建筑隔震橡胶支座耐火性能和防火保护研究

王 岚，管庆松，王俊胜，吴江宁，刘红波

建筑隔震橡胶支座耐火性能和防火保护研究

王 岚1，管庆松2，王俊胜1，吴江宁3，刘红波3

(1. 应急管理部天津消防研究所，天津 300381；2. 震安科技股份有限公司，昆明 650217；3. 天津大学建筑工程学院，天津 300072)

隔震建筑是近三十年在我国大力发展的新型建筑结构形式．隔震橡胶支座为隔震建筑的重要组成部分，其与承重构件构成基础或层间隔震结构，可降低地震对建筑物的损坏．建筑隔震橡胶支座由钢板和橡胶叠合而成，橡胶为有机材料，所以其支座的持荷能力受温度影响较大．由于隔震支座通常位于柱端部或中部，其为结构关键的承重构件，因此对支座进行耐火性能及防火保护研究十分必要．针对建筑隔震橡胶支座耐火性能，按照《建筑构件耐火试验方法第7部分：柱的特殊要求》(GB/T 9978.7—2008)进行无防火保护支座承重耐火性能试验研究，同时进行数值分析，得到直径为520mm的隔震橡胶支座的耐火极限时间82min和耐火极限承载力，并通过极限承载力分析得到无防火保护支座满足耐火性能180min的尺寸阈值为1000mm；针对隔震橡胶支座防火保护措施，考虑支座的可动性以及工程适用性，设计两段式组合防火保护方案和柔性防火保护方案，并按照《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》(GB/T 9978.1—2008)进行非承载的耐火试验研究和相应的数值分析，结果得到两种可动式防火保护方案均满足耐火性能180min并且隔热性满足支座内部温度均小于橡胶保持力学性能高温阈值150℃的要求．

建筑隔震橡胶支座；耐火性能；数值分析；两段式组合防火保护方案；柔性防火保护方案

隔震建筑是近三十年来在我国大力发展的新型建筑结构形式，隔震建筑的关键隔震装置为建筑隔震橡胶支座，目前国内外对其力学性能的研究已比较完备，但是由于隔震橡胶支座的主要构成材料——橡胶为有机材料，一旦发生火灾，橡胶燃烧会引起支座力学性能下降造成安全隐患，其在火灾下的相关性能以及所需的必要防火保护亟待系统研究．

在国内外对隔震支座火灾高温下的相关性能研究中，Mazza[1-3]研究了耐火橡胶支座的剩余承载能力，并通过数值分析确定了支座受火能力；研究开发了高耐火性能的建筑隔震橡胶支座，对温度场进行数值分析，评估对HDLRBs和LRBs的力学性能损失，证实火灾后支座的力学性能明显降低；Derham等[4]对具有52.5mm厚的橡胶保护层的隔震支座进行了火灾试验，试验后的橡胶支座竖直刚度严重降低；Kato等[5]通过试验研究发现支座的橡胶保护层在420℃时开始着火剥落，支座受火时其荷载支持能力不会立即消失；我国研究人员刘文光等[6]对直径300mm的天然和铅芯橡胶支座进行了1h火灾试验；Wu等[7]通过试验结果表明，直径600mm的橡胶支座受火1.5h左右，支座的整体性和承载能力完全丧失；周雅萍[8]针对目前隔震橡胶支座火灾模拟缺乏普适的有限元模型这一问题展开了研究，提出了适用于分析支座高温后力学性能的橡胶超弹性本构模型及其材料参数取值，并在此基础上基于ANSYS建立了叠层橡胶支座四面受火瞬态传热的数值模拟模型；杜永峰等[9-10]同样进行了基于ANSYS的火灾温度传导及温度场分布模拟．隔震橡胶支座防火保护研究较少，我国Wu等[7]进行了涂料的防火保护；王岚 等[11-12]进行了相关防火保护的试验和数值分析，并进行工程应用．

目前国内外研究中关于支座高温下的力学性能研究较少，无标准的试验方法及标准高温模型，对大量的隔震工程缺乏相应的防火保护尺寸阈值的指导；隔震支座相关的可动防火保护措施火灾试验及数值模拟较少，且相应的模拟分析缺乏标准模型．本文对建筑隔震支座进行了耐火性能试验及数值分析，得到无防火保护支座耐火性能180min的尺寸阈值；同时针对支座可动性，设计了两种防火保护措施，使支座耐火性能满足180min且支座内部温度均小于橡胶保持力学性能高温阈值．

