建筑支座及消能减震技术的应用

1、建筑支座及消能减震技术的应用建筑支座及消能减震技术的应用 施卫星施卫星 同济大学抗震减震新技术研究中心同济大学抗震减震新技术研究中心 2011年年10月月27日日 支座的功能 o 实现铰的功能 o 承载 o 转动 o 滑移 o 提供一定的刚度 支座种类支座种类 1.1.板式橡胶支座板式橡胶支座 2.2.盆式橡胶支座盆式橡胶支座 3.3.球形钢支座球形钢支座 4.4.摆式支座摆式支座 建筑支座的主要种类 o 隔震橡胶支座隔震橡胶支座 o 铸钢球型支座铸钢球型支座 隔震橡胶支座 隔震支座是一种合理、隔震支座是一种合理、 有效、安全、经济的减震有效、安全、经济的减震 装置，它彻底改变了传统装置，它彻

2、底改变了传统 结构中采用结构中采用“强化强化”结构结构 的抗震方法，而是采用的抗震方法，而是采用 “软化软化”结构、结构、“以柔克以柔克 刚刚”的隔震新途径，即在的隔震新途径，即在 建筑物底部设置水平柔性建筑物底部设置水平柔性 的隔震装置，使结构软化，的隔震装置，使结构软化， 降低刚度，延长结构的基降低刚度，延长结构的基 本自振周期，从而减小结本自振周期，从而减小结 构的地震反应。构的地震反应。 减隔震结构示意图 天然橡胶支座（天然橡胶支座（RB支座）由连接钢板、橡胶层支座）由连接钢板、橡胶层 和夹层钢板组成。其中连接钢板是用来连接基础与上和夹层钢板组成。其中连接钢板是用来连接基础与上 部结构

3、；橡胶层与夹层钢板分层布置，橡胶是一种伸部结构；橡胶层与夹层钢板分层布置，橡胶是一种伸 缩性较强的物质，而分层设置的薄钢板能有效地限制缩性较强的物质，而分层设置的薄钢板能有效地限制 橡胶的竖向变形，而对水平向变形基本无影响。橡胶的竖向变形，而对水平向变形基本无影响。 天然橡胶支座的基本形式见上图，工程中的橡胶天然橡胶支座的基本形式见上图，工程中的橡胶 支座直径通常在支座直径通常在3001600毫米之间，其竖向承载毫米之间，其竖向承载 能力甚至堪比钢筋混凝土结构能力甚至堪比钢筋混凝土结构。 铅芯橡胶支座构造如上图所示，铅芯橡胶支座是在铅芯橡胶支座构造如上图所示，铅芯橡胶支座是在RB 支座的中心压

4、入铅芯构成的。铅芯与橡胶支座一起产生剪支座的中心压入铅芯构成的。铅芯与橡胶支座一起产生剪 切变形，这种支座是由橡胶支座稳定的复原装置和铅的能切变形，这种支座是由橡胶支座稳定的复原装置和铅的能 量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。 铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金 属。铅芯橡胶支座也是最早用于隔震结构的支座之一。铅属。铅芯橡胶支座也是最早用于隔震结构的支座之一。铅 芯橡胶支座凭借其优良的力学性能，较为简单的构造和高芯橡胶支座凭借其优良的力学性能，较为简单的构造和高 性价比，已经在工程中

5、广泛应用。性价比，已经在工程中广泛应用。 在天然橡胶和合成橡胶的橡胶聚合物中，加入填充在天然橡胶和合成橡胶的橡胶聚合物中，加入填充 剂、补强剂、可塑剂、硫化剂等配合剂，制成具有阻尼剂、补强剂、可塑剂、硫化剂等配合剂，制成具有阻尼 效应的橡胶支座，这就是高阻尼橡胶支座（效应的橡胶支座，这就是高阻尼橡胶支座（HDRB支支 座）。座）。 高阻尼橡胶支座构造如上图。由于其综合了弹簧和高阻尼橡胶支座构造如上图。由于其综合了弹簧和 阻尼功能，因此设计时可以不在隔震层安装其他阻尼器。阻尼功能，因此设计时可以不在隔震层安装其他阻尼器。 目前这种阻尼器在日本有一定的应用，在国内，由于具目前这种阻尼器在日本有一定

6、的应用，在国内，由于具 有优良阻尼性能的橡胶没有取得较大进展，目前高阻尼有优良阻尼性能的橡胶没有取得较大进展，目前高阻尼 橡胶支座在国内工程应用较少。橡胶支座在国内工程应用较少。 典型工程案例 上海国际赛车场上海国际赛车场 铸钢球型支座 主要用于各类型桥梁和大跨钢结构 建筑上，使得桥梁及建筑物上下部结构 连接节点承受竖向压力、拉力和水平力 的同时，能实现一定程度的转动和水平 滑动。可以有效释放结构产生的温度应 力，满足在地震中结构可能产生的较大 变形。 GQZ型支座型支座 GQZ（铸钢球型支座）已经在钢结构工程和铁、公路桥 梁上广泛应用，该类型支座传力可靠，转动灵活，承 载力高，允许位移量大，

7、能满足各类大跨结构释放温 度应力和地震力的要求。 KLQZ型支座型支座 KLQZ（抗拉球型 钢支座）是一种适 用于大跨度空间结 构的新型支座，这 种支座在GQZ支座 的基础上增加了抗 拉能力，结构紧凑 ，安装方便，与上 部结构能很好地共 同工作。 SJQZ型支座型支座 SJQZ（双曲面抗拉球型支座 ）是在原有抗拉球型钢支座的基 础上进行了改进的一种新型支座，该支座改善了原有抗拉支 座在承受拉力的情况下无法实现良好转动的缺陷，能更好地 满足相关节点在复杂工况下的受力要求，适用于各种结构形 体复杂的大跨度空间结构。 TLQZ型支座型支座 TLQZ（弹性抗拉球型支座 ）在原有抗拉球型钢支座的基础上 增加了弹性元件，该类型支座除保留原有球型支座的特点外 ，弹性元件可保证在地震中上、下部之间良好的协同工作。 较好地满足了计算模型中的弹性支承假定。 典型工程案例 广西体育中心主体育场广西体育中心主体育场 （采用KLQZ支座，最大设计压力24000kN，最大设计 拉力12000kN，最大设计水平力20000kN） 广州新客站广州新客站 （目前国