一种受拉自保护叠层橡胶隔震支座构造及其施工方法与流程

本发明涉及一种叠层橡胶隔震支座，特别是一种受拉自保护的叠层橡胶隔震支座构造及其施工方法。

背景技术：

叠层橡胶支座隔震是目前应用最为广泛的隔震装置，其中上连接盖板与建筑物上部结构相连，下连接盖板与建筑物基础相连，以传递水平剪力。叠层橡胶隔震支座具有水平刚度低、竖向抗压刚度及受压承载力高等特性，但其抗拉刚度及受拉承载力明显不足。当结构高宽比较大或竖向地震作用较大时，叠层橡胶隔震支座不可避免的出现受拉的情况，受拉后橡胶层内部微观结构发生破坏，出现细微的孔洞，不仅影响隔震支座的竖向拉压刚度与承载力，还严重影响支座水平变形性能，降低了支座的弹性性能。当支座产生受拉损伤又在地震往复作用下再次压缩时，支座的受压刚度降低至原刚度的二分之一左右，且受压承载力急剧下降，当变形进一步增大时，钢板层与橡胶层产生撕裂，导致上部结构存在倾覆的危险。叠层橡胶隔震支座抗拉能力不足严重制约了其在高宽比较大的建筑和高烈度区高层建筑中的应用。

技术人员为了解决这个问题一般有采取以下措施：

一、在橡胶隔震支座中设置抗拔措施，如设置抗拉钢筋、钢丝绳、预应力钢绞线等。或将隔震支座的连接板做大，在支座连接板上设置钢板和抗拉限位装置，通过刚性挡板限制橡胶支座的竖向位移，让支座和刚性挡板共同受力，提高其抗拉刚度和抗拉承载力。这类装置易导致隔震支座水平与竖向力学性能耦合，支座构造复杂，实施难度大，同时增加了支座的水平刚度，减震效果有所降低。

二、将橡胶隔震支座与碟形弹簧等装置串联，碟形弹簧的竖向拉伸刚度小于橡胶隔震支座抗拉刚度，两者串联后，整体的拉伸刚度更小。这种类型的抗拉隔震支座构造复杂，实施难度大，会产生较大的竖向位移，有可能会造成局部不稳定情况的发生。抗拉隔震支座要求支座同时具有水平隔震和竖向抗拉的功能，所以设计时应考虑：保证支座的承载力；水平隔震和震后支座的复位能力；支座抗拉功能的实现；避免支座水平刚度和竖向刚度发生耦合。采用碟形弹簧与橡胶支座串联使用支座构造复杂，实施难度大，同时增加了支座的水平刚度，会影响水平减震效果。

三、在隔震支座附近设置简易抗拔装置。简易的抗拔装置是两根拉杆的上部固定在与上部结构一体的隔震结构梁上，下端利用横杆反兜于隔震专用梁的下部，支座出现拉力时会导致支座发生较明显的变形，使抗拔装置的横杆与隔震专用梁接触，而倾覆弯矩引起的竖向拉力经拉杆传递到隔震结构梁上，确保隔震支座不会出现过大的拉力，保证结构安全。抗拔限位装置单独设置，并通过优化其刚度和连接间隙值，限制隔震支座在地震作用下的拉伸变形，这类抗拔装置不影响隔震支座的水平性能。

简易的抗拔装置不仅需要满足竖向抗拉刚度和承载力的要求，还需要适应隔震层水平方向的变形，导致隔震结构梁尺寸较大，影响原建筑功能使用。橡胶隔震支座在水平大变形的状态下，隔震支座由于水平力引起的附加弯矩会出现轻微倾覆，导致简易抗拔装置交叉梁之间的间隙变大，当隔震结构高宽比接近4.0，且位于发震断裂带附近时，结构竖向地震作用较大，由于竖向地震作用并不导致结构出现倾覆，但仍然导致隔震支座出现较大的拉应力，与水平地震产生的倾覆弯矩叠加，除周边叠层橡胶隔震支座外，中部叠层橡胶隔震支座也容易出现拉应力，此时上述方案难以实施。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种受拉自保护叠层橡胶隔震支座构造及其施工方法，要解决现有橡胶隔震结构在强震作用下，当支座出现较大拉应力时，上支座盖板与上支墩竖向脱开，叠层橡胶隔震支座因为拉力导致钢板和橡胶层撕裂失去隔震作用，导致上部结构存在倾覆的危险，隔震支座无法继续起到水平隔震耗能作用的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种受拉自保护叠层橡胶隔震支座构造，包括上支墩、下支墩和连接在上支墩与下支墩之间的隔震支座，所述隔震支座包括支座主体、通过上连接件与上支墩连接的上盖板以及通过下连接件与下支墩连接的下盖板。

