板式橡膠支座的設(shè)計(jì)在大量試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,板式橡膠支座的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮下列參數(shù):鋼盆中橡膠的抗壓允許應(yīng)力為25MPA;聚凹氟乙烯板的抗壓允許應(yīng)力(平均應(yīng)力)純聚四氟乙烯為24MP山填充聚四氟乙烯(80%聚四氟乙烯十15%玻璃纖維十5%石墨)為36MPA;純聚四氯乙烯加295硅脂為30MPA;支座鋼件的允許應(yīng)力為130MPA。
地震后,只對(duì)隔震裝置進(jìn)行必要的檢查更換。而無(wú)需考慮建筑結(jié)構(gòu)物本身的修復(fù),地震后可很快恢復(fù)正常生活或生產(chǎn),這帶來(lái)極明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
據(jù)專(zhuān)家介紹,橡膠隔震墊是由薄橡膠板和薄鋼板分層交替疊合,經(jīng)高溫、高壓下整體硫化而成,它可以有效減輕地震反應(yīng)70%~90%。
并于1988年制定/4公路建筑板式橡膠支座技術(shù)條件》(JT3132.288),隨后又相繼制定了《公路建筑板式橡膠支座規(guī)格系列》(JT3132.1-88)和《公路建筑板式橡膠支座力學(xué)性能檢驗(yàn)規(guī)則》(JT3I32.3-90)等交通部標(biāo)準(zhǔn).1994年修定頒布/4公路建筑板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)》(JT/T4--9,后來(lái)又修訂為(JT/T4-2004)執(zhí)行,為正確使用相大面積推廣應(yīng)用板式橡膠支座奠定了基礎(chǔ)。
各項(xiàng)研究參數(shù)被納入《鐵路橋油設(shè)計(jì)規(guī)程》(TN2-85),并于1987年制定門(mén)鐵路建筑板式橡膠支座技術(shù)條件》(TBL893-87)。
如可在中墩上設(shè)固定橡膠支座,此時(shí)墩上的縱、橫向荷載均由墩柱上橡膠支座來(lái)分擔(dān);其余每個(gè)墩上都配有定向滑移橡膠支座以便分擔(dān)橫向水平荷載;橋臺(tái)的橫向剛度較大,只需在1個(gè)橋臺(tái)上設(shè)置定向橡膠支座。
隔震墊的施工應(yīng)包括以下人員:甲方、監(jiān)理、施工技術(shù)負(fù)責(zé)人、技術(shù)員、測(cè)量員、安裝工(包括安裝預(yù)埋件人員和組裝橡膠隔震支座人員)、混凝土澆筑人員、吊裝工、鋼筋工、木工等,根據(jù)工程的實(shí)際情況分成不同的班組進(jìn)行。
隔震特性:隔震裝置具有可變的水平剛度特性,在強(qiáng)風(fēng)或微小地震時(shí)(F≤F,具有足夠的水平剛度K1,上部結(jié)構(gòu)水平位移極小,不影響使用要求;在中強(qiáng)地震發(fā)生時(shí),(F>F,其水平剛度K2較小,上部結(jié)構(gòu)水平滑動(dòng),使“剛性”的抗震結(jié)構(gòu)體系變?yōu)椤叭嵝浴钡母粽鸾Y(jié)構(gòu)體系,其自振周期大大延長(zhǎng)(例如TS=2~4S),遠(yuǎn)離上部結(jié)構(gòu)的自振周期(TS=0.3~1.2S)和場(chǎng)地特征周期(TG=0.2~0S),從而把地面震動(dòng)有救地隔開(kāi),明顯地降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),可使上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)(或地震作用)降低為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的1/4~1/12。