抗震橡膠

抗震橡膠

橡膠作為高分子彈性體材料能減輕地震破壞的力度。從上世紀50年代開始就被用于抗地震領域。實際應用結果證明，其抗震效果卓越，應用面也在不斷擴大，已經發展成為一類成熟的產品。這類抗震制品建立在“基礎隔振”的原理之上，故被稱為“減振橡膠隔震支座”。通常，支座被安置或固定于建筑物與地基之間，其結構由多層膠片與鋼板交替疊合而成，其中，鋼板取材于45號鋼，起到加筋、增強和承載的作用。每層鋼板厚≥2 mm，層數通常在15左右。當地震發生時，支座可吸收來自地下震源的豎向震動能量，并減輕由此引發的震動能。支座的截面及受力方向如圖1及圖2所示。

圖1 橡膠隔震支座的剖面圖

圖2 橡膠隔震支座的受力方向

由圖可知，橡膠和加筋鋼板所起的作用是互補。平時，當支座受壓(來自建筑物的荷重)時，橡膠可以承受自上而下的建筑物的豎向重力，然后，再傳遞給建筑物基礎。此外，橡膠還起到另一種作用，即當建筑物受到橫向(例如地震或臺風)外力時，可通過調整側向形變來適應，以減少橫向搖撼。因此，橡膠隔震支座作為抗震元件具有“豎向剛、橫向柔”的雙重特性?？偟膩碚f，在平時條件下要求支座的各項性能穩定而持久;而一旦遇到地震來臨，則要求它經得起破壞力的考驗。

一、設計原理

1.設計參數 就疊層式隔震橡膠支座而言，形狀系數是十分重要的設計參數。此類參數共分為兩種：

(1)第一形狀系數S1在S1=D－D1/ntr式中，D－D1是支座外直徑 D減去內孔穴(注鉛用)直徑D1之差，單位 mm，tr是單層膠的厚度，n為層數。所得系數 S1值越大，反映增強層越堅固，豎向剛度越大。

(2)第二形狀系數S2S2=D/ntr，由式可見，n(層數)越少，意味著支座的外形越扁平，穩定性越好。

根據應用實踐，S1以≥15為適宜，而 S2則應介于3～6之間。

2.阻尼性能 是指外界振動能量輸入后，由于橡膠的滯后效應而使振幅逐漸減小，使部分振動能轉化為熱能，從而使共振波的振幅下降，降低了地震的破壞力度。

二、抗震橡膠支座的制造

抗震橡膠支座的選材和制造工藝大致如下：

1.原材料選用

(1)膠種 應滿足支座對力學性能的要求，重點是達到一定的強度、較小的壓縮永久變形率及合適的硬度。此外，還要求具備優越的耐綜合天候(耐熱、耐寒及耐天候老化)性能以及不少于60年的持續使用壽命。常用的膠種為天然橡膠和氯丁橡膠。

(2)骨架材料 厚度≥2 mm的45號鋼板。為確保與橡膠良好粘接，鋼板表面需經溶劑清洗，噴沙除銹，最后涂上專用膠粘劑。

2.加工制造

(1)配方設計 因產品體型大、層數多，宜采用低溫長時間硫化為宜，硫化體系采取低硫高促，以防止硫化時間長可能帶來的返原傾向。

(2)煉膠 同一般橡膠制品。

(3)硫化 硫化模具采用三組件組合，即上模板、中框及底板，上、中件各開有定位導釘孔。硫化壓力大于7 MPa。合模后需伸、降硫化機2～3次，借以排除橡膠內部窩藏的空氣。硫化可采取逐步升溫模式。

3.產品性能指標 摘自某工廠企業標準，見下表。

(君 軒)