1 建筑隔震橡胶支座耐火性能研究

1.1 耐火性能试验

1.1.1 试验概况

无防火保护的建筑隔震橡胶支座耐火性能试验在图1所示的承重柱耐火试验炉中进行，此次试验采用直径为520mm的支座，通过上下两端法兰板与钢筋混凝土柱相连，在ISO834标准升温条件下，按照GB/T 9978.7—2008[13]进行试验，隔震支座设计压力为15MPa，计算可得竖向加载2950kN，极限轴向压缩变形量大于(/100)mm(为耐火构件整体的高度)，极限轴向压缩变形速率大于(3/1000)过mm/min，则判定为失去承载力．

图1 耐火试验构件示意

1.1.2 试验结果

无防火保护支座结构整体在82min失去承载能力．由于停止升温后，炉内温度较高，所以橡胶材料继续燃烧，待炉门开启时橡胶全部烧尽．

试件测点详见图2，试验中测量的温度-时间曲线及支座竖向位移曲线如图3、图4所示．无防火保护的建筑隔震橡胶支座耐火试验，由于橡胶为有机物遇火燃烧，最外部测点的温度迅速上升，如图3所示最外侧测点1温度最高，最高达到807℃．如图4所示试验初期试件变形为负值，前81min竖向位移和位移变形速率均未达到标准的极限值，在82min时竖向位移急速增加，构件失去承载力．

图2 无防火保护建筑隔震橡胶支座内部测点示意

图3 无防火保护建筑隔震橡胶支座内部温度-时间曲线

图4 无防火保护建筑隔震橡胶支座试件竖向位移

1.2 数值分析

1.2.1 条件假设和模型建立

按照上述试验进行数值分析，模拟计算中考虑空气与构件间的传热，包括热辐射和热对流．其中构件外部热辐射参照文献[14]中橡胶材料的辐射系数取0.7；热对流系数按照纤维类燃烧火灾取25W/ (m2·℃)．

根据周雅萍[8]的研究结果：硫化天然橡胶在 200℃时开始软化分解，在300～360℃左右开始燃烧，最终燃烧为CO或CO2，支座有效直径减小．参照欧洲规范BS EN 1992-1-2[15]中提出的对于在受火过程中发生部分结构损坏、剥落的结构件，可以通过忽略暴露在火灾中的受火损坏区域对受火面进行折减．在本研究中，即可假设支座发生破坏的主要原因为随着燃烧时间的增长，靠近封板处的橡胶层迅速升温并达到燃烧温度，橡胶燃烧后变为CO和CO2气体，使得上下两层橡胶层的有效直径减小，承受压力的有效面积也随之减小，导致作用在剩余面积上的压力增大到支座的承载极限，使支座发生破坏．取300～360℃中间值330℃为支座失效的临界温度．

本次模拟使用ABAQUS用于热-位移耦合分析的八节点热耦合六面体C3D8T单元．

1.2.2 材料高温属性

钢材和混凝土材料高温属性采用欧洲规范EUROCODE2和EUROCODE3中的导热系数和比热值；NR橡胶的热工参数可取文献[8]的实测值，具体数值如表1[8]所示．

表1 天然橡胶热工参数

Tab.1 Thermalparameters of natural rubber

1.2.3 基于隔震支座尺寸的参数化分析

本研究通过试验与模拟的相互验证，建立起合理有效的支座受火模型．根据LNR500有限元模型的模拟结果，得到支座破坏的临界条件，从而对不同有效直径的支座模型进行模拟，得到工程中常用尺寸的支座在无防火保护情况下的耐火极限和无防火保护时能够耐火180min而不破坏的支座极限直径．

LNR500在受火82min时的330℃分界线如图 5所示，其中灰色部分为模型超过330℃的部分．试验过程中各测点每一时刻的升温模拟与试验结果的对比如图6和图7所示．

根据试验结果，LNR500在受火82min时失去承载能力，支座破坏．支座在82min时各测点的试验温度与模拟温度值如表2所示．

图5 LNR500受火82min时温度云图及330℃温度分界线

图6 测点1试验和模拟温度曲线比较

图7 测点2～6试验和模拟温度曲线比较

根据表2结果可以看到，测点1～5模拟结果较好，误差均在5%以内．测点6在模拟中由于紧邻封板，直接采集到的是封板上的温度，所以最终温度较高；而试验时热电偶则是在一定球半径内取得平均温度作为热电偶温度数据，因此试验结果低于模拟结果．从整体数据来看，模拟结果与试验结果吻合较好，模型有效．

