基礎隔震天然橡膠支座

孫德斌 王嶸榕

摘 要： 隔震措施中大部分都是基礎支座隔震的形式，常用的分類有四種：天然橡膠支座、高阻尼橡膠支座、鉛芯橡膠支座和滑動支座。我國主要采用天然橡膠支座，但其余支座也在不同的工程中起到很好的作用。天然橡膠支座是工程應用最多的隔震支座之一。本文主要介紹天然橡膠支座的構造及基本性能。

關鍵詞： 基礎隔震 天然橡膠支座 構建 基本性能

1.天然橡膠支座構造

天然橡膠支座（RB支座）由連接鋼板、橡膠層和夾層鋼板組成，其中連接鋼板用來連接基礎與上部結構；橡膠層與夾層鋼板分層布置，橡膠是一種伸縮性較強的物質，而分層設置的薄鋼板能有效限制橡膠的豎向變形，而對水平向變形基本無影響。

鋼板埋入式RB支座構造基本同鋼板外露式，唯一的不同是這種鋼板外圍全部用橡膠支座包住，看不到鋼板，從而對鋼板起到保護作用，其耐久性要比前者強。

工程中的橡膠支座直徑通常在800～1000毫米之間，其豎向承載能力甚至比鋼筋混凝土結構還結實。

2.天然橡膠支座的基本性能

（1）HRB支座豎向承載能力

圖1 HRB支座和天然橡膠支座豎向承載能力示意圖

隨著橡膠阻尼性能的加強，支抗側向變形能力，但垂直變形能力沒有太大的影響，所以HRB支持垂直承載力和天然橡膠軸承基本相同（見圖1）。

（2）HRB支座的水平變形能力

圖2 RB支座和HRB支座的水平變形示意圖

HRB具備天然橡膠的水平變形能力外，水平變形有一定的抵抗能力，使其吸收的能量比RB支持能力強（見圖2）。鋼板約束變形，但水平不影響橡膠垂直變形。因此，RB支座的水平變形能力也很出眾，剪切變形達到300%仍能保持穩定，無故障，因此，其抗震能力很不錯。

（3）HRB支座的復位能力

圖3 HRB支座的復位能力示意圖

支持復位能力的基本和天然橡膠的HRB軸承，地震時候支座在外力作用下變形，吸收地震力，當外力消除，支座能回到初始位置，沒有任何殘余位移。

復位能力是指RB支座發生變形后回復到原位置的能力（見圖3）。理論與實踐表明，RB支座具有優良的變形能力與復位能力。

（4）HRB支座的耐久性

HRB支座的耐久性體現在兩個方面：一是橡膠的老化；二是夾層鋼板的銹蝕。為了提高橡膠支座的耐久性，常在RB支座外周設置保護層橡膠，即鋼板埋入型支座，這種支座耐久性好。工程實踐已經證明，橡膠即使在100年后仍然完好無損。日本調查顯示，RB軸承使用10年后，其性能保持不變，并預計只有3%在60年后下降性能。

（5）HRB支座的基本力學性能

具有阻尼功能的HRB支座，滯回曲線豐滿。HRB在剛度較大時，剛度變形較大，如淡藍色區域顯示，隨著變形量的增大，剛度軟化，開始在剪切應變大于硬化，在綠色光顯示的區域。大變形回復后，其滯回曲線如圖4加深色區域。滯回曲線所包圍的面積表示其吸收的地震能力大小，由此可見，HRB支座具有良好的耗能能力。

圖4 HRB支座的力學性能穩定示意圖

HRB支座力學性能如上圖，RB支座性能十分穩定，水平向力隨著水平位移的增大而正比增長。天然橡膠支座由于它優良的性質已經在工程中廣泛應用，目前其設計理念與施工方法均趨于完善，是隔震結構首選的支座之一。

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