衡水震泰隔震器材有限公司始建于八十年代初期,是我国建筑隔震橡胶支座国标《 20688.3-2006》起草厂家之一,并与2014年4月初国内首家通过CABR认证。
公司在兼顾传统产品的同时,相继开发出国内齐全的隔震橡胶支座系列产品,并研制开发了刚性滑移支座和弹性滑移支座。在消能减振技术方面,公司研制开发了速度型粘滞阻尼墙和位移剪切型软钢阻尼墙及防屈曲约束支撑等。公司还积极参与设备减隔震装置,高层建筑的TMD设备的研发和生产。同时公司还提供三维减振隔震装置、海上石油钻井平台抗冰击隔震支座、液化天然气储气罐等设备隔震装置,地震监测速报系统,隔震软连接及电梯控制器等隔震配套产品。
公司位于北方生态湖城——衡水市北方工业新区橡胶工业基地内,石德铁路和京九铁路在这里交汇,大广高速贯穿全境,交通十分便利,区位优势明显。
1简介简介
国产高阻隔震橡胶支座按照国标GB20688设计的产品又称HDR支座,它是在天然橡胶中加入各种配合剂,用来提高橡胶的阻尼性能(增加滞后损失,降低其储存模量),然后利用这种具有阻尼效果的橡胶制成的与普通橡胶支座结构近似的一种钢板和橡胶通过热硫化构成的叠层产品。该产品隔震性能好,适用范围广,是一款性价比较高的新型桥梁和房屋建筑产品。因其加工制造工艺简单,产品力学性能可靠,在5.12大地震之后得到了广泛的应用和发展。
1.竖向承载力、水平恢复力、阻尼(吸能)三位一体;
2.支座滞回特点(载荷-变形曲线)饱满、耗能显著;
3.橡胶配方改进、等效阻尼比可达12%以上;
4.维修管理成本低(无需其他阻尼装置);
5.大震后残余变形极小,无需更换;
6.高阻尼支座[1] 表面覆盖有橡胶保护层,保护内部橡胶不受臭氧、紫外线影响,具有更好的耐老化性,50年等效阻尼比降低不到2%;
7.HDR高阻尼橡胶的温度依存性较低,广泛用于不同气候地区;
8.HDR高阻尼橡胶与天然橡胶一样拥有比较优越的蠕变性能;
9.环保无污染。
竖向承载方面:通过加劲钢板提供稳定可靠的竖向承载力,保证建筑物日常使用的安全可靠。
水平受力方面:利用天然橡胶具有强度高,与钢板粘接力可靠,水平方向上在经受日常震动、风载以及地震时候巨大的震动波冲击时,保证建筑物不会因为突然内部破坏导致功能失效。
隔震设计理论基础:利用特殊的阻尼配方性能消耗在地震中传递的水平震动能量,在地震来临时,竖向提供对建筑物的支撑,水平方向上不会将全部能量传递给建筑物,在地震波的往复活动作中将震动能量转换成热量消耗掉,大大降低建筑物承受的水平地震力的波坏作用。从而降低了地震对建筑体的破坏能力。
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) .
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) .
《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008) .
《城市桥梁设计细则》(CJJ11-93) .
《橡胶支座:隔震橡胶支座试验方法》(GB/T 20688.1-2007) .
《橡胶支座:桥梁隔震橡胶支座》(GB/T 20688.2-2006) .
《橡胶支座:建筑隔震橡胶支座》(GB/T 20688.3-2006) .
《Structural bearings 》滑动元件部分(EN 1337-2:2005) .
《Structural bearings 》橡胶支座部分(EN 1337-3:2005)
a.可根据桥梁( 房屋等建筑物)所在地区的地震动峰值加速度直接选用相应的支座型号规格,且应考虑选用支座的水平刚度及最大剪应变检算是否满足相应地震力作用下的使用要求。b..应根据跨度和温度变化幅度,并考虑施工偏差等因素选用相应位移的支座。c..应满足实际桥梁建筑等的结构的空间位置要求,套筒和锚杆应避免与结构受力钢筋相冲突。d.由于制作生产事根据适应转角θ、橡胶设计剪切模量G 值大小的不同,分别进行了区别,桥梁建筑工程师应当根据每座桥梁的实际情况进行选型,以优化结构受力及使用情况,保证产品发挥其应有的作用。
1支座布置时应检算支座的设计位移量是否满足桥梁因制动力、混凝土收缩徐变和温度等共同作用及地震力引起的位移需求。
2固定型支座常规状态下位移量不得超过支座设计正常使用剪应变,地震状态下位移量不得超过支座设计地震使用剪应变。
3连续梁单联长度不宜超过200m, 跨数不宜超过6跨;若需要超过6跨时,支座布置应检算靠近滑动型支座的固定型支座的位移量是否满足位移需求,再根据情况增设滑动型支座或进行定制设计。
4矩形固定型支座宜采用支座短边与顺桥向平行布置,当桥梁横向尺寸受限时,可采用支座长边沿纵桥向布置。
5滑动型支座设置时应注意其滑动方向与桥梁的主位移方向一致。
竖向承载力:204kN一21206kN
设计转角:0.006rad和0.008rad
等效阻尼比:>10%
支座位移:滑动型支座顺桥向设计位移为±100mm和±150mm两种,横桥向设计位移为±30mm;固定型正常设计剪应变为1.0,地震为2.0
摩擦系数:滑动型支座设计摩擦系数为0.03
适用温度范围:-40℃-60`C
一、基础隔震技术与普通抗震技术的区别
