康紀(jì)平　馬燕

摘 要：目前工程常見的隔震系統(tǒng)有疊層橡膠支座隔震系統(tǒng)、滑移支座隔震系統(tǒng)、套管樁隔震系統(tǒng)、彈簧隔震系統(tǒng)、擺動隔震系統(tǒng)。文章將對疊層橡膠支座隔震系統(tǒng)和滑移支座隔震系統(tǒng)進(jìn)行概述

關(guān)鍵詞：隔震；橡膠支座；滑移支座

隔震、耗能減震與其他結(jié)構(gòu)控制技術(shù)能為結(jié)構(gòu)控制提供有效、經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠的抗震新方法。隔震技術(shù)是采用一種特殊的措施來隔離地震對上部結(jié)構(gòu)的影響，使建筑物在地震時只產(chǎn)生很小的振動，不致造成結(jié)構(gòu)和設(shè)施的破壞，并能保證結(jié)構(gòu)物上的重要設(shè)備和儀表正常運行。

1 隔震系統(tǒng)概述

1.1 疊層橡膠支座隔震系統(tǒng)。疊層橡膠支座隔震系統(tǒng)是目前工程中最常用的隔振系統(tǒng)，該支座是由一層層的薄鋼板和橡膠相互疊置，經(jīng)過專門的硫化工藝粘合而成，其結(jié)構(gòu)、配方、工藝需要特殊的設(shè)計，屬于一種橡膠厚制品。隔震橡膠支座的力學(xué)性能如下：第一，受壓性能。隔震橡膠支座的受壓性能的縱向承載能力比橡膠自身大得多，與同樣截面的鋼筋混凝土柱子相當(dāng)。第二，受拉性能。隔震橡膠支座受拉時的彈性剛度只有受壓時的1/10左右。多層橡膠經(jīng)過較大的受拉變形后再壓縮時，受壓剛度降低為初期剛度的1/2左右。第三，耐久性。隔震橡膠支座的耐久性能取決于橡膠。采用耐久性能好的橡膠作保護(hù)層，以NR表面覆CR和聚四氟乙烯的橡膠符合支撐體的耐久性可長達(dá)100年。因此，隔震橡膠支座作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其耐久性能與建筑物壽命相當(dāng)。常用的橡膠隔震支座有：天然橡膠支座（NB，Nature Rubber Bearing）、鉛芯橡膠支座（LRB，Lead plug Rubber Bearing）、高阻尼橡膠支座（HDB，High Damping Rubber Bearing）等。

1.1.1 天然橡膠支座。天然橡膠支座由連接鋼板、橡膠層和夾層鋼板組成。其基本性能如下：第一，天然橡膠支座豎向承載能力。支持垂直承載力和天然橡膠軸承基本相同；第二，天然橡膠支座的水平變形能力。天然橡膠支座的水平變形能力也很出眾，剪切變形達(dá)到300%仍能保持穩(wěn)定.無故障，因此，其抗震能力不錯；第三，天然橡膠支座的復(fù)位能力。天然橡膠支座具有優(yōu)良的變形能力與復(fù)位能力；第四，天然橡膠支座的耐久性。RB軸承使用lO年后，其性能保持不變，并預(yù)計只有3%在60年后下降性能。

1.1.2 高阻尼橡膠支座。國產(chǎn)高阻隔震橡膠支座按照國標(biāo)GB20688設(shè)計的產(chǎn)品又稱HDR支座，它是在天然橡膠中加入各種配合劑，用來提高橡膠的阻尼性能（增加滯后損失，降低其儲存模量），然后利用這種具有阻尼效果的橡膠制成的與普通橡膠支座結(jié)構(gòu)近似的一種鋼板和橡膠通過熱硫化構(gòu)成的疊層產(chǎn)品。該產(chǎn)品隔震性能好，適用范圍廣，是一款性價比較高的新型橋梁和房屋建筑產(chǎn)品。因其加工制造工藝簡單，產(chǎn)品力學(xué)性能可靠，在5.12大地震之后得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。高阻尼橡膠支座有以下優(yōu)點：第一，豎向承載力、水平恢復(fù)力、阻尼（吸能）三位一體；第二，支座滯回特點（載荷-變形曲線）飽滿、耗能顯著；第三，橡膠配方改進(jìn)、等效阻尼比可達(dá)12%以上；第四，維修管理成本低（無需其他阻尼裝置）；第五，大震后殘余變形極小，無需更換；第六，高阻尼支座表面覆蓋有橡膠保護(hù)層，保護(hù)內(nèi)部橡膠不受臭氧、紫外線影響，具有更好的耐老化性，50年等效阻尼比降低不到2%；第七，HDR高阻尼橡膠的溫度依存性較低，廣泛用于不同氣候地區(qū)；第八，HDR高阻尼橡膠與天然橡膠一樣擁有比較優(yōu)越的蠕變性能；第九，環(huán)保無污染。

