抗震設(shè)計中-隔震技術(shù)系統(tǒng)介紹

隔震技術(shù)介紹本文源于上海大學(xué)隔震網(wǎng)，基于讓廣大讀者更好了解隔震技術(shù)，將之copy至此。切勿亂傳。謝謝配合。前言：我國地處全球兩大地震帶之間，是一個多地震國家，地震帶主要分布在：東南-臺灣和福建沿海一帶，華北-太行山沿線和京津唐渤地區(qū)，西南-青藏高原、云南和四川西部，西北-新疆和陜甘寧部分地區(qū)。回顧過去的歷史，地震給人類帶來了巨大的災(zāi)難和損失。本網(wǎng)站希望能為人們提供一個了解隔震結(jié)構(gòu)的平臺，提供隔震理論與技術(shù)，以及實際工程應(yīng)用等相關(guān)資料，并時刻關(guān)注隔震結(jié)構(gòu)前沿發(fā)展，期望使人們對隔震建筑有全面的了解，以推動我國隔震建筑全面、快速、健康發(fā)展。隔震結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)建造成本比較：相比于普通建筑結(jié)構(gòu)，采用隔震設(shè)計的建筑物，盡管增加了隔震部分的成本，但可以使上部建筑的設(shè)防烈度降低了一度，從而減少了相關(guān)的成本。努隔秩震豐理姥論側(cè)：近隔迷震涂結(jié)騙構(gòu)標(biāo)基委本壽信拼息彩

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目前，日本、新西蘭等多震國家在隔震技術(shù)的理論和應(yīng)用研究中已取得了令人矚日的成果，技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。日本是世界上最重視抗震設(shè)計的國家之一，在設(shè)計建筑時考慮的抗震等級要普遍高于美國和歐洲。自從1986年建成第一座大型現(xiàn)代隔震建筑后，日本的隔震建筑已經(jīng)增加至1000棟左右，特別是在1995年阪神大地震后，建筑隔震技術(shù)得到日本政府的大力推廣。隔震技術(shù)不僅應(yīng)用于政府辦公大樓和醫(yī)院，而且越來越多的住宅建筑也開始考慮隔震技術(shù)。日本的隔震建筑主要是新建的建筑物、橋梁，隔震技術(shù)用于結(jié)構(gòu)維修加固的情況較少。隔震裝置多用夾層橡膠隔震墊。早期隔震系統(tǒng)是由天然橡膠支座加阻尼器或鉛芯橡膠支座組成。近些年來，使用高阻尼天然橡膠支座的隔震建筑也越來越多。

新西蘭的隔震裝置以鉛芯橡膠支座為主，主要用于橋梁結(jié)構(gòu)，也用于重要建筑物。1992年，新西蘭學(xué)者合著了《工程隔震概率》，這是隔震領(lǐng)域內(nèi)第一本較為系統(tǒng)而完整地介紹隔震技術(shù)在土水工程中應(yīng)用的專著。

在我國，70年代末和80年代前期，隔震技術(shù)開始受到關(guān)注，研究重點主要集中在滑移摩擦隔震體系上，這是由于當(dāng)時滑移摩擦隔震元件的價格低，比較適合我國國情。80年代后期，我國學(xué)者開始重點關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)。在國家自然科學(xué)基金會等基金資助下，以中國建筑科學(xué)研究院周錫元和蘇經(jīng)宇、廣州大學(xué)周福霖、華中科技大學(xué)唐家祥等學(xué)者為學(xué)術(shù)帶頭人，進行了橡膠隔震支座研制、隔震結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)模型振動臺試驗、橡膠支座產(chǎn)品性能檢驗、檢測技術(shù)、施工技術(shù)等全方位的系統(tǒng)研究工作。提出了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。90年代后，我國隔震研究趨于活躍。

目前，我國許多研究人員開展了多種形式的隔震元件和隔震體系的大量研究工作。1980年，由冶金部建筑研究總院李立主持，在北京采用砂礫層隔震的方法建造了幾座單層隔震房屋和北京中關(guān)村一幢

