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北海隔震天然橡膠支座

　　基礎隔震天然橡膠支座

　　隔震措施中大部分都是基礎支座隔震的形式，常用的分類有四種：天然橡膠支座、高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座和滑動支座。我國主要采用天然橡膠支座，但其余支座也在不同的工程中起到很好的作用。天然橡膠支座是工程應用最多的隔震支座之一。本文主要介紹天然橡膠支座的構造及基本性能。

　　通過對不同結構構造的鉛芯橡膠支座進行水平動態力學試驗, 系統研究了鉛芯橡膠支座動態力學性能與其結構構造及外加動載之間的關系.研究結果表明:鉛芯橡膠支座動態力學性能(特征強度、水平方向耗能、初始剛度、屈服后剛度及硬化比)主要由其本身的幾何構造及組成材料決定,且在往復加、卸載循環過程中具有較好的穩定性.對試驗數據進行數學統計分析,建立了鉛芯橡膠支座各水平動態力學參數與其幾何構造及外加荷載特性之間的一系列回歸關系式.從而為鉛芯橡膠支座的設計提供參考依據,為應用鉛芯橡膠支座的結構進行非線性動態分析時,確定其動力分析參數提供可供參考的計算方法.

　　1.天然橡膠支座構造

　　天然橡膠支座(RB支座)由連接鋼板、橡膠層和夾層鋼板組成，其中連接鋼板用來連接基礎與上部結構;橡膠層與夾層鋼板分層布置，橡膠是一種伸縮性較強的物質，而分層設置的薄鋼板能有效限制橡膠的豎向變形，而對水平向變形基本無影響。

　　鋼板埋入式RB支座構造基本同鋼板外露式，唯一的不同是這種鋼板外圍全部用橡膠支座包住，看不到鋼板，從而對鋼板起到保護作用，其耐久性要比前者強。

　　工程中的橡膠支座直徑通常在800～1000毫米之間，其豎向承載能力甚至比鋼筋混凝土結構還結實。

　　2.天然橡膠支座的基本性能

　　(1)HRB支座豎向承載能力

　　隨著橡膠阻尼性能的加強，支抗側向變形能力，但垂直變形能力沒有太大的影響，所以HRB支持垂直承載力和天然橡膠軸承基本相同(見圖1)。

　　(2)HRB支座的水平變形能力

　　HRB具備天然橡膠的水平變形能力外，水平變形有一定的抵抗能力，使其吸收的能量比RB支持能力強(見圖2)。鋼板約束變形，但水平不影響橡膠垂直變形。因此，RB支座的水平變形能力也很出眾，剪切變形達到300%仍能保持穩定，無故障，因此，其抗震能力很不錯。

　　(3)HRB支座的復位能力

　　支持復位能力的基本和天然橡膠的HRB軸承，地震時候支座在外力作用下變形，吸收地震力，當外力消除，支座能回到初始位置，沒有任何殘余位移。

　　復位能力是指RB支座發生變形后回復到原位置的能力(見圖3)。理論與實踐表明，RB支座具有優良的變形能力與復位能力。

　　(4)HRB支座的耐久性

　　HRB支座的耐久性體現在兩個方面：一是橡膠的老化;二是夾層鋼板的銹蝕。為了提高橡膠支座的耐久性，常在RB支座外周設置保護層橡膠，即鋼板埋入型支座，這種支座耐久性好。工程實踐已經證明，橡膠即使在100年后仍然完好無損。日本調查顯示，RB軸承使用10年后，其性能保持不變，并預計只有3%在60年后下降性能。

　　(5)HRB支座的基本力學性能

　　具有阻尼功能的HRB支座，滯回曲線豐滿。HRB在剛度較大時，剛度變形較大，如淡藍色區域顯示，隨著變形量的增大，剛度軟化，開始在剪切應變大于硬化，在綠色光顯示的區域。大變形回復后，其滯回曲線如圖4加深色區域。滯回曲線所包圍的面積表示其吸收的地震能力大小，由此可見，HRB支座具有良好的耗能能力。

　　HRB支座力學性能如上圖，RB支座性能十分穩定，水平向力隨著水平位移的增大而正比增長。天然橡膠支座由于它優良的性質已經在工程中廣泛應用，目前其設計理念與施工方法均趨于完善，是隔震結構首選的支座之一。