大量采用鉛芯橡膠支座作為隔震裝置。但是試驗(yàn)研究表明,鉛芯橡膠支座的橡膠在低溫條件下存在硬化現(xiàn)象,在溫度和交通荷載(低周疲勞)作用下支座中的鉛芯會(huì)發(fā)生疲勞剪切破壞,使支座的阻尼性能大幅下降。有試驗(yàn)表明5000次水平小位移低周反復(fù)加載后,鉛芯橡膠支座的阻尼約下降25%。同時(shí)支座在生產(chǎn)和使用過(guò)程中,鉛將對(duì)環(huán)境造成無(wú)法彌補(bǔ)的污染。因此,近年來(lái)日本、美國(guó)、西歐等國(guó)研究采用高阻尼橡膠制造支座,用于減震、隔震支座,稱之為高阻尼橡膠支座,其阻尼比也可以做到0.15左右。
HDR高阻尼隔震橡膠支座由上下連接鋼板、高阻尼橡膠板和加勁鋼板組成,其結(jié)構(gòu)形式和普通板式橡膠支座相同。其中連擊鋼板用于和梁體及墩臺(tái)連接。
HDR高阻尼隔震橡膠支座的化學(xué)成分通常采用天然橡膠,其聚合物的含量在40%以上,補(bǔ)強(qiáng)劑采用優(yōu)質(zhì)炭黑,其含量在10%~45%,補(bǔ)強(qiáng)劑以為的灰分含量為10%以下。
HDR高阻尼隔震橡膠支座的設(shè)汁方法主要參考日本2004年的《道路橋支承便覽》標(biāo)準(zhǔn)。
1.高阻尼橡膠支座設(shè)計(jì)的基本參數(shù)
(1)垂直反力,恒載反力
(2)水平力,正常使用下的水平力。
(3)設(shè)計(jì)位移;正常使用下的水平位移,地震時(shí)控制的極限位移。
(4)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角。
HDR高阻尼隔震橡膠支座應(yīng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)HDR高阻尼隔震橡膠支座作為隔震支座,必須具備承載能力、恢復(fù)力和配額阻尼(吸收能量)三位一體的功能。
(2)HDR高阻尼隔震橡膠支座的滯回特性(荷載-變形曲線)飽滿,對(duì)風(fēng)振和對(duì)大、中、小地震都能發(fā)揮隔震效果;
(3)HDR高阻尼隔震橡膠支座本身發(fā)揮了隔震功能,不需要再配置其他裝置,因此維修管理成本低;
(4)HDR高阻尼隔震橡膠支座在大地震后,也不會(huì)產(chǎn)生殘余變形,而且特性變化很小,無(wú)需更換;
(5)HDR高阻尼隔震橡膠支座的彈性性能和阻尼特性對(duì)溫度的依賴性很小,適用于廣泛的領(lǐng)域;
(6)HDR高阻尼隔震橡膠支座的蠕變特性良好(采用了新開發(fā)的天然橡膠);
(7)HDR高阻尼隔震橡膠支座的表面被覆三元乙丙橡膠,保護(hù)內(nèi)部橡膠不受臭氧、紫外光等的影響,具有更好的耐老化性能。
HDR高阻尼隔震橡膠支座的彈性剛度(等效剛度)依賴于公變形人小,變形小時(shí)剛度大,變形大時(shí)剛度小,呈非線性狀態(tài)。對(duì)于風(fēng)荷載,高的初期剛度能取得制動(dòng)功能。對(duì)于地震,因?yàn)榇笞冃螘r(shí)剛度小,可以得到良好的隔震效果。而且,對(duì)于過(guò)大的變形,會(huì)引起橡膠硬化現(xiàn)象,使橡膠剛度增加,可以期望能有控制上部結(jié)構(gòu)的過(guò)大變位的效果。
LRB600-Ⅱ鉛芯隔震橡膠支座
目前,鉛芯疊層橡膠支座(Lead laminated Rubber Bearing簡(jiǎn)稱LRB)已較廣泛地應(yīng)用于房屋的基底隔震,LRB鉛芯橡膠支座融隔震與滯變耗能于一體,構(gòu)造簡(jiǎn)單,可靠性高.本文將這種支座引入層間隔震研究.LRB鉛芯橡膠支座是一種強(qiáng)非線性隔震元件,由其組成的減震系統(tǒng)將是一個(gè)非線性系統(tǒng),其動(dòng)力學(xué)行為及減震機(jī)理較采用LRB鉛芯橡膠支座更為復(fù)雜,本文結(jié)合一框架結(jié)構(gòu)的加層改造對(duì)此作了探討.
LRB600-Ⅱ鉛芯隔震橡膠支座
1 加層改造房屋概況
原有建設(shè)物為一7層鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)辦公樓,建筑物層高為:第1層4.0m,第2至7層3.6m.各種框架柱斷面尺寸為: 1~ 2層0.55× 0.55m2,3~ 4層0.50× 0.50m2,5~ 7層0.45×0.45m2,砼標(biāo)號(hào)C25.樓層梁斷面為0.25× 0.65m2,走道梁斷面為0.25× 0.40m2,砼標(biāo)號(hào)C20.加層層高3.6m,柱斷面0.45× 0.45m2,梁斷面同其他樓層.
為了便于比較分析,本文考慮了3種加層方案: (1)直接加層(普通加層方案);(2)普通疊層橡膠支座加層(LRB方案);(3)鉛芯疊層橡膠支座加層(LRB方案).