4層磚混房屋，這是我國最早的隔震建筑。1993年，由廣州大學(xué)周福霖主持，在汕頭市建成我國第一座夾層橡膠墊隔震房屋。1993年，由建筑科學(xué)研究院周錫元、王亞勇等主持，在新疆獨山子建成我國第一座滑移板(聚四氟乙烯)隔震房屋。1994年，由華中理工大學(xué)唐家祥、劉再華主持，在安陽市建成我國第一座采用鉛芯疊層橡膠隔墊的隔震房屋。至今，我國已建成隔震結(jié)構(gòu)有幾百棟，分布于北京、上海、新疆、河南、江西、廣東等20個省市，覆蓋了我國大部分地震設(shè)防區(qū)。二、隔震理論的發(fā)展

1923年日本關(guān)東大地震后不久，抗震設(shè)計邁出了第一步。抗震設(shè)計是在針對重力設(shè)計的結(jié)構(gòu)中，增加抵抗地震的功能而開始的。在不斷摸索一種能從根本上避免地震災(zāi)害的基礎(chǔ)上，導(dǎo)致了隔震結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。關(guān)東大地震后不久引入了震度法的概念，引發(fā)了是否提倡剛性結(jié)構(gòu)的爭論。震度法是指在重力和地震力的作用下，使建筑物的應(yīng)力狀態(tài)保持在彈性范圍內(nèi)的一種設(shè)計方法。這時，把地震施加在建筑物上的水平作用力，設(shè)定為建筑物重量的0.1倍。

20世紀(jì)60年代后半期以來的高速經(jīng)濟成長，促進了城市建筑高層化的發(fā)展，有關(guān)地震多發(fā)國家是否適合興建高層建筑的爭論引發(fā)了第二次剛?cè)嶂疇帯８邔踊瘯菇ㄖ锏闹芷谧冮L，與之成反比例作用于建筑物的震度也會明顯減小，因此剛?cè)嶂疇幹腥嵝詫W(xué)說一方占了上風(fēng)。

隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展和觀測技術(shù)的充實，地震時建筑物的狀況能夠更詳細地得到了解。短周期結(jié)構(gòu)如果保持在彈性范圍內(nèi)，用震度來表示建筑物所產(chǎn)生的水平力不只是達到了0.2，甚至能達到1.0，以震度0.2的水平力設(shè)計的建筑物抵抗大地震時，必須具備相應(yīng)的塑性變形能力。采用震度法的設(shè)計已經(jīng)體現(xiàn)出了不完善之處。因此，如何使建筑物具有能量吸收能力成為了第三次剛?cè)嶂疇幍闹黝}。

第四次剛?cè)嶂疇幹螅粽鸾Y(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了抗震結(jié)構(gòu)體系中的絕對地位。近年來，嘗試追求更能發(fā)揮抗震功能的結(jié)構(gòu)已成為一種潮流，這種結(jié)構(gòu)被稱為制震結(jié)構(gòu)，可以說使隔震結(jié)構(gòu)引發(fā)了對制震結(jié)構(gòu)的追求。另外，抗震結(jié)構(gòu)利用支撐重力的骨架來確保必要的強度和能量吸收能力，其原理很勉強，很難成為簡潔單純的結(jié)構(gòu)。

如果說抗震技術(shù)要實現(xiàn)質(zhì)的飛躍還很困難，那么城市防災(zāi)就不能只依靠追求單個建筑的抗震性能來實現(xiàn)。但是，今后不可能將全部建筑都建成隔震結(jié)構(gòu)。在隔震結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性面前，抗震結(jié)構(gòu)會自求轉(zhuǎn)變，隔震結(jié)構(gòu)也會隨著適用例的增多而發(fā)生質(zhì)的變化。總之，第五次剛?cè)嶂疇巼@隔震結(jié)構(gòu)的性能為中心展開，對抗震結(jié)構(gòu)來說，將會是一場苦戰(zhàn)，它將關(guān)系到抗震結(jié)構(gòu)的命運。橡膠隔震支座分類