并且,由于隔震裝置的水平剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部結(jié)構(gòu)的層間水平剛度,所以,上部結(jié)構(gòu)在地震中的水平變形,從傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的“放大晃動(dòng)型”變?yōu)楦粽鸾Y(jié)構(gòu)的“整體平動(dòng)型’,從激烈的、由下到上不斷放大的晃動(dòng)變?yōu)橹蛔鏖L(zhǎng)周期的、緩慢的、整體水平平動(dòng).從有較大的層間變位變?yōu)橹挥泻芪⑿〉膶娱g變位,斟而上部結(jié)構(gòu)在強(qiáng)地震中仍處于彈性狀態(tài)。這樣,既能保護(hù)結(jié)構(gòu)本身.也能保護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裝飾、精密設(shè)備儀器等不遭任何損壞,確保建筑結(jié)構(gòu)物和生命財(cái)產(chǎn)在強(qiáng)地震中的安全。
(圖一)鉛芯減震、隔震橡膠支座
由于許多用戶(hù)自己加工滑板支座的配套鋼板,通常達(dá)不到支座的設(shè)計(jì)要求,既不銹鋼板的表面光潔度和平面度達(dá)不到要求,這樣容易造成支座滑移時(shí)阻力增大,支座發(fā)生較大的剪切變形。
由于受材料設(shè)計(jì)容許應(yīng)力的限制,大噸位支座的尺寸較大,不適宜運(yùn)營(yíng)期的更換,因此,橡膠支座設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)的耐久性;同時(shí)由于高速鐵路對(duì)工后沉降的控制嚴(yán)格,在一些特殊地段還需采用可調(diào)高支座進(jìn)行調(diào)整。
梁體就位后,在盆式橡膠支座底板與墩、臺(tái)支承墊石之間應(yīng)預(yù)留0~0MM的空隙,以便用重力灌漿灌注高強(qiáng)度無(wú)收縮材料。
關(guān)于橡膠支座的布置原則簡(jiǎn)單介紹現(xiàn)在,橡膠支座在建設(shè)中所起的作用已經(jīng)越來(lái)越大了(以上片就是河南施工支座更換是如何進(jìn)行布置的),面對(duì)各種自然災(zāi)害頻發(fā)的今天,如何保證基礎(chǔ)設(shè)施的安全,是一個(gè)非常急迫的問(wèn)題。
榕江縣摩擦擺支座的設(shè)計(jì)和應(yīng)用體現(xiàn)了其在抗震領(lǐng)域的重要作用。它不僅在房屋建筑中得到應(yīng)用,還被廣泛應(yīng)用于橋梁、大型儲(chǔ)油罐等結(jié)構(gòu)上。以橋梁為例,摩擦擺支座是橋梁構(gòu)件減隔震領(lǐng)域的三款主要產(chǎn)品之一,與橡膠支座和鋼阻尼支座并列。相比其他支座,摩擦擺支座因其較大的承載力和復(fù)位功能,在中大噸位橋梁中得到了廣泛應(yīng)用。例如,設(shè)計(jì)最大承載力達(dá)到180MN的摩擦擺支座已應(yīng)用于實(shí)際工程中。
公路建筑支座在水千方向則應(yīng)具有—定柔性,以適應(yīng)車(chē)輛制動(dòng)力、溫度、混凝土收縮利徐變及活載作用下梁體的水平位移。
據(jù)了解,在諸多隔震系統(tǒng)中,隔震橡膠支座是研究和應(yīng)用的主流,在美國(guó)、日本等多震廣泛應(yīng)用,在我國(guó)也有應(yīng)用,經(jīng)過(guò)多次強(qiáng)烈地震的考驗(yàn),隔震效果良好。
怎么樣正確選擇網(wǎng)架的橡膠支座?隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建設(shè),尤其是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的大型化和復(fù)雜化,使得結(jié)構(gòu)對(duì)抗風(fēng)穩(wěn)定、溫度引起的桿件收縮和地震時(shí)減隔振性能等要求比較苛刻,在設(shè)計(jì)上一般選擇釋放結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)應(yīng)力,或是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的剛度來(lái)解決上述問(wèn)題。
