唐山隔震天然橡胶支座

　　基础隔震天然橡胶支座

　　隔震措施中大部分都是基础支座隔震的形式，常用的分类有四种：天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座和滑动支座。我国主要采用天然橡胶支座，但其余支座也在不同的工程中起到很好的作用。天然橡胶支座是工程应用最多的隔震支座之一。本文主要介绍天然橡胶支座的构造及基本性能。

　　通过对不同结构构造的铅芯橡胶支座进行水平动态力学试验, 系统研究了铅芯橡胶支座动态力学性能与其结构构造及外加动载之间的关系.研究结果表明:铅芯橡胶支座动态力学性能(特征强度、水平方向耗能、初始刚度、屈服后刚度及硬化比)主要由其本身的几何构造及组成材料决定,且在往复加、卸载循环过程中具有较好的稳定性.对试验数据进行数学统计分析,建立了铅芯橡胶支座各水平动态力学参数与其几何构造及外加荷载特性之间的一系列回归关系式.从而为铅芯橡胶支座的设计提供参考依据,为应用铅芯橡胶支座的结构进行非线性动态分析时,确定其动力分析参数提供可供参考的计算方法.

　　1.天然橡胶支座构造

　　天然橡胶支座(RB支座)由连接钢板、橡胶层和夹层钢板组成，其中连接钢板用来连接基础与上部结构;橡胶层与夹层钢板分层布置，橡胶是一种伸缩性较强的物质，而分层设置的薄钢板能有效限制橡胶的竖向变形，而对水平向变形基本无影响。

　　钢板埋入式RB支座构造基本同钢板外露式，唯一的不同是这种钢板外围全部用橡胶支座包住，看不到钢板，从而对钢板起到保护作用，其耐久性要比前者强。

　　工程中的橡胶支座直径通常在800～1000毫米之间，其竖向承载能力甚至比钢筋混凝土结构还结实。

　　2.天然橡胶支座的基本性能

　　(1)HRB支座竖向承载能力

　　随着橡胶阻尼性能的加强，支抗侧向变形能力，但垂直变形能力没有太大的影响，所以HRB支持垂直承载力和天然橡胶轴承基本相同(见图1)。

　　(2)HRB支座的水平变形能力

　　HRB具备天然橡胶的水平变形能力外，水平变形有一定的抵抗能力，使其吸收的能量比RB支持能力强(见图2)。钢板约束变形，但水平不影响橡胶垂直变形。因此，RB支座的水平变形能力也很出众，剪切变形达到300%仍能保持稳定，无故障，因此，其抗震能力很不错。

　　(3)HRB支座的复位能力

　　支持复位能力的基本和天然橡胶的HRB轴承，地震时候支座在外力作用下变形，吸收地震力，当外力消除，支座能回到初始位置，没有任何残余位移。

　　复位能力是指RB支座发生变形后回复到原位置的能力(见图3)。理论与实践表明，RB支座具有优良的变形能力与复位能力。

　　(4)HRB支座的耐久性

　　HRB支座的耐久性体现在两个方面：一是橡胶的老化;二是夹层钢板的锈蚀。为了提高橡胶支座的耐久性，常在RB支座外周设置保护层橡胶，即钢板埋入型支座，这种支座耐久性好。工程实践已经证明，橡胶即使在100年后仍然完好无损。日本调查显示，RB轴承使用10年后，其性能保持不变，并预计只有3%在60年后下降性能。

　　(5)HRB支座的基本力学性能

　　具有阻尼功能的HRB支座，滞回曲线丰满。HRB在刚度较大时，刚度变形较大，如淡蓝色区域显示，随着变形量的增大，刚度软化，开始在剪切应变大于硬化，在绿色光显示的区域。大变形回复后，其滞回曲线如图4加深色区域。滞回曲线所包围的面积表示其吸收的地震能力大小，由此可见，HRB支座具有良好的耗能能力。

　　HRB支座力学性能如上图，RB支座性能十分稳定，水平向力随着水平位移的增大而正比增长。天然橡胶支座由于它优良的性质已经在工程中广泛应用，目前其设计理念与施工方法均趋于完善，是隔震结构首选的支座之一。