隔震結(jié)構(gòu)是一種將房屋部分作為上部結(jié)構(gòu)，隔震層和地基作為下部結(jié)構(gòu)的二重結(jié)構(gòu)。隔震層由橡膠支座和阻尼器構(gòu)成，橡膠支座構(gòu)成了一個柔軟的水平彈簧，阻尼器能夠吸收地震輸入的能量。上部結(jié)構(gòu)的剛度比隔震層大很多，整個隔震結(jié)構(gòu)形成了單質(zhì)點振動系統(tǒng)。

在我國，隔震結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛的是天然橡膠支座和鉛芯橡膠支座，對于高阻尼支座和滑板（動）支座應(yīng)用極少，主要是因為國內(nèi)生產(chǎn)的這幾種支座性能稍差。另外，滾動支座在我國隔震結(jié)構(gòu)中尚無應(yīng)用，這方面理論與技術(shù)的研發(fā)有待進一步完善。隔震結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論隔震層的震動特性如下圖略隔震系統(tǒng)滯回特性如下圖

橡膠支座理論滯回性能為一直線，阻尼器表現(xiàn)為規(guī)則的雙線性特性，其包圍的面積即為阻尼器吸收地震的能量。隔震系統(tǒng)中隔震支座的作用是支持上部結(jié)構(gòu)重量，提供水平變形能力，阻尼器的作用是限制隔震層產(chǎn)生過大位移，通過變形吸收地震能量。一般認為，隔震層水平剛度越小，隔震性能就越好。隔震結(jié)構(gòu)理論模擬效果隔震層采用的模型如下圖隔震的地震反應(yīng)如下圖

隔震與非隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)對比如下圖隔震專著簡介---《隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計》

日本在隔震建筑研究方面處于世界領(lǐng)先地位，《隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計》一書由日本建筑學(xué)會編寫，總結(jié)了日本近二十年來隔震結(jié)構(gòu)理論與應(yīng)用的發(fā)展，在日本受到廣泛的好評，迄今已再版二次。該書內(nèi)容廣泛，涵蓋了隔震理論、地震動輸入、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及大量設(shè)計實例，深入淺出地反映了隔震結(jié)構(gòu)從原理到設(shè)計一整套過程。鑒于國內(nèi)隔震設(shè)計理論的欠缺性，劉文光與馮德民教授將此書引入國內(nèi)，希望能帶動國內(nèi)隔震建筑持續(xù)快速地發(fā)展。基礎(chǔ)隔震技術(shù)簡介

隔震結(jié)構(gòu)通過延長建筑的自振周期，遭遇大地震時，隔震結(jié)構(gòu)整體緩慢晃動，基本不受地震破壞。

關(guān)于基礎(chǔ)隔震技術(shù)，將從以下四個方面進行介紹：

基礎(chǔ)隔震技術(shù)-特點

基礎(chǔ)隔震技術(shù)-工作性能

基礎(chǔ)隔震技術(shù)-適用性

基礎(chǔ)隔震技術(shù)-施工方法基礎(chǔ)隔震技術(shù)特點

隔震結(jié)構(gòu)通過在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，使上部結(jié)構(gòu)與地震動的水平震動分量絕緣。典型隔震結(jié)構(gòu)如上圖所示，隔震支座安放在柱下承臺與樁基之間，承受所有豎向荷載，阻尼器置于隔震支座同一層。

地震動時，隔震支座能安定持續(xù)地支承建筑物重量，追隨建筑物的水平變形，并具有一定彈性恢復(fù)力，阻尼器跟隨隔震支座共同變形，提供一定阻尼力，吸收地震動傳遞上來的大部分能量，保護上部結(jié)構(gòu)的安全基礎(chǔ)隔震技術(shù)工作性能