(圖二)LNR橡膠隔震支座800
研制、生產(chǎn)的產(chǎn)品有預(yù)應(yīng)力智能張拉設(shè)備(數(shù)控張拉設(shè)備)、智能壓漿設(shè)備、智能自動(dòng)連續(xù)頂推千斤頂、智能自動(dòng)連續(xù)提升千斤頂、前卡張拉千斤頂、張拉千斤頂設(shè)備、超高壓張拉油泵、頂舉千斤頂、頂管千斤頂、超薄型扁形千斤頂(支座更換千斤頂)、精扎螺紋錨張拉千斤頂、靜載試驗(yàn)千斤頂、擠壓機(jī)、鐓頭器、預(yù)應(yīng)力真空泵、自動(dòng)泵站、壓漿泵、波紋管機(jī)、預(yù)應(yīng)力工作工具錨具、固定端P型錨具、精扎螺紋鋼錨具、冷鑄鐓頭錨具、體外索錨具、低回縮錨具、連接器錨具、巖土錨具、巖錨隔離支架、預(yù)應(yīng)力波紋管等四百多個(gè)品種規(guī)格,廣泛應(yīng)用于建筑、高鐵、高層建筑、市政工程、水電站等工程領(lǐng)域。
類(lèi)型裂紋鋼板不均勻支座支座位置劣化等級(jí)外露取口與雎膠脫空剪切串動(dòng)AA(極嚴(yán)重)裂縫寬于2MM,外露長(zhǎng)串動(dòng)大于水平裂縫長(zhǎng)度大于度大于//TANα>0.45相應(yīng)相應(yīng)邊長(zhǎng)50%100MM邊長(zhǎng)25%A1(嚴(yán)重)裂縫寬于2MM,水平裂縫長(zhǎng)度大于相應(yīng)邊長(zhǎng)25%局部外露沿支座一側(cè)外鼓長(zhǎng)度占相應(yīng)邊長(zhǎng)25%有脫空/串動(dòng)小于相應(yīng)邊長(zhǎng)25%沿支座一裂縫寬度1~2MM惻外鼓長(zhǎng)B(較重)水平裂縫長(zhǎng)度大于相應(yīng)邊長(zhǎng)25%/度占相應(yīng)邊長(zhǎng)10%~25%///裂縫寬度0.5~1MM,沿支座-側(cè)外鼓長(zhǎng)C(中等)水平裂縫長(zhǎng)度大于相應(yīng)邊長(zhǎng)10%/度小于相應(yīng)邊長(zhǎng)10%///龜裂,裂縫寬度小于0.5MM,D(輕激)無(wú)水滬裂縫在確定建筑支座性能劣化類(lèi)型和劣化等級(jí)時(shí),應(yīng)在光線(xiàn)明亮的條件下用肉眼及適當(dāng)?shù)臋z測(cè)設(shè)備(如裂縫放大鏡、角尺、塞尺等)檢查。
盆式橡膠支座由頂板、不銹鋼滑板、聚四氟乙滑板、中間鋼板、橡膠板、密封圈、底盆、支座錨栓等組成,產(chǎn)品執(zhí)行交通部JT391-1999標(biāo)準(zhǔn),廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、市政和水利工程及其它類(lèi)似結(jié)構(gòu)中。
實(shí)例4:2013年四川蘆山7級(jí)地震,蘆山縣人民醫(yī)院門(mén)診樓為隔震建筑,震后結(jié)構(gòu)基本完好,設(shè)備正常使用,在抗震救災(zāi)中發(fā)揮重要作用。醫(yī)院其它建筑破壞嚴(yán)重?zé)o法使用。
