基础隔震天然橡胶支座

孙德斌 王嵘榕

摘 要： 隔震措施中大部分都是基础支座隔震的形式，常用的分类有四种：天然橡胶支座、高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座和滑动支座。我国主要采用天然橡胶支座，但其余支座也在不同的工程中起到很好的作用。天然橡胶支座是工程应用最多的隔震支座之一。本文主要介绍天然橡胶支座的构造及基本性能。

关键词： 基础隔震 天然橡胶支座 构建 基本性能

1.天然橡胶支座构造

天然橡胶支座（RB支座）由连接钢板、橡胶层和夹层钢板组成，其中连接钢板用来连接基础与上部结构；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限制橡胶的竖向变形，而对水平向变形基本无影响。

钢板埋入式RB支座构造基本同钢板外露式，唯一的不同是这种钢板外围全部用橡胶支座包住，看不到钢板，从而对钢板起到保护作用，其耐久性要比前者强。

工程中的橡胶支座直径通常在800～1000毫米之间，其竖向承载能力甚至比钢筋混凝土结构还结实。

2.天然橡胶支座的基本性能

（1）HRB支座竖向承载能力

图1 HRB支座和天然橡胶支座竖向承载能力示意图

随着橡胶阻尼性能的加强，支抗侧向变形能力，但垂直变形能力没有太大的影响，所以HRB支持垂直承载力和天然橡胶轴承基本相同（见图1）。

（2）HRB支座的水平变形能力

图2 RB支座和HRB支座的水平变形示意图

HRB具备天然橡胶的水平变形能力外，水平变形有一定的抵抗能力，使其吸收的能量比RB支持能力强（见图2）。钢板约束变形，但水平不影响橡胶垂直变形。因此，RB支座的水平变形能力也很出众，剪切变形达到300%仍能保持稳定，无故障，因此，其抗震能力很不错。

（3）HRB支座的复位能力

图3 HRB支座的复位能力示意图

支持复位能力的基本和天然橡胶的HRB轴承，地震时候支座在外力作用下变形，吸收地震力，当外力消除，支座能回到初始位置，没有任何残余位移。

复位能力是指RB支座发生变形后回复到原位置的能力（见图3）。理论与实践表明，RB支座具有优良的变形能力与复位能力。

（4）HRB支座的耐久性

HRB支座的耐久性体现在两个方面：一是橡胶的老化；二是夹层钢板的锈蚀。为了提高橡胶支座的耐久性，常在RB支座外周设置保护层橡胶，即钢板埋入型支座，这种支座耐久性好。工程实践已经证明，橡胶即使在100年后仍然完好无损。日本调查显示，RB轴承使用10年后，其性能保持不变，并预计只有3%在60年后下降性能。

（5）HRB支座的基本力学性能

具有阻尼功能的HRB支座，滞回曲线丰满。HRB在刚度较大时，刚度变形较大，如淡蓝色区域显示，随着变形量的增大，刚度软化，开始在剪切应变大于硬化，在绿色光显示的区域。大变形回复后，其滞回曲线如图4加深色区域。滞回曲线所包围的面积表示其吸收的地震能力大小，由此可见，HRB支座具有良好的耗能能力。

图4 HRB支座的力学性能稳定示意图

HRB支座力学性能如上图，RB支座性能十分稳定，水平向力随着水平位移的增大而正比增长。天然橡胶支座由于它优良的性质已经在工程中广泛应用，目前其设计理念与施工方法均趋于完善，是隔震结构首选的支座之一。

参考文献：

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