所述上盖板为钢板，上盖板的下侧与支座主体固定连接，上盖板的上侧固定连接有至少一个限位座，所述限位座的外部套有限位套，所述限位套的内腔尺寸与限位座的外轮廓尺寸相适应，限位套的底部开口正对限位座，所述限位座插入限位套内，所述限位座和限位套均埋入上支墩的底部，其中限位套的外侧表面与上支墩的混凝土固定连接；

所述上盖板的边部一周均匀开有上盖板螺栓孔；所述上连接件为上支墩连接锚栓，所述上支墩连接锚栓的上部锚入上支墩的底部，其锚入位置对应上盖板螺栓孔的位置，上支墩连接锚栓贯穿上盖板螺栓孔，所述上支墩连接锚栓的尺寸小于上盖板螺栓孔的尺寸并与孔壁无接触；所述上支墩连接锚栓的下部紧固有上螺母，上螺母与上盖板的下侧保持距离无接触。

当上支墩的竖向提离距离小于上螺母与上盖板的下侧距离时，支座主体不受拉；在极罕遇地震下，当中上支墩的竖向提离距离大于上螺母与上盖板的下侧距离时，支座主体受拉。

所述下盖板的边部一周均匀开有下盖板螺栓孔，所述下连接件为下支墩连接锚栓，所述下支墩连接锚栓的下部锚入下支墩的顶部，其锚入位置对应下盖板螺栓孔的位置，下支墩连接锚栓贯穿下盖板螺栓孔，所述下支墩连接锚栓的尺寸与下盖板螺栓孔的尺寸相适应；所述下支墩连接锚栓的上部紧固有下螺母（13），下螺母（13）紧固至下盖板的上侧表面。

所述上支墩连接锚栓的直径大于下支墩连接锚栓的直径。

所述限位座在上盖板上侧的居中设置或者在上盖板的上侧均匀对称布置有四个以上。

所述限位座为不设底板的等壁厚空心柱壳，其纵向截面为倒u形，其横向截面为圆环形或方环形，其中方环形的四角为圆弧倒角。

所述限位套为不设底板的等壁厚空心柱壳，其纵向截面为倒u形，其横向截面为圆环形或方环形，其中方环形的四角为圆弧倒角。

所述上盖板为圆形或者矩形。

所述下盖板为圆形或者矩形。

一种受拉自保护叠层橡胶隔震支座构造的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，在工厂预制加工隔震支座，设计限位座和限位套的位置和个数，然后在上盖板的上侧固定连接设计好的限位座，限位套的开口朝下套入限位座上，上盖板上开设上盖板螺栓孔，下盖板上开设下盖板螺栓孔，运输隔震支座和相应的螺栓至现场；

步骤二，支设下支墩模板，浇筑下支墩；

步骤三，在下支墩对应下盖板螺栓孔的位置打孔，下支墩连接锚栓的下部穿过下盖板螺栓孔锚入下支墩内，下支墩连接锚栓的上部穿过下盖板螺栓孔，下螺母（13）紧固至下盖板的上侧，下盖板安装完毕；

步骤四，支设上支墩模板，限位套作为上支墩浇筑的内模板，然后浇筑上支墩使限位套和限位座埋入上支墩的底部，同时限位套与上支墩的混凝土固定连接；

步骤五，在上支墩对应上盖板螺栓孔的位置打孔，上支墩连接锚栓的下部拧紧上螺母，支墩连接锚栓的上部穿过上盖板螺栓孔锚入上支墩内，保证上螺母与上盖板之间的距离，上盖板安装完毕。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明为充分发挥叠层橡胶隔震支座的性能，避免叠层橡胶隔震支座承受不利的拉力，设计了防止叠层橡胶隔震支座竖向受拉的装置，该装置能够释放部分隔震支座竖向变形，在一定程度上形成摇摆机制，将上部结构在水平地震作用下的动能转化为竖向重力作用下的势能，并设置构造装置作为二道防线，在极罕遇地震作用的极限状态下时，隔震支座承受一定的拉力，防止结构出现倾覆。