上方動畫左側(cè)顯示的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)地震動特點：結(jié)構(gòu)劇烈搖晃梁柱開裂，混凝土剝落墻面出現(xiàn)大量裂縫，嚴重時結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌；

家具翻倒，電器毀壞；

人極度驚慌，站立不穩(wěn)，生命無法保證。

上方動畫右側(cè)顯示的是隔震結(jié)構(gòu)地震動特點：

地震動時，隔震層產(chǎn)生大變形，吸收地震動傳至結(jié)構(gòu)的大部分能量；

上部結(jié)構(gòu)緩慢平動；

房屋結(jié)構(gòu)基本不受損壞；

室內(nèi)家具輕微震動，吊燈輕微緩慢擺動；

人無震感或有輕微震感。

上方圖像左側(cè)顯示的是非隔震醫(yī)院：

手術(shù)終止，非固定儀器翻倒，精密儀器損壞；

人員站立不穩(wěn)；

管道設(shè)施破壞，停水停電。

上方圖像右側(cè)顯示的是隔震醫(yī)院：

手術(shù)照常進行，儀器不受影響；

人員基本無震感；

結(jié)構(gòu)無損壞。

傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)與隔震結(jié)構(gòu)地震位移反應(yīng)與層間剪力如上圖所示。隔震結(jié)構(gòu)的顯著特點是結(jié)構(gòu)變形集中在隔震層，上部結(jié)構(gòu)層間相對位移十分小，剪力分布均勻。

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)是地表加速的2-3倍。

而美國Northbridge和日本兵庫縣地震強震觀測表明，隔震結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)加速度還不到地表加速度的1/3。基礎(chǔ)隔震技術(shù)適用性

上圖為隔震建筑高度發(fā)展情況，我國隔震建筑發(fā)展較慢，受制于規(guī)范，我國隔震建筑高度較低，隔震技術(shù)有待進一步發(fā)展。

從個人住宅到數(shù)十層的高層建筑，從一般結(jié)構(gòu)到大跨度結(jié)構(gòu)，如果能采用適當(dāng)?shù)母粽鹧b置進行很好的設(shè)計，隔震結(jié)構(gòu)能夠適用于絕大部分建筑。

隔震結(jié)構(gòu)主要受限于建筑高寬比，建筑高寬比較大時，隔震層在震動時有可能產(chǎn)生豎向拉應(yīng)力，這是比較忌諱的。同時，高寬比大，風(fēng)荷載等橫向作用也大，使隔震結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下產(chǎn)生較大震動，這在結(jié)構(gòu)設(shè)計中是不允許的?；A(chǔ)隔震技術(shù)施工法第一步

基礎(chǔ)開挖第二步

擋土墻澆筑第三步

樁基與伐板施工第四步

隔震支座與阻尼器施工第五步

基礎(chǔ)與軟接頭施工第六步

上部結(jié)構(gòu)施工滑移隔震技術(shù)簡介

滑移隔震技術(shù)基本思想與基礎(chǔ)隔震類似，工藝與效果上有一定差異，其隔震核心在于“滑動”。

關(guān)于基礎(chǔ)隔震技術(shù)，將從以下兩個方面進行介紹：

滑移隔震技術(shù)-隔震效果對比

滑移隔震形式

上方動畫左側(cè)顯示的是傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)在地震中結(jié)構(gòu)震動情形。

上方動畫右側(cè)顯示的是滑移隔震技術(shù)在地震中結(jié)構(gòu)震動情形：

滑移隔震技術(shù)通過在結(jié)構(gòu)基底設(shè)置滑動層裝置，將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)分離開來；

地震動時，滑動層產(chǎn)生滑動消耗地震能量，從而保護上部結(jié)構(gòu)安全?；聘粽鹦问?/p>

這里簡單介紹了目前常用的五種滑移隔震形式。（1）摩擦滑移隔震系統(tǒng)