表2 82 min时各测点试验与模拟值对比

Tab.2 Comparison of test points and simulated values at 82 min

在ABAQUS温度云图(图5)中得到支座最上一层橡胶低于330℃部分的直径为206mm，其承受的压力较初始的15MPa增大到了88.37MPa．根据《建筑隔震橡胶支座》(JG 118—2000)[16]的规定，隔震支座的极限压应力不应小于90MPa．本研究中取88.37MPa作为LNR500支座的极限承载能力，基本满足规范要求．极限压应力的计算式为

对于目前工程应用最大直径为1500mm的建筑隔震橡胶支座耐火性能进行数值分析，得到如图8所示温度云图．按照式(1)的计算方法得到应力为21.19MPa，小于极限载荷88.37MPa，因此直径1500mm的天然橡胶支座能够受火180min并不发生破坏，证明有效直径1500mm的支座能够在没有防火保护的情况下受火180min并保持承载能力．

图8 耐火180min LNR1500温度云图和330℃分界线

根据二分法的计算方法，首先应计算有效直径为中值1000mm时支座的耐火极限，180min的温度云图如图9所示，按照式(1)的计算方法得到应力为31.23MPa，小于极限载荷88.37MPa，因此直径1000mm的天然橡胶支座能够受火180min并不发生破坏．按照二分法的方法继续计算，接下来模拟直径750mm的支座，最大承载力105.35MPa，大于极限载荷88.37MPa，因此直径750mm的天然橡胶支座在受火180min后会发生破坏．因此最终支座的临界直径在750～1000mm之间．以50mm作为计算的最小步长，将这一取值范围离散为直径800mm、850mm、900mm、950mm，计算结果如表3所示．

图9 耐火180min时LNR1000温度云图和330℃分界线

由表3可以看出，直径大于800mm的隔震橡胶支座按照ISO834标准升温曲线升温180min后，最大载荷小于支座的极限载荷．在实际工程中取安全系数1.2，所以工程应用中直径大于等于1000mm的隔震橡胶支座无防火保护的耐火性能可达到3h的要求，但是低于1000mm的隔震橡胶支座必须进行防火保护．按照《抗震设防烈度分类标准》(GB 50223—2015)[17]中规定的特殊设防类和重点设防类建筑中使用的隔震橡胶支座必须进行防火保护使其耐火性性能达到3h的标准．

表3 耐火180 min时隔震支座最大压强

Tab.3 Maximum pressure of seismic bearings at 180min fire resistance

2 隔震橡胶支座防火保护试验及数值分析

2.1 隔震橡胶支座两段式组合防火板防火保护研究

两段式组合防火保护设计如图10所示，由两段式上下防火板和外层柔性防火材料组合而成，按照文献[18](高温后力学性能)中得到隔震橡胶支座橡胶材料保证基本力学性能的高温阈值上限为150℃，此防火设计旨在满足耐火180min且支座内部温度均低于橡胶高温阈值150℃．

图10 两段式组合防火板保护示意

2.1.1 组合防火保护后隔震橡胶支座的耐火试验

由于本次耐火试验的目的是查验支座的防火保护装置的隔热性能，故试验采用非承载耐火试验方式在梁板耐火性能智能化试验装置中进行，按照GB/T 9978.1—2008[19]进行试验，测量防火保护装置的隔热性．试验前后对比图详见图11．由图11(b)可见，除表面防火装饰布有局部损坏，其余材料完整性良好．

测点位置详见图12，试验试件测量的温度-时间曲线见图13．

由图13可以看出，耐火试验中，测点8位于防火板背火面，距离火源近180min时温度最高达到99.48℃．测点1位于橡胶表面温度为85.42℃．距表面30mm的支座内部测点2的温度为70.33℃．测点6失效．由于上封板为钢板位于上封板位置的距橡胶表面200mm处测点7温度最终达到62.93℃，而位于支座中部橡胶表面200mm处测点5温度仅36℃，分析原因是由于封板为钢材导热系数较橡胶材料大，热传导较快，故临近封板的测点7温度较高．故相同防火保护材料和厚度时，上、下法兰附近是隔震橡胶支座的防火薄弱位置．

图11 两段式组合防火板保护耐火试验前后构件外观比较

图12 两段式组合防火板保护试件测点布置

图13 两段式组合防火保护试件内部温度示意

2.1.2 数值分析

数值建模和条件假设与第1.2节相似，采用八节点热耦合六面体C3D8T单元．防火板、柔性防火材料的热工参数采用文献[11]中的材料高温特性参数．热辐射参照文献[14]中柔性防火材料的辐射系数取0.8．经过数值分析，计算得到180min时温度场计算云图如图14所示．