支座與不銹鋼板位置要視安裝時(shí)溫度而定,若不銹鋼板有足夠長(zhǎng)度,則任何季節(jié)可按不銹鋼板中心安置。支座與混凝土接觸時(shí),摩擦系數(shù)μ=0.3,與鋼板接觸時(shí),摩擦系數(shù)μ=0.2。支座在安裝前應(yīng)對(duì)橡膠支座各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)檢(本橋橡膠支座已經(jīng)浙江大學(xué)測(cè)試中心檢驗(yàn)合格)。支座在出廠(chǎng)時(shí),一般應(yīng)有明顯的標(biāo)記,注明文座型號(hào)、反力和位移,以免在安裝時(shí)發(fā)生混淆。支座整體頂升更換的方法支座滯回特點(diǎn)(載荷-變形曲線(xiàn))飽滿(mǎn)、耗能顯著;支座中心線(xiàn)與主梁中心線(xiàn)應(yīng)重合或平行,單向活動(dòng)支座安裝時(shí),上下導(dǎo)向塊必須保持平行,交叉角不得大于5。
球冠圓形板式橡膠支座的特點(diǎn)球冠橡膠支座的頂部為球冠狀,底部一般采用有半圓形圓環(huán)或者四氟板(F,所以它能具有很好的各向同性的特性,因此在工作時(shí)能夠既有效地適應(yīng)建筑支點(diǎn)的轉(zhuǎn)角位移需要,又能保證上部結(jié)構(gòu)的荷載能有效地傳遞給下部結(jié)構(gòu),又可避免板式支座的邊緣固偏心受力大容易破壞和脫空現(xiàn)象的發(fā)生。
它的優(yōu)點(diǎn)是支座高度小,構(gòu)造簡(jiǎn)單,用鋼量少;缺點(diǎn)是不能抵抗拉力,不能調(diào)整高度,轉(zhuǎn)動(dòng)量少,不便于更換和修理。
穿過(guò)隔震層的豎向通道,包括樓梯、電梯、管井等在隔震層中應(yīng)設(shè)置貫通的水平縫隙,縫高≥20MM,并用柔性材料填充。
(圖三)建筑橡膠減振支座
隔震橡膠支座為了改善框架或底框結(jié)構(gòu)的抗震性能,同時(shí)克服現(xiàn)有耗能減震加固方案存在的問(wèn)題,周云教授設(shè)計(jì)了扇形鉛粘彈性阻尼器對(duì)框架或底框結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固,該阻尼器可直接安裝于柱底節(jié)點(diǎn)區(qū)或是邊柱和中柱的梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)J,如2所示這種加固方案具有以下優(yōu)點(diǎn):(加固時(shí)不需拆除填充墻,施工方便,省工省時(shí);阻尼器可直接通過(guò)預(yù)埋或后錨固的連接件與結(jié)構(gòu)相連,不需使用額外的支撐等連接構(gòu)件,節(jié)省材料;只在梁柱節(jié)點(diǎn)局部加設(shè)阻尼器,不影響空間使用;阻尼器采用符合建筑美學(xué)觀點(diǎn)的弧形構(gòu)造,整體造型美觀。
本產(chǎn)品除具有GYZ系列橡膠支座的所有功能外,由于采用了聚四氟乙烯滑板使梁底不銹鋼板之間的摩擦系數(shù)變得很低,可以使建筑上部構(gòu)造的水平位移,不受建筑支座本身剪切變形量的限制,能滿(mǎn)足一些建筑的大位移量需要。
盆式橡膠支座活動(dòng)支座開(kāi)箱后要注意對(duì)聚四氟乙烯板和不銹鋼滑板的保護(hù),防止劃傷和贓物粘附于不銹鋼滑板與聚四氟乙烯滑板表面,并注意檢查5201-2硅脂是否注滿(mǎn)。
應(yīng)用橡膠隔震技術(shù)比傳統(tǒng)的抗震技術(shù)更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。傳統(tǒng)的抗震技術(shù)主要特點(diǎn)是“抗”,建筑的基礎(chǔ)和地基牢固地聯(lián)結(jié)在一起,由于地震震動(dòng)的發(fā)生,引起上部結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng),當(dāng)超過(guò)材料的承載力時(shí)就會(huì)使建筑物的裝修、內(nèi)部設(shè)備受到很大的破壞;隔震技術(shù)通過(guò)各鎮(zhèn)曾發(fā)揮“隔”的作用,使上部結(jié)構(gòu)與下部基礎(chǔ)脫離,隔震層剛度小,可有效減少地震反應(yīng)70-90%,相當(dāng)于降低地震烈度1-2度,并且節(jié)省工程造價(jià)5-20%,被廣泛應(yīng)用于生命線(xiàn)工程、重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目和普通房屋建筑,除新建工程外,還廣泛應(yīng)用于舊建筑物的改良加固,被認(rèn)為是抗震技術(shù)的一次重大飛躍。