最簡單的滑移隔震系統(tǒng)，基底與支承面之間相對滑移產(chǎn)生的摩擦力可消耗地震能量，且沒有明顯的共振頻率區(qū)，對很寬頻帶的地面輸入均有效，具有良好的隔震效果，且隔震措施簡單、經(jīng)濟、施工時不需要復(fù)雜的技術(shù)，在我國已有應(yīng)用。但該系統(tǒng)沒有限位功能，地震作用下會產(chǎn)生殘余位移。其基本構(gòu)造如上圖所示。（2）恢復(fù)力-摩擦基底隔震系統(tǒng)

如上圖所示，該系統(tǒng)由橡膠支座和摩擦板并聯(lián)組成，在體系中重力荷載可由橡膠墊和摩擦滑移件共同承擔(dān)，這樣滑移面的壓力減小。為了得到相同的摩擦力可增大摩擦系數(shù)，從而采用比較便宜的摩擦材料。這種隔震體系的另一特點即在地震時可自動調(diào)節(jié)摩擦板的摩擦力，如果遇到未預(yù)測的大地震，使橡膠支座趨于破壞，可使摩擦支座不被破壞。（3）法國電力基底隔震系統(tǒng)

如上圖所示，該體系由橡膠支座和摩擦板竄連而成。小震作用下，摩擦板不滑動，這時體系就像基礎(chǔ)隔震體系那樣工作；大震作用下，摩擦板開始滑動，耗散地震能量同時限制水平地震作用向結(jié)構(gòu)傳遞。因此，不管地震輸入有多大，橡膠支座的位移不會超過某一限值。摩擦滑移對橡膠墊起了保護作用。（4）滑移恢復(fù)力-摩擦基底隔震系統(tǒng)

該系統(tǒng)是（2）與（3）的組合，綜合其優(yōu)點。在小震作用下，表現(xiàn)為（2）的特點；在大震作用下，表現(xiàn)為（3）的特點。系統(tǒng)隔震性能得到改善。（5）摩擦滑移擺系統(tǒng)（FPS）

該系統(tǒng)（上圖）由美國提出，在舊金山法庭大樓中已被應(yīng)用。FPS隔震器采用鋼支承，內(nèi)部組件包括不銹鋼的凹形表面，其上有一個不銹鋼的關(guān)節(jié)滑動體可以滑動，滑動體表面涂以承受高負載且低摩擦系數(shù)的合成材料。具有復(fù)位能力，采用滑動摩擦力來減少地震響應(yīng)。耗能減震技術(shù)簡介

耗能減震體系通過在結(jié)構(gòu)中設(shè)置耗能阻尼器，地震時阻尼器吸收大部分地震能量，從而達到減震目的。

關(guān)于耗能減震技術(shù)，將從以下三個方面進行介紹：

耗能減震技術(shù)-減震效果對比

耗能減震技術(shù)-耗能裝置布設(shè)位置

耗能減震技術(shù)-耗能裝置種類

上方動畫左側(cè)顯示的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震效果：

傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)是以自身的承載能力與塑性變形能力與地震“硬碰硬”對抗。

上方動畫右側(cè)顯示的是耗能減震結(jié)構(gòu)抗震效果：

耗能減震是在結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件中設(shè)置耗能部件，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受地震作用時，耗能構(gòu)件或耗能裝置產(chǎn)生彈塑性滯回變形，吸收并消耗地震輸入結(jié)構(gòu)中的能量，以減少主體結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，達到減震控震的目的。耗能裝置布設(shè)位置

常用的耗能減震裝置結(jié)構(gòu)布置如上圖。

較為常見的設(shè)置方式是人字形和X形兩種。地震作用時，阻尼器跟隨結(jié)構(gòu)共同變形，吸收地震能量，從而減輕結(jié)構(gòu)變形，達到減震的目的。這種技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。