图14 180min时温度场计算云图

试件各个测点的模拟温度比较如图15～图17所示．其中测点1、8位于柔性防火材料硅酸铝纤维内外侧，其余测点位于支座内侧．各个测点的试验模拟偏差详见表4．

由表4可以看出各个测点最后温度的试验模拟值吻合较好，差距最大的测点5差距不超过10%．180min时在橡胶支座内的测点3、4、5的温度都在55℃以下，在橡胶表面的测点1温度都在90℃以下．说明防火板对橡胶隔震支座的防火保护有很好的效果．

图15 测点1、8试验和模拟温度曲线比较

图16 测点3～5试验和模拟温度曲线比较

图17 测点2、7试验和模拟温度曲线比较

表4 18 min时各测点模拟值与试验值对比

Tab.4 Comparison of test points and simulated values at 180 min

2.2 隔震橡胶支座柔性防火保护研究

通过防火板两段式组合防火保护的试验研究，内部温度显示上、下法兰附近是防火薄弱的位置，故在此次柔性防火保护中上、下法兰附近增加高度为50mm、厚度为20mm的导热系数更低的气凝胶毡．柔性防火保护设计如图18所示．柔性防火材料是由硅酸铝纤维和防火装饰布组合而成，共7层，每层的接缝处均与相邻的防火层接缝处错开，可保护防火薄弱处．

图18 柔性防火保护试验示意

2.2.1 柔性防火保护后隔震橡胶支座耐火试验

由于试验的目的是验证支座的防火保护装置的隔热性能，本次试验采用非承载耐火试验方式在梁板耐火性能智能化试验装置中进行，按照GB/T 9978.1—2008[19]进行耐火试验，测量防火保护装置的隔热性．试验前后对比图详见图19．耐火试验后，由图19(b)可见，除表面的防火装饰布有损坏外其余材料完整性良好．

图19 柔性防火保护耐火试验前后构件外观比较

测点位置详见图20，试验试件测量的温度-时间曲线如图21所示．

图20 柔性防火保护支座试件测点布置示意

图21 柔性防火保护试件内部温度-时间曲线

2.2.2 数值分析

数值建模与第2.1.2节相似，采用八节点热耦合六面体C3D8T单元．柔性防火材料的热工参数采用文献[11]中的材料高温特性参数．气凝胶毡的材料高温特性按照厂家提供参数，如表5所示．经过数值分析，计算得到180min时温度场计算云图如图22所示.

试件各个测点的模拟温度比较如图23、图24 所示.

表5 气凝胶绝热毡热工参数

Tab.5 Thermalparameters of aerogel insulation felt

图22 柔性防保护方案180min时温度场计算云图

图23 测点1～3试验和模拟温度曲线比较

图24 测点5～7试验和模拟温度曲线比较

由于测点4、8、9热电偶损坏，所以无效．各个有效测点的试验模拟误差详见表6．

表6 各试验测点模拟与试验偏差

Tab.6 Comparison of test points and simulated values at 180min

由表6可以看出各个测点最后温度的试验模拟值吻合较好，差距最大的测点7不超过20%．180min时在橡胶支座内的测点3、5、6的温度都在55℃以下，在橡胶表面的测点1、7温度都在80℃以下．说明柔性防火材料对橡胶隔震支座的防火保护有很好的效果．

3 结 论

本研究通过建筑隔震橡胶支座耐火性能试验和数值分析以及支座防火保护方案耐火试验和数值模拟，得到如下结论.

(1) 通过直径为500mm无防火保护的建筑隔震橡胶支座耐火性能试验，可以得到其耐火时间为82min，不能满足耐火等级为一级建筑的要求，需要必要的防火保护措施．

(2) 通过数值分析得到工程应用中直径大于等于1000mm的隔震橡胶支座无防火保护的耐火性能可达到耐火3h的要求，但是低于1000mm的隔震橡胶支座必须进行防火保护．按照GB 50223—2015抗震设防烈度分类标准中规定的特殊设防类和重点设防类建筑使用的隔震橡胶支座必须进行防火保护使其耐火性性能达到3h的标准．

(3) 通过设计防火板两段式组合防火保护方案，进行非承载耐火隔热性试验和数值分析，可以满足耐火3h且内部温度均不超过150℃的要求，防火保护措施可随支座一定限度的位移无损坏，试验和数值分析结果较吻合．

(4) 通过设计柔性防火保护方案，进行非承载耐火隔热性试验和数值分析，可以满足耐火3h且内部温度均不超过150℃的要求，且支座正常使用时防火保护措施随之移动无损坏，试验和数值分析结果较 吻合．

［1］ Mazza F. Torsional response of fire-damaged base-isolated buildings with elastomeric bearings subjected to near-fault earthquakes[J]. Bulletin of Earthquake Engineering，2017，15(9)：3673-3694.

