芯橡胶支座在内的某高层隔震结构的ETABS模型。

图4 ETABS/SAP2000中定义铅芯橡胶支座力学参数图5 某高层隔震结构ETABS模型5 安装及维护铅芯橡胶支座的安装对于其隔震作用的发挥是至关重要的。

在施工过程中应确保隔震支座的安装精度,施工单位应预先确定合理的施工方案,安装施工时必须严格按照要求,确保施工质量。

铅芯橡胶支座的安装及维护要求如下:a.铅芯橡胶支座与主体结构的连接方式只有一种,即螺栓连接,铅芯橡胶支座通过上下连接板与主体结构以螺栓形式连接,螺栓应采用可拆换式的外插入式连接,不可采用焊接连接,以焊接高温对橡胶支座的力学性能造成不利影响。

b.隔震支座的支墩顶面水平度误差不宜大于5‰,在隔震支座安装后,隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰;c.隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于5.0mm;d.隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5.0mm;e.同一支墩上的隔震支座的顶面高差不宜大于5.0mm;f.隔震支座连接板和外露连接螺栓应采取防锈保护措施;g.在隔震支座安装阶段,应对支墩顶面、隔震支座顶面的水平度、隔震支座中心的平面位置和标高进行观测并记录;h.在工程施工阶段,对隔震支座宜有临时覆盖保护措施。

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