已有的研究表明，耗能減震技術(shù)一般能減小地震反應(yīng)10%左右。耗能裝置種類

金屬阻尼器有軟鋼阻尼器，鉛阻尼器和記憶合金阻尼器等。上圖所示是一種軟鋼阻尼器。這些阻尼器的共性是利用金屬的塑性變形吸收地震能量。金屬阻尼器對金屬的共同要求是屈服后性能要穩(wěn)定。除記憶合金外，其他兩種無復(fù)位能力，會產(chǎn)生殘余變形。金屬阻尼器在日本、美國、新西蘭都有廣泛應(yīng)用，在我國，應(yīng)用最廣的是鉛芯橡膠隔震墊。

摩擦阻尼器因其耗能能力強，構(gòu)造簡單，取材容易，造價低廉，具有良好的應(yīng)用前景。它的耗能機理是在主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件屈服前的預(yù)訂荷載下產(chǎn)生滑移或變形，依靠摩擦或阻尼耗散地震能量。

摩擦阻尼器有多種形式，上圖是普通的摩擦阻尼器構(gòu)造圖，它是通過開有狹長操控的中間鋼板相對上下兩塊銅墊板的摩擦運動而耗能。調(diào)節(jié)螺栓的緊固力可以改變滑動摩擦力的大小。

粘彈性阻尼器是通過粘彈性材料的滯回耗能來耗散結(jié)構(gòu)的震動能量。該阻尼器在機械與航空應(yīng)用中有較長歷史，十幾年前才被應(yīng)用在結(jié)構(gòu)地震控制中。

粘彈性阻尼器有拉壓型與剪切型兩大類，其中剪切型粘彈性阻尼器利用鋼板地震時在粘彈性材料動的剪切運動耗散地震能量。

用于耗能減震的粘滯阻尼器與基礎(chǔ)隔震用的粘滯阻尼器完全相同，關(guān)于粘滯阻尼器的構(gòu)造、性能、用途等，參見本站內(nèi)粘滯阻尼器頁面

粘滯阻尼器作用機理基于機械原理，因此性能穩(wěn)定，可操控性強，力學(xué)性能優(yōu)于以上阻尼器，因此，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。隔震支座簡介

隔震思想早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初就被提出，但長久以來未能付諸實踐。1969年，世界第一棟隔震結(jié)構(gòu)產(chǎn)生之后，隔震理論與工程應(yīng)用得到了飛速的發(fā)展。其中，具有工程實用價值的隔震支座的出現(xiàn)，極大地推動了隔震結(jié)構(gòu)和隔震理論的發(fā)展，為地震工程學(xué)作出了巨大的貢獻。1983年，新西蘭惠靈頓威廉克雷頓大樓隔震層中采用矩形橡膠支座中部加鉛芯橡膠支座，鉛芯橡膠支座在世界上首次被應(yīng)用于工程中。此后，天然橡膠支座與阻尼器組合作為隔震形式逐漸形成，性能不斷增強，支座直徑不斷增大，新型高性能支座與阻尼器相繼開發(fā)成功，隔震結(jié)構(gòu)欣欣向榮。隔震支座作為隔震體系核心部分，其性能對隔震建筑具有重要意義。

常用的分類有以下四種：

天然橡膠支座

高阻尼橡膠支座

鉛芯橡膠支座

滑板支座天然橡膠支座

天然橡膠支座是工程應(yīng)用最多的隔震支座之一。這里介紹天然橡膠支座的構(gòu)造及基本性能。天然橡膠支座的構(gòu)造

天然橡膠支座（RB支座）由連接鋼板、橡膠層和夾層鋼板組成。其中連接鋼板是用來連接基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)；橡膠層與夾層鋼板分層布置，橡膠是一種伸縮性較強的物質(zhì)，而分層設(shè)置的薄鋼板能有效地限制橡膠的豎向變形，而對水平向變形基本無影響。

鋼板外露式RB支座由連接板，橡膠層與薄鋼板層組成，鋼板層對橡膠層豎向變形起約束作用，使橡膠支座具有很高的豎向承載能力，同時不影響橡膠支座的水平柔性，從而使RB支座水平剛度較低，有良好的水平變形能力。一般情況下，其水平與豎向剛度可相差近千倍。