［2］ Mazza F. Nonlinear incremental analysis of fire-damaged r. c. base-isolated structures subjected to near-fault ground motions[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering，2015，77：192-202.

［3］ Mazza F. Residual seismic load capacity of fire-damaged rubber bearings of r. c. base-isolated buildings[J]. Engineering Failure Analysis，2017，79：951-970.

［4］ Derham G J，Thomas A G. The Design of Seismic Bearings[M]. Hertford，United Kingdom：The Malaysian Rubber Producer’s Research Association，1980.

［5］ 加藤朝郎，道越真太郎，大場政章，等. FBR免震設計に関する研究：その28積層ゴムの載荷加熱試験[C]// 日本建築学会大会学術講演梗概集. 东京，日本：日本建築学会，1999：1215-1216.

Kato A，Oba M，Michikoshi S，et al. Study on structural design for seismic isolated FBR：Part 28：Fire test results of rubber bearings[C]// Summaries of Technical Papers of Annual Meeting AIJ. Tokyo，Japan：Architectural Institute of Japan，1999：1215-1216(in Japanese).

［6］ 刘文光，杨巧荣，周福霖. 天然橡胶隔震支座温度相关性能试验研究[J]. 广州大学学报：自然科学版，2002，1(6)：51-56.

Liu Wenguang，Yang Qiaorong，Zhou Fulin. Temperature properties of natural rubber bearings[J]. Journal of Guangzhou University：Natural Science Edition，2002，1(6)：51-56(in Chinese).

［7］ Wu Bo，Han Liwei，Zhou Fulin，et al. Experimental study on fire resistance of building seismic rubber bearings[J]. Journal of Structural Engineering，2011，137(12)：1593-1602.

［8］ 周雅萍. 建筑隔震橡胶支座耐火性能试验研究[D]. 南京：东南大学土木工程学院，2015.

Zhou Yaping，Research on Fire Resistance of Building Seismic Rubber Bearings[D] Nanjing：School of Civil Engineering，Southeast University，2015(in Chinese).

［9］ 杜永峰，李 慧，窛巍巍，等. 叠层橡胶支座串联隔震体系抗火性能研究[J]. 灾害学，2010，25(增)：207-211.

Du Yongfeng，Li Hui，Kou Weiwei，et al. Study on fire resistance of laminated rubber bearing series isolation system[J]. Journal of Catastrophology，2010，25(Suppl)：207-211(in Chinese).

［10］ 杜永峰，崔 旺，李 虎. 铅芯橡胶隔震支座火灾中温度场及其火灾后力学性能的数值模拟[J]. 兰州理工大学学报，2019，45(5)：115-119.

Du Yongfeng，Cui Wang，Li Hu. Numerical simulation of temperature field of lead-wicking rubber isolation bearing under fire and its mechanical performance after fire[J]. Journal of Lanzhou University of Technology，2019，45(5)：115-119(in Chinese).

［11］ 王 岚，管庆松，王国辉，等. 北京新机场大尺寸隔震橡胶支座防火保护试验及数值分析[J]. 天津大学学报：自然科学与工程技术版，2018，51(增)：119-126.

Wang Lan，Guan Qingsong，Wang Guohui，et al. Fire test and numerical analysis of large size seismic rubber bearings with fire protection used in beijing new international airport[J]. Journal of Tianjin University：Science and Technology，2018，51(Suppl)：119-126(in Chinese).

［12］ 王 岚，王国辉，潘燕翀. 建筑隔震橡胶支座防火保护试验研究[J]. 工业建筑，2019，49(8)：41-47.

Wang Lan，Wang Guohui，Pan Yanchong. Experimental study on fire protection building seismic rubber bearing[J]. Industrial Construction，2019，49(8)：41-47(in Chinese).

［13］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T 9978. 7—2008 建筑构件耐火试验方法第7部分：柱的特殊要求[S]. 北京：中国标准出版社，2008.