本发明装置主要包括两部分，即可提离装置和叠层橡胶隔震支座。叠层橡胶隔震支座与常规橡胶支座类似。可提离装置包括限位座和上支墩连接锚栓，其中限位座安装在上支墩和叠层橡胶支座上盖板之间。上支墩连接锚栓与上盖板之间不接触。当上支墩的竖向提离距离小于上螺母与上盖板的下侧距离时，支座主体不受拉。在极罕遇地震下，当中上支墩的竖向提离距离大于上螺母与上盖板的下侧距离时，支座主体可承受一部分拉力。

本发明在地震作用下，上支墩复位后，叠层橡胶隔震支座能够继续起到水平隔震耗能作用，并设置限位套对隔震支座上盖板与上支墩之间释放的变形予以限制，防止隔震结构在极罕遇地震下出现倾覆。本发明构造简单，能够使叠层橡胶隔震支座应用于高烈度区，大大推动了橡胶支座隔震结构的应用范围。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构的整体示意图。

图2是本发明实施例一隔震支座的结构示意图。

图3是本发明实施例二隔震支座的结构示意图。

图4是本发明实施例三隔震支座的结构示意图。

图5是本发明实施例四隔震支座的结构示意图。

附图标记：1－上支墩、2－下支墩、3－支座主体、4－上盖板、5－下盖板、6－限位座、7－限位套、8－上盖板螺栓孔、9－上支墩连接锚栓、10－上螺母、11－下盖板螺栓孔、12－下支墩连接锚栓、13－下螺母。

具体实施方式

实施例一参见图1-2所示，一种受拉自保护叠层橡胶隔震支座构造，包括上支墩1、下支墩2和连接在上支墩1与下支墩2之间的隔震支座，所述隔震支座包括支座主体3、通过上连接件与上支墩1连接的上盖板4以及通过下连接件与下支墩2连接的下盖板5。所述支座主体由橡胶层和钢板层交替叠置并经高温加压硫化制作而成，支座主体的中央设有通高的铅芯柱。

所述上盖板4为钢板，上盖板4的下侧与支座主体固定连接，上盖板4的上侧固定连接有至少一个限位座6，所述限位座6的外部套有限位套7，所述限位套7的内腔尺寸与限位座6的外轮廓尺寸相适应，限位套7的底部开口正对限位座6，所述限位座6插入限位套7内，所述限位座6和限位套7均埋入上支墩1的底部，其中限位套7的外侧表面与上支墩1的混凝土固定连接。

所述限位座6在上盖板4上侧的居中设置，所述限位座6为不设底板的等壁厚空心柱壳，其纵向截面为倒u形，其横向截面为圆环形。所述限位座6为不设底板的等壁厚空心柱壳，其纵向截面为倒u形，其横向截面为圆环形。

所述上盖板4为圆形，在其它实施例中也可以为矩形。所述下盖板5为圆形，在其它实施例中也可以为矩形。

所述上盖板4的边部一周均匀开有上盖板螺栓孔8；所述上连接件为上支墩连接锚栓9，所述上支墩连接锚栓9的上部锚入上支墩1的底部，其锚入位置对应上盖板螺栓孔8的位置，上支墩连接锚栓9贯穿上盖板螺栓孔8，所述上支墩连接锚栓9的尺寸小于上盖板螺栓孔8的尺寸并与孔壁无接触；所述上支墩连接锚栓9的下部紧固有上螺母10，上螺母10与上盖板4的下侧保持距离无接触。

当上支墩1的竖向提离距离小于上螺母10与上盖板4的下侧距离时，支座主体不受拉；当中上支墩1的竖向提离距离大于上螺母10与上盖板4的下侧距离时，支座主体受拉。

所述下盖板5的边部一周均匀开有下盖板螺栓孔11，所述下连接件为下支墩连接锚栓12，所述下支墩连接锚栓12的下部锚入下支墩2的顶部，其锚入位置对应下盖板螺栓孔11的位置，下支墩连接锚栓12贯穿下盖板螺栓孔11，所述下支墩连接锚栓12的尺寸与下盖板螺栓孔11的尺寸相适应；所述下支墩连接锚栓12的上部紧固有下螺母13，下螺母13紧固至下盖板5的上侧表面。