鋼板埋入式RB支座構(gòu)造基本同鋼板外露式，唯一不同是這種鋼板外圍全部用橡膠支座包住，看不到鋼板，從而對鋼板起到保護作用，其耐久性要比前者強。

天然橡膠支座的兩種基本形式見上圖，實物圖見下圖，工程中的橡膠支座直徑通常在800～1000毫米之間，其豎向承載能力甚至堪比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

天然橡膠支座的基本性能

橡膠本身是一種易拉壓變形的材料，單獨做成支座加力后變形巨大(如左圖)。工程用橡膠支座是由薄鋼板與薄橡膠層疊組成，鋼板對橡膠豎向變形有優(yōu)秀的約束作用，其豎向變形能力能與鋼筋混凝土媲美。

鋼板約束了橡膠的豎向變形但對其水平變形沒有影響。因此，RB支座的水平變形能力十分優(yōu)秀，在剪切變形達到300%時仍能保持穩(wěn)定不破壞，因此，其抵抗大地震的能力十分出眾。

復(fù)位能力是指RB支座發(fā)生變形后回復(fù)到原位置的能力。理論與實踐表明，RB支座具有優(yōu)良的變形能力與復(fù)位能力。

RB支座的耐久性體現(xiàn)在兩個方面：一是橡膠的老化；二是夾層鋼板的銹蝕。為了提高橡膠支座的耐久性，常在RB支座外周設(shè)置保護層橡膠，即鋼板埋入型支座，這種支座耐久性好。從已有的工程實際來看，隔震橡膠即使在使用100年后，其內(nèi)部橡膠依然完好。日本的調(diào)查顯示，RB支座使用10年后，其特性基本保持不變，并預(yù)測出60年后其性能僅會下降3%。

RB支座力學(xué)性能如左圖，RB支座性能十分穩(wěn)定，水平向力隨著水平位移的增大而正比增長。天然橡膠支座由于它優(yōu)良的性質(zhì)已經(jīng)在工程中廣泛地應(yīng)用，目前其設(shè)計理念與施工方法均趨于完善，是隔震結(jié)構(gòu)首選的支座之一。高阻尼橡膠支座

高阻尼橡膠支座具有比天然橡膠支座更優(yōu)良的性質(zhì)，這里將它的基本構(gòu)造與性能做一個介紹。高阻尼橡膠支座的構(gòu)造

高阻尼橡膠支座的構(gòu)造與天然橡膠支座相似。不同之處在于，在天然橡膠和合成橡膠的橡膠聚合物中，加入填充劑、補強劑、可塑劑、硫化劑等配合劑，制成高阻尼橡膠支座（HRB支座），從而使其不僅具備天然橡膠支座的水平和豎向性能外，還具有較強的阻尼性能。

高阻尼橡膠支座構(gòu)造如上圖。由于其綜合了彈簧和阻尼功能，因此設(shè)計時可以不在隔震層安裝其他阻尼器。目前這種阻尼器在日本有一定的應(yīng)用，在國內(nèi)，由于具有優(yōu)良阻尼性能的橡膠沒有取得較大進展，目前高阻尼橡膠支座在國內(nèi)工程應(yīng)用較少。天然橡膠支座的基本性能

具有阻尼性能的橡膠增強了支座抗水平變形能力，但對豎向變形能力沒有太大影響，因此HRB支座豎向承載能力與天然橡膠支座基本一樣（如上圖所示）。

HRB支座除了具備與天然橡膠支座相當(dāng)?shù)乃阶冃文芰ν猓鼘λ阶冃芜€有一定抵抗作用，這種抵抗作用使它吸收地震能量的能力比RB支座強。

HRB支座的復(fù)位能力基本與天然橡膠支座相當(dāng)，地震動時，支座在外力作用下產(chǎn)生變形，吸收地震能力，當(dāng)外力撤銷后，支座能夠回到初始位置，基本不發(fā)生殘余位移。