General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. GB/T 9978. 7—2008 Fire Resistance of Building Components Test Methods-Part 7：Specific Requirements for Columns[S]. Beijing：China Standard Press，2008(in Chinese).

［14］ 李国强，韩林海，楼国彪，等. 钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2006.

Li Guoqiang，Han Linhai，Lou Guobiao，et al. Fire Resistant Design of Steel Structure and Steel-Concrete Composite Structure[M]. Beijing：China Building Industry Press，2006(in Chinese).

［15］ BS EN 1992-1-2 Eurocode 2：Design of Concrete Structures-Part 1-2：General-Structural Fire Design[M]. Brussels：European Committee for Standardization，2004.

［16］ 中华人民共和国建设部. JG 118—2000 建筑隔震橡胶支座[S]. 北京：中国标准出版社，2000.

Ministry of Construction of the People’s Republic of China. JG 118—2000 Rubber Isolation Bearings for Buildings[S]. Beijing：China Standard Press，2000(in Chinese).

［17］ 中华人民共和国住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局. GB 50223—2015 抗震设防烈度分类标准[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2008

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China，General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. GB 50223—2015 Standard for Classification of Seismic Protection of Building Constructions[S]. Beijing：China Construction Industry Press，2008(in Chinese).

［18］ 王 岚，管庆松，刘红波. 建筑隔震橡胶支座用橡胶高温后力学性能试验研究[J]. 工业建筑，2019，49(8)：48-53.

Wang Lan，Guan Qingsong，Liu Hongbo. Experimenal study on mechanical properties of rubber used for isolation rubber bearings after high temperature[J]. Industrial Construction，2019，49(8)：48-53(in Chinese).

［19］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T 9978. 1—2008 建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求[S]. 北京：中国标准出版社，2008.

General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. GB/T 9978. 1—2008 Fire Resistance of Building Components test Methods-Part 1：General Requirements[S]. Beijing：China Standard Press，2008(in Chinese).

Research on Fire Resistance and Fire Protection of Seismic Rubber Bearings for Buildings

Wang Lan1，Guan Qingsong2，Wang Junsheng1，Wu Jiangning3，Liu Hongbo3

(1. Tianjin Fire Science and Technology Research Institute of MEM，Tianjin 300381，China；2. Quake Safe Technologies Co.，Ltd.，Kunming 650217，China；3. School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China)

Isolated buildings are a new type of building structure that has been rapidly developed in China over the past three decades，in which seismic rubber bearings and load-bearing elements form the foundation or floor-isolation structure，which can reduce earthquake damage to the building. Seismic rubber bearings for buildings are composed of steel plates and rubber. As rubber is an organic material，the load-bearing capacity of the bearings is greatly affected by temperature. Seismic rubber bearings are usually located at the end or middle of columns，which are the key loadbearing elements of the structure. Therefore，it is necessary to better understand the fire resistance and fire protection of these bearings. To study their fire resistance，we conducted experiments on seismic rubber bearings without any fire protection or fire resistance，in accordance with GB/T 9978.7—2008 Fire resistance tests—Elements of building construction-Part 7：Specific requirements for columns. The test results and numerical analysis showed that the fire resistance limit time of seismic rubber bearings with a diameter of 520 mm is 82 minutes. We also determined the fire resistance ultimate bearing capacity，which indicated that to realize a fire resistance limit time of 180 minutes，the size threshold of the bearings without fire protection is 1000 mm. To study fire protection measures for seismic rubber bearings，we designed a two-part combined fire-protection scheme and a flexible fire protection scheme，considering the bearing mobility and engineering applicability. Then，we conducted experiments on the fire resistance of non-support bearings according to GB/T 9978.1—2008 Fire-resistance tests—Elements of building construction-Part 1：General requirements. The results of the corresponding numerical analysis showed that both movable fire protection schemes meet the fire resistance limit time of 180 minutes with an internal temperature from the insulation being less than 150℃，which is the threshold temperature of the rubber at which it maintains its mechanical properties.

seismic rubber bearings for buildings；fire resistance test；numerical simulation；two-part combined fire protection scheme；flexible fire protection scheme

TK448.21

A

0493-2137(2020)11-1146-10

10.11784/tdxbz202003057

2020-03-27；

2020-05-08.

王 岚（1980—  ），女，博士，助理研究员，22978071@qq.com.

刘红波，hbliu@tju.edu.cn.

应急管理部天津消防研究所基科费资助项目(2020SJ07).

Supported by Basic Science Research Project of Tianjin Fire Research Institute of MEM(No. 2020SJ07).

(责任编辑：金顺爱)