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之間,建筑物施壓后橡膠產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計基準期。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,對控制風反應和抵抗地基的微震動有利。加入鉛棒的直徑應根據設計要求通過計算確定。
①力學性能
(1)豎向力學性能要求:疊層橡膠支座當承受豎向荷載時,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力的狀態(tài),其結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的作用下產生變形占,當變形率≤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,支座的橡膠層會產生拉伸應變。與受壓狀態(tài)相比,受拉時的應力一應變曲線呈雙線型。拉伸應力在某一數值前表現(xiàn)為彈性;超過這一數值,則表現(xiàn)為屈服;過屈服點后,雖外觀未見損傷,但內部由于受拉伸變形作用會產生許多空孔。嚴重時會出現(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、臭氧和機械應力作用下分子發(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。如南方應考慮耐熱性,北方應考慮耐寒性,高原地區(qū)應考慮耐紫外線輻射等特 點。其耐久性要與建筑設計基準期相符合,國內外通過對橡膠支座及其膠料加速老化試驗,以及實際調查和分析,認為橡膠支座中橡膠的老化只涉及周邊部分,內部仍保持原形態(tài),蠕變、松馳很小,且逐步趨于一個穩(wěn)定值,實際使用可達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、維護的條件下,完*滿足《建筑隔震橡膠支座》標準中規(guī)定的“具有不少于60年設計工作壽命”的要求。
③阻尼性能
橡膠是一種具有粘彈性的高分子材料,當它受到交變應力(如地震波)作用時,其分子鏈段運動要克服阻力,其形狀往往滯后于應力變化。這種滯后的結果就能將外力轉化為熱能,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。