HRB支座的耐久性體現(xiàn)在兩個方面：一是橡膠的老化；二是夾層鋼板的銹蝕。從已有的工程實際來看，隔震橡膠即使在使用100年后，其內(nèi)部橡膠依然完好。日本的調(diào)查顯示，HRB支座使用10年后，其特性基本保持不變，并預(yù)測出60年后其性能僅會下降3%。

HRB支座由于具有阻尼功能，其滯回曲線較為豐滿，如上圖所示。HRB支座在小變形領(lǐng)域剛度較大，如圖淺藍色區(qū)域，隨著變形的增大，其剛度會軟化，在剪應(yīng)變超過200%后開始硬化，如圖淺綠色區(qū)域。大變形回復(fù)后，其滯回曲線如圖淺紅色區(qū)域。滯回曲線所包圍的面積表示其吸收的地震能力大小，由此可見，HRB支座具有良好的耗能能力。鉛芯橡膠支座

鉛是優(yōu)秀的阻尼材料，天然橡膠支座是優(yōu)秀的隔震支座，兩者組合在一起，便成了鉛芯橡膠支座。鉛芯橡膠支座的構(gòu)造

鉛芯橡膠支座構(gòu)造如上圖所示，鉛芯橡膠支座是在RB支座的中心壓入鉛芯構(gòu)成的。鉛芯壓入后與橡膠支座融為一體追隨剪切變形，這種支座是由橡膠支座安定的復(fù)原裝置和鉛的能量吸收裝置所構(gòu)成的阻尼機構(gòu)一體型的隔震裝置。

鉛是一種具有良好塑性變形能力和能量吸收能力的金屬。鉛芯橡膠支座也是最早用于隔震結(jié)構(gòu)的支座之一。鉛芯橡膠支座憑借其優(yōu)良的力學(xué)性能，較為簡單的構(gòu)造和高性價比，已經(jīng)在工程中廣泛應(yīng)用，如上圖所示。鉛芯橡膠支座的基本性能

橡膠本身是一種易拉壓變形的材料，單獨做成支座加力后變形巨大(如上圖)。工程用橡膠支座是由薄鋼板與薄橡膠層疊組成，鋼板對橡膠豎向變形有優(yōu)秀的約束作用，豎向壓縮剛度非常高，但與天然橡膠支座一樣，LRB支座拉伸剛度較低，約為壓縮剛度的1/5～1/10。

鋼板約束橡膠的豎向變形但對其水平變形沒有影響。同時鉛芯能夠很好地追隨支座變形，吸收地震能量。LRB支座水平性能穩(wěn)定，LRB支座由于鉛芯的存在，能夠限制支座的水平變形，如上圖所示，裝有LRB支座的隔震結(jié)構(gòu)的水平變形要比裝有RB支座的?。ú豢紤]外加阻尼作用下）

鉛芯橡膠支座通過鉛芯的大小來調(diào)整阻尼的大小。鉛芯直徑增大后，屈服力變大，阻尼量增加，但中心孔過大也會給支座的性能帶來不良影響。

日本等國家的工程調(diào)查表明，LRB支座與RB支座基本一致，隔震橡膠即使在使用100年后，其內(nèi)部橡膠依然完好。日本的調(diào)查顯示，RB支座使用10年后，其特性基本保持不變，并預(yù)測出60年后其性能僅會下降3%。

鉛芯橡膠支座的滯回性能可用上圖的雙線型模型表示。其中細實線為橡膠支座的滯回特性。LRB支座的水平特性是與圖示的橡膠部分與鉛芯部分水平性能疊加而成，如圖粗實線所示。鉛芯橡膠支座在剪切變形為250%能表現(xiàn)出穩(wěn)定的雙線型滯回特性。滑板支座

滑板支座是通過支座滑動來隔斷一定的地震輸入，滑移