抗震橡胶

橡胶作为高分子弹性体材料能减轻地震破坏的力度。从上世纪50年代开始就被用于抗地震领域。实际应用结果证明，其抗震效果卓越，应用面也在不断扩大，已经发展成为一类成熟的产品。这类抗震制品建立在“基础隔振”的原理之上，故被称为“减振橡胶隔震支座”。通常，支座被安置或固定于建筑物与地基之间，其结构由多层胶片与钢板交替叠合而成，其中，钢板取材于45号钢，起到加筋、增强和承载的作用。每层钢板厚≥2 mm，层数通常在15左右。当地震发生时，支座可吸收来自地下震源的竖向震动能量，并减轻由此引发的震动能。支座的截面及受力方向如图1及图2所示。

图1 橡胶隔震支座的剖面图

图2 橡胶隔震支座的受力方向

由图可知，橡胶和加筋钢板所起的作用是互补。平时，当支座受压(来自建筑物的荷重)时，橡胶可以承受自上而下的建筑物的竖向重力，然后，再传递给建筑物基础。此外，橡胶还起到另一种作用，即当建筑物受到横向(例如地震或台风)外力时，可通过调整侧向形变来适应，以减少横向摇撼。因此，橡胶隔震支座作为抗震元件具有“竖向刚、横向柔”的双重特性。总的来说，在平时条件下要求支座的各项性能稳定而持久;而一旦遇到地震来临，则要求它经得起破坏力的考验。

一、设计原理

1.设计参数 就叠层式隔震橡胶支座而言，形状系数是十分重要的设计参数。此类参数共分为两种：

(1)第一形状系数S1在S1=D－D1/ntr式中，D－D1是支座外直径 D减去内孔穴(注铅用)直径D1之差，单位 mm，tr是单层胶的厚度，n为层数。所得系数 S1值越大，反映增强层越坚固，竖向刚度越大。

(2)第二形状系数S2S2=D/ntr，由式可见，n(层数)越少，意味着支座的外形越扁平，稳定性越好。

根据应用实践，S1以≥15为适宜，而 S2则应介于3～6之间。

2.阻尼性能 是指外界振动能量输入后，由于橡胶的滞后效应而使振幅逐渐减小，使部分振动能转化为热能，从而使共振波的振幅下降，降低了地震的破坏力度。

二、抗震橡胶支座的制造

抗震橡胶支座的选材和制造工艺大致如下：

1.原材料选用

(1)胶种 应满足支座对力学性能的要求，重点是达到一定的强度、较小的压缩永久变形率及合适的硬度。此外，还要求具备优越的耐综合天候(耐热、耐寒及耐天候老化)性能以及不少于60年的持续使用寿命。常用的胶种为天然橡胶和氯丁橡胶。

(2)骨架材料 厚度≥2 mm的45号钢板。为确保与橡胶良好粘接，钢板表面需经溶剂清洗，喷沙除锈，最后涂上专用胶粘剂。

2.加工制造

(1)配方设计 因产品体型大、层数多，宜采用低温长时间硫化为宜，硫化体系采取低硫高促，以防止硫化时间长可能带来的返原倾向。

(2)炼胶 同一般橡胶制品。

(3)硫化 硫化模具采用三组件组合，即上模板、中框及底板，上、中件各开有定位导钉孔。硫化压力大于7 MPa。合模后需伸、降硫化机2～3次，借以排除橡胶内部窝藏的空气。硫化可采取逐步升温模式。

3.产品性能指标 摘自某工厂企业标准，见下表。

(君 轩)