橡膠支座是由橡膠片和鋼片層疊組成的制品。使用時將支座安裝于建筑物和基礎(chǔ)之間,建筑物施壓后橡膠產(chǎn)生的橫向變形被鋼板約束,形成豎向剛、橫向柔的特性。豎向剛確保其有一定的承載力,能穩(wěn)定支承建筑物的重量;橫向柔使之有一定的變形能力,確保建筑物在強(qiáng)震下不會出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。支座還要有足夠長的耐久性,至少要長于建筑物的設(shè)計基準(zhǔn)期。為了提高支座的吸能效果,可在普通疊層橡膠支座中部加入鉛棒制成鉛芯疊層橡膠支座。加入鉛棒除能增加支座的阻尼作用外,還能增加支座的早期剛度,對控制風(fēng)反應(yīng)和抵抗地基的微震動有利。加入鉛棒的直徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求通過計算確定。

①力學(xué)性能

(1)豎向力學(xué)性能要求:疊層橡膠支座當(dāng)承受豎向荷載時,由于鋼板約束橡膠的橫向延伸,使橡膠層處于受三向壓縮應(yīng)力的狀態(tài),其結(jié)果是提高了豎向剛度,較大程度發(fā)揮其承載能力。疊層橡膠支座基本的性能要求是應(yīng)具有*承載能力。如果支座總厚度相同,每層橡膠片厚度越薄,層數(shù)越多,豎向剛度越大,承載能力就越大;反之,每層橡膠片越厚,層數(shù)越少,豎向剛度越小,承載能力就越小。如橡膠支座裝有鉛芯,它并不承受荷載,不影響支座承載力。

(2) 水平力學(xué)性能要求:疊層橡膠支座在承受豎向荷載P恒定的條件下,在橫向荷載Q的作用下產(chǎn)生變形占,當(dāng)變形率≤200%時Q一曲線幾乎為一直線。變形較大時,剛度隨荷載Q增加而提高,Q一曲線呈非線性。橫向變形會引起豎向沉降,通常為mm左右,可忽略不計。支座破壞時的變形能力即為水平極限變形能力。

拉伸變形:橫向變形過大時,支座的橡膠層會產(chǎn)生拉伸應(yīng)變。與受壓狀態(tài)相比,受拉時的應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈雙線型。拉伸應(yīng)力在某一數(shù)值前表現(xiàn)為彈性;超過這一數(shù)值,則表現(xiàn)為屈服;過屈服點(diǎn)后,雖外觀未見損傷,但內(nèi)部由于受拉伸變形作用會產(chǎn)生許多空孔。嚴(yán)重時會出現(xiàn)橡膠層斷裂或橡膠/鋼板界面黏合破壞。破壞時的橫向變形超過400%

②耐久性

橡膠材料在使用過程中,在光、熱、氧、臭氧和機(jī)械應(yīng)力作用下分子發(fā)生斷鏈,性能變壞的過程稱之為老化。橡膠支座膠料采用優(yōu)良的耐熱氧化和耐疲勞配方,具有良好的抗大氣老化和耐壓縮疲勞性能,加上橡膠支座是大體積制品,其內(nèi)部不易受環(huán)境降解作用的影響,本身耐老化性能比較優(yōu)良。由于疊層橡膠支座放置建筑物的底部,必須考慮不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)。如南方應(yīng)考慮耐熱性,北方應(yīng)考慮耐寒性,高原地區(qū)應(yīng)考慮耐紫外線輻射等特 點(diǎn)。其耐久性要與建筑設(shè)計基準(zhǔn)期相符合,國內(nèi)外通過對橡膠支座及其膠料加速老化試驗(yàn),以及實(shí)際調(diào)查和分析,認(rèn)為橡膠支座中橡膠的老化只涉及周邊部分,內(nèi)部仍保持原形態(tài),蠕變、松馳很小,且逐步趨于一個穩(wěn)定值,實(shí)際使用可達(dá)80年以上,可以與建筑物使用壽命同步甚至超過。在國外,已有橋梁橡膠支座使用超過10年而保持性能穩(wěn)定的先例。因此在正常使用、維護(hù)的條件下,完*滿足《建筑隔震橡膠支座》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的“具有不少于60年設(shè)計工作壽命”的要求。

③阻尼性能

橡膠是一種具有粘彈性的高分子材料,當(dāng)它受到交變應(yīng)力(如地震波)作用時,其分子鏈段運(yùn)動要克服阻力,其形狀往往滯后于應(yīng)力變化。這種滯后的結(jié)果就能將外力轉(zhuǎn)化為熱能,熱量的消散就使振動的振幅降低,這一現(xiàn)象稱為阻尼。阻尼的大小反映減震效果的大小,用損耗系數(shù)n來表征。不同種類橡膠有不同的值。一般說在常溫下天然橡膠和順丁橡膠的n值較小,丁苯橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠和硅橡膠的值中等,丁基橡膠和丁睛橡膠的n值較大。