1.2 滑移支座隔震系統(tǒng)?；A(chǔ)滑移隔震是把建筑物上部結(jié)構(gòu)做出一個整體，在基礎(chǔ)部位設(shè)置低摩擦的滑移元件和限位元件等，通過相對滑移和摩擦耗能有效限制地震能量向上部建筑傳遞和下部反饋。摩擦滑移裝置承擔(dān)上部建筑的全部荷載，而限位機(jī)構(gòu)僅提供水平向的限位作用，此外還可安裝阻尼器等耗能裝置。因其安全可靠、造價低廉、簡單實用受到了工程界的一致認(rèn)可。研究表明，滑移隔震技術(shù)能大大地降低房屋上部結(jié)構(gòu)的地震作用，起到良好的隔震效果，真正做到房屋在罕遇地震下“大震不倒”?；A(chǔ)滑移隔震支座的構(gòu)造、材料是隔震系統(tǒng)效率高低的關(guān)鍵。目前常用的滑移隔震支座有：砂墊層隔震支座，石墨墊層滑動支座，鋼珠、輥軸滾動支座，聚四氟乙烯滑板摩擦支座，回彈滑動支座，滯變-摩擦基礎(chǔ)隔震支座，直線式滑動支座等。

1.2.1 砂墊層隔震支座。砂墊層隔震減震是利用基礎(chǔ)底面和地基之間一定厚度砂土墊層的大阻尼、易于流動耗能顯著及界面相對滑移的特性，實現(xiàn)在地震作用下減輕上部結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的振動控制。砂墊層隔震屬于褥墊層隔震的范疇，在建筑物基礎(chǔ)和地基之間鋪設(shè)一定厚度、密實度和含水量的砂墊層，來控制地面運動向上結(jié)構(gòu)的傳遞，既要滿足建筑物的功能性、使用性、安全性的要求，又要在遇到大地震作用時，保證建筑物不倒塌，從而達(dá)到抗震設(shè)防的目的。研究結(jié)果表明：第一，砂墊層水平剛度較大，多遇地震作用下不能有效地延長結(jié)構(gòu)的自振周期、遠(yuǎn)離地震動的卓越周期，但通過砂墊層滯回耗能能夠減輕上部結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)，一定程度會出現(xiàn)加震的現(xiàn)象；第二，在罕遇地震作用下通過墊層和基礎(chǔ)界面相對滑移與砂墊層滯回耗能能夠有效地降低上部結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)；第三，砂墊層隔震結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)及隔震效果主要取決于砂墊層的土動力學(xué)特征參數(shù)（厚度、面積、砂墊層土體剪切模量、密度、接觸面滑移系數(shù)等）和上部結(jié)構(gòu)的動力特征（質(zhì)量、阻尼、剛度）；第四，隨著砂墊層厚度的增加，隔震效果會增加，但不顯著；隨著砂墊層滑移系數(shù)增加，隔震效果劣化；隨著地震動強(qiáng)度的增加，砂墊層隔震效果顯著增加。

1.2.2 石墨墊層滑動支座。石墨膏泥是較為理想的一種低摩阻滑移材料，一般摩擦系數(shù)為0.23，造價低、耐壓力大、耐久性好、滑移性能穩(wěn)定。由此作為摩擦滑移材料的構(gòu)成的隔震系統(tǒng)造價低，特別適用于我國量大面廣的砌體房屋。試驗與理論研究都表明了在大地震時，隔震層的構(gòu)造確實能大大提高多層磚房的抗震性能。石墨墊層隔震系統(tǒng)總體隔震效果好，工程造價低，特別適用于我國量大面廣的砌體房屋。但存在設(shè)計、耐久性、震后復(fù)位等問題。

2 結(jié)語

本文總結(jié)了兩種隔震系統(tǒng)，并概述其隔震性能及優(yōu)缺點。不過，這些隔震方法的應(yīng)用有的并不是單一的，因此在選擇時，應(yīng)根據(jù)建筑物抗震的需求以及其他條件，合理選用。

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作者簡介：康紀(jì)平（1993.07- ），女，漢族，四川瀘縣人，西南科技大學(xué)土木工程本科在讀；馬燕（1993.08- ），女，四川達(dá)州人，西南科技大學(xué)土木工程專業(yè)2012級本科在讀。