21世纪的中国拥有与美国、日本等先进国家同等级的防震技术——基础隔震技术。当前最先进的基础隔震技术是通过建筑隔震橡胶支座,将上部建筑结构与下部地基结构隔离,由于建筑隔震橡胶支座中的隔震层刚度小,柔性强,当地震发生时隔震层将发挥“隔”的作用,代替上部结构承受地震强烈的位移动力,以此来隔离或耗散地震的能量,避免或减少地震能量向上部结构传输,此时上部建筑结构的反应相当于不隔震情况下的1/4~1/8,近似平动,从而“隔离”了地震的作用(如图CJ-1右)。
传统的建筑抗震技术主要特点是“抗”:上部建筑的基础与地基牢固的联结在一起,由于地震作用,引起上部建筑结构一起发生运动,此时上部结构就像电路上的放大器,对地面运动的作用力进行惯性放大作用(一般建筑物可放大2~5倍 (如图CJ-1左),所以上部建筑结构要承受比地面还要大的地震作用破坏力,当建筑材料超过极限承载能力后,建筑物就会发生破坏、坍塌等地震灾害现象。从以上对比可以看出,基础隔震技术已经从“抗”到“隔”,突破了人们的传统设计观念,形成了中国抗震技术史上的一次重大革命。
二、建筑隔震橡胶支座的应用实例
其实,早在20世纪90年代中期,建筑隔震橡胶支座就表现出了它出色的隔震性能。日本阪神地区的一次地震,就是真实一例。1995年1月17日,日本阪神地区发生里氏7.2级地震,造成了令人震惊的惨重损失。在这次地震中,距离震中35公里的西部邮政大楼中采用的基础隔震技术发挥了很好的隔震减震效果,其所处场地的地震危害程度达到了震度7度(相当于我国地震烈度的9~10度),地震中及地震后,整幢大楼一切照常运转。与此例相似,1994年1月17日,美国洛杉矶北岭的地震中,采用同种基础隔震技术的南加利福尼大学校立医院表现同样出色,震后不仅不影响营业,还在震后救灾中发挥了出色的救援作用,而位于街对面的洛杉矶乡村医院则遭到了严重破坏。基础隔震技术被称为面向21世纪的抗震新技术,同时,建筑隔震橡胶支座也成为跨世纪的抗震新产品。
三、建筑隔震橡胶支座的构造及类型
建筑隔震橡胶支座由多层橡胶和多层钢板交替叠置组合而成,对应不同建筑、桥梁的要求,隔震橡胶支座可以有不同的叠层结构、制造工艺和配方设计,以满足所需要的垂直钢度、侧向变形、阻尼、耐久性、倾覆提离等性能要求,并保证具有不少于60年的使用寿命。建筑隔震橡胶支座一般分为普通型(无铅型LNR)和有铅型(LRB)两种(如图CJ-2)。
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图CJ-2
四、建筑隔震橡胶支座的优点
建筑隔震橡胶支座除了本身的隔震力学性能满足抗震设计及使用要求外,还具备以下优点:一是建筑隔震橡胶支座耐久性好,抗低周期疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均较好,其寿命可达80~100年,期间的隔震力学性能不会发生明显变化,也就是说在80年之内不会影响使用,可见,与建筑物具有同等寿命。二是具有足够的安全储备,水平变形250%不会影响使用,另外具有足够竖向承载力保证稳定的支撑建筑物(如图CJ-3),建筑隔震橡胶支座结构中的隔震层具有稳定的弹性复位功能,能在多次地震中自动瞬时复位.这是摩擦滑移隔震体系所完全不能相比的。
三是设计及施工方便。因建筑隔震橡胶支座的设计与配方科学合理,与传统的抗震结构相比,上部结构的地震反应减小到前者的1/4~1/8左右,安全可靠度大大提高,建筑的设防目标一般可以提高一个设防等级;传统的设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,而隔震建筑能做到“小震不坏,中震不坏或轻度不坏,大震不丧失使用功能,”其潜在的经济效益和社会效益是十分可观,按施工经验,隔震结构一般比非隔震结构造价降低7%~15%。
五、基础隔震技术的原理
通过建筑物的地震反应谱可以很好地说明基础隔震原理,加速度反应谱和位移谱曲线(如图CJ-4)。
从图中可以看出,对建筑物地震反应有重要影响的因素主要有两个:一个是结构的周期,另一个是阻尼比。普通非隔震中低层建筑物的刚度大、周期短,其基本周期正好在地震输入能量最大的频段上。因此相应的加速度反应比地面运动放大得多,而位移反应却较小,如图中A点所示。如果延长建筑物的周期,而保持阻尼不变,则加速度反应被大大降低,但位移反应却有所增加,如图中B点所示。如果继续加大结构的阻尼,加速度反应则继续减弱,且位移反应也得到明显降低,如图中C点。这就是说,通过隔震支座来延长结构的周期并给予较大的阻尼,就可使结构上的加速度反应大大降低。同时,对结构产生的较大位移也是由隔震支座中的隔震层来提供,而不由上部结构自身的相对位移来承担。这样,上部结构在地震过程中就会发生接近平移的运动,大大提高了上部结构的安全度。
同时,本公司能为各地抗震办、设计单位提供建筑隔震橡胶支座的各项技术数据与咨询工作。
参考文献: 1、《建筑基础隔震技术的发展和应用》曾德民,苏经宇
2、建筑隔震支座国家标准《GB 20688.3-2006》
3、《GB50011-2001建筑抗震设计规范》
4、建筑隔震支座行业标准《JG 118-2000》
衡水震泰隔震器材有限公司减隔震研发中心