這種方式只適用于地下室和主樓平面基本一致的情況,如果地下室擴(kuò)大較多,主樓范圍以外的隔震墊實(shí)際上只隔了一個(gè)地下室頂板,從經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都顯得不適宜。還有一個(gè)問(wèn)題是因?yàn)楦粽饻稀⒏粽鹂p等構(gòu)造的存在,結(jié)構(gòu)不能完全封閉,這樣的隔震地下室不能作為人防地下室使用,能否通過(guò)戰(zhàn)時(shí)加固等手段來(lái)解決呢?可能需要和人防管理部門(mén)的溝通協(xié)調(diào)。地震和戰(zhàn)爭(zhēng)理論上也有極小的概率同時(shí)發(fā)生,這已經(jīng)超出結(jié)構(gòu)工程師正??紤]的范圍。
為保證支座的轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)都是在潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑條件下進(jìn)行,需考慮設(shè)計(jì)補(bǔ)充硅脂裝置,減低滑板材料的磨耗,保證支座的摩擦系數(shù)穩(wěn)定,提高支座的整體性能。
近,美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校用一臺(tái)地震模擬器對(duì)一座5層樓24米高的模擬醫(yī)院進(jìn)行測(cè)試,這座建筑物事先安裝了橡膠隔震支座,科研人員要測(cè)試隔震支座在地震中對(duì)建筑物的保護(hù)作用。
支座的變位主要通過(guò)鋼和鋼的滾動(dòng)及滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。支座的承載能力,主要是通過(guò)鋼板對(duì)膠層側(cè)向流動(dòng)的約束來(lái)實(shí)現(xiàn)的。支座的構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、價(jià)格便宜。支座的結(jié)構(gòu)必須能滿(mǎn)足由交通、溫度變化、地震、預(yù)應(yīng)力、收縮徐變等產(chǎn)生的位移和扭轉(zhuǎn)。支座的類(lèi)型與構(gòu)造簡(jiǎn)易支座:簡(jiǎn)易支座是指在梁底和墩臺(tái)頂面之間設(shè)置墊層來(lái)支承上部結(jié)構(gòu)。支座的水平位移量?jī)H與支座橡膠的凈厚有關(guān)。支座的四氟滑板不得設(shè)置在支座底面,與四氟滑板接觸的不銹鋼板也不能設(shè)置在建筑墩、臺(tái)墊石上。支座的位移仍通過(guò)聚四氟乙烯板與不銹鋼板的平面滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。支座的養(yǎng)護(hù)及更換建筑支座在遭受損壞、作用不能充分發(fā)揮時(shí),將會(huì)使建筑上、下部結(jié)構(gòu)受到不利的影響。支座的制造將氯丁膠或天然膠按配方混煉,根據(jù)需要尺寸壓延出片,剪裁成一定規(guī)格的半成品膠片。支座的作用主要有:傳遞橋跨結(jié)構(gòu)的支承反力,包括恒載和活載引起的豎向反力和水平推力。支座墊石標(biāo)高一般有兩種方法控制,從樁地往上推或從路面往下返,一般多采用后者。支座墊石表面應(yīng)平整、清潔、干爽、無(wú)浮沙。支座墊石頂面標(biāo)高要求準(zhǔn)確無(wú)誤。
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