实施例二参见图1和3所示，与实施例一不同的是，所述限位座6为不设底板的等壁厚空心柱壳，其纵向截面为倒u形，其横向截面为方环形，其中方环形的四角为圆弧倒角。

所述限位套7为不设底板的等壁厚空心柱壳，其纵向截面为倒u形，其横向截面为方环形，其中方环形的四角为圆弧倒角。

所述上盖板4为圆形，在其它实施例中也可以为矩形。所述下盖板5为圆形，在其它实施例中也可以为矩形。所述上支墩连接锚栓9均匀设置有四根，在其它实施例中可以均匀设置4根以上。

实施例三参见图4所示，与实施例一不同的是，所述限位座6在上盖板4上侧均布四个，可根据需要均匀对称设置多个。所述上支墩连接锚栓9均匀设置有四根，可根据需要均匀对称设置多个，设置位于分别位于相邻的两个限位座6之间。

实施例四参见图5所示，与实施例二不同的是，所述限位座6在上盖板4上侧均布四个，可根据需要均匀对称设置多个。所述上支墩连接锚栓9均匀设置有四根，可根据需要均匀对称设置多个，设置位于分别位于相邻的两个限位座6之间。

这种受拉自保护叠层橡胶隔震支座构造的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，在工厂预制加工隔震支座，设计限位座6和限位套7的位置和个数，然后在上盖板4的上侧固定连接设计好的限位座6，限位套7的开口朝下套入限位座6上，上盖板4上开设上盖板螺栓孔8，下盖板5上开设下盖板螺栓孔11，运输隔震支座和相应的螺栓至现场。

步骤二，支设下支墩2模板，浇筑下支墩2。

步骤三，在下支墩2对应下盖板螺栓孔11的位置打孔，下支墩连接锚栓12的下部穿过下盖板螺栓孔11锚入下支墩2内，下支墩连接锚栓12的上部穿过下盖板螺栓孔11，下螺母13紧固至下盖板5的上侧，下盖板5安装完毕。

步骤四，支设上支墩1模板，限位套7作为上支墩1浇筑的内模板，然后浇筑上支墩1使限位套7和限位座6埋入上支墩1的底部，同时限位套7与上支墩1的混凝土固定连接。

步骤五，在上支墩1对应上盖板螺栓孔8的位置打孔，上支墩连接锚栓9的下部拧紧上螺母10，支墩连接锚栓的上部穿过上盖板螺栓孔8锚入上支墩1内，保证上螺母10与上盖板4之间的距离，上盖板4安装完毕。

本发明的受力具有以下特点：

一、非地震作用下，支座装置主要承受竖向压力，可提离装置包括限位座和上支墩连接锚栓。此时，橡胶支座上盖板与可提离装置直接接触传递压力。

二、地震作用下有两种受力模式：压剪模式及拉剪模式。

压剪模式时，橡胶支座上盖板与上支墩直接接触传递压力，限位套与限位座接触传递剪力，由于上支墩连接锚栓与上盖板之间不接触，上支墩连接锚栓并不传递支座剪力；

拉剪模式时，限位套与限位座脱开，不传递拉力，隔震支座此时亦无拉力，限位套与限位座接触传递剪力，当支座产生较大水平变形时，如橡胶支座水平剪切变形达到100%甚至更大时，隔震支座由于水平力引起的附加弯矩会出现轻微倾覆，导致支座上盖板无法保持水平状态，由于限位套与限位座之间接触产生抗倾覆弯矩防止隔震支座出现倾覆，支座上盖板仍然保持水平状态。当遭遇极罕遇地震时，与上支墩连接锚栓作为该装置的二道防线，在极限状态下开始工作，此时隔震支座竖向变形进一步增大，上螺母与上盖板接触，隔震支座受拉。为保证连接上支墩连接锚栓能够承受支墩拉力，上支墩连接锚栓的尺寸比下支墩连接锚栓要大。