建筑隔震橡胶支座

术语解释

由多层橡胶和多层钢板或其他材料交替叠置结合而成的隔震装置。

使用寿命  design working life

建筑隔震橡胶支座在正常使用和维护情况下所具有的不丧失有效使用功能的期限。

种类

1. 天然橡胶支座（LNR）  linear natural rubber bearing
   内部橡胶采用天然橡胶制成的支座。
2. 铅芯橡胶支座（LRB）  lead rubber bearing
   内部含有竖向铅芯的支座。
3. 高阻尼橡胶支座（HDR）  high damping rubber bearing
   用复合橡胶制成的具有较高阻尼性能的支座。

相关术语

• 内部橡胶  inner rubber
  支座内部多层钢板之间的橡胶层。
• 橡胶保护层  cover rubber
  包裹在内部橡胶和内部钢板外侧面的橡胶层。
• 第一形状系数 1st shape factor
  支座中单层橡胶层的有效承压面积与其自由侧面表面积之比。
• 第二形状系数 2nd shape factor
  对于圆形支座，为内部橡胶层直径与内部橡胶总厚度之比。
  对于矩形或方形支座，为内部橡胶层有效宽度与内部橡胶总厚度之比。
• 有效承压面积 effective loaded area
  支座承受竖向荷载的面积，等于内部橡胶的平面面积。
• 有效尺寸 effective size
  有效尺寸包括有效直径和有效宽度及长度，不包括保护层。
• 设计压应力 design compressive stress
  设计采用的作用于支座上的压应力。
• 最大压应力 maximum compressive stress
  地震时作用于隔震橡胶支座上的最大压应力。
• 名义压应力 nominal compressive stress
  制造厂提供的隔震橡胶支座允许承受的压应力。
• 压缩性能 compressive properties
  隔震橡胶支座的压缩刚度（Kv）、压缩变形。
• 剪切性能 shear properties
  隔震橡胶支座的水平等效刚度、等效阻尼比、屈服后刚度和屈服力。
• 拉伸性能 tensile properties
  隔震橡胶支座的轴向拉伸刚度、轴向拉伸变形、受拉承载力和拉剪性能。
• 拉剪性能 tension-shear properties
  隔震橡胶支座的拉剪水平等效刚度、等效阻尼比、屈服后刚度和屈服力。
• 极限性能 ultimate properties
  在压-剪荷载作用下隔震橡胶支座产生破坏、屈曲或翻滚时的性能。

分类

建筑隔震橡胶支座可分为天然橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座。常用的截面形状分为圆形或矩形。

标记方法

支座产品的标记应由支座类型、支座形状和尺寸、内部橡胶剪切弹性模量及本标准代号四部分组成。举例：

1. 天然橡胶隔震支座、有效直径500mm、橡胶剪切模量为G4类，表示为：LNR500G4JGxxxx-20xx。
2. 铅芯橡胶隔震支座、有效直径400mm、橡胶剪切模量为G6类，表示为：LRB400G6JGxxxx-20xx。
3. 高阻尼橡胶隔震支座、有效直径600mm、橡胶剪切模量为G5类，表示为：HDR400G5JGxxxx-20xx。
4. 天然橡胶隔震支座、矩形支座尺寸500mm×600mm、橡胶剪切模量为G4类，表示为：LNR500×600G4 JGxxxx-20xx。

 一般要求

• 结构

不同的使用要求的建筑隔震橡胶支座可有不同的叠层结构、尺寸、制造工艺和配方设计。建筑隔震橡胶支座应满足所需要的竖向承载力、竖向和水平刚度、水平变形能力、阻尼比等性能要求，并应具有不少于60年的使用寿命。建筑隔震橡胶支座的结构设计尚应符合国家现行相关标准的规定。

• 形状系数

建筑隔震橡胶支座第一形状系数和第二形状系数应符合表1要求，当S₂小于5.0时应降低支座压应力限值：S₂小于5不小于4时降低20%，当S₂小于4不小于3时降低40%。

表1 隔震橡胶支座的形状系数

项  目	要求
第一形状系数 S1  ≥	15
第二形状系数 S2  ≥	5

• 支座典型尺寸

天然橡胶支座和铅芯橡胶支座典型尺寸要求见表2。采用其它尺寸时应满足设计及使用要求。

表2 支座典型尺寸

尺寸 d0或a/mm	厚度		开孔直径di/mm
	单层内部橡胶厚度 tr/mm	单层内部钢板厚度 ts/mm
400	2.0≤tr≤5.0	≥2.0	天然橡胶支座和高阻尼橡胶支座： ≤d0/6或≤a/6  铅芯橡胶支座： ≤d0/4或≤a/4
450	2.0≤tr≤5.5
500	2.5≤tr≤6.0
550	2.5≤tr≤7.0
600	3.0≤tr≤7.5
650	3.0≤tr≤8.0
700	3.5≤tr≤9.0
750	3.5≤tr≤9.5	≥2.5
800	4.0≤tr≤10.0
850	4.0≤tr≤10.5
900	4.0≤tr≤11.0
950	4.5≤tr≤11.0
1000	4.5≤tr≤11.0	≥3.0	天然橡胶支座和高阻尼橡胶支座： ≤d0/5或≤a/5   铅芯橡胶支座： ≤d0/4或≤a/4
1050	5.0≤tr≤11.0
1100	5.5≤tr≤11.0
1150	5.5≤tr≤12.0
1200	6.0≤tr≤12.0
1250	6.0≤tr≤13.0
1300	6.5≤tr≤13.0	≥4.0
1350	6.5≤tr≤14.0
1400	7.0≤tr≤14.0
1450	7.0≤tr≤15.0
1500	7.0≤tr≤15.0

• 钢板

内部钢板应采用Q235-A或不低于Q235-A性能的钢板，且应符合GB 912中的规定；封板宜采用Q345，且应符合GB/T 3274中的规定。

• 金属铅

铅芯应采用纯度不小于99.99%的铅锭经加工而成铅芯，铅锭应符合GB/T 469的规定。

要求

• 原材料：天然橡胶的物理机械性能

天然橡胶的物理机械性能应符合表3的要求。

表3天然橡胶的物理机械性能指标

项目		硬度（邵尔A度）
		35～44	45～54	55～65
拉伸强度≥/ MPa		13	15	20
扯断伸长率≥/%		600	550	500
25%定伸应力≥/ MPa		0.25	0.3	0.35
300%定伸应力≥/ MPa		2.5	3.0	3.5
压缩永久变形（A型或B型）≤/%		35
70℃×24h
橡胶与金属粘合强度90º剥离法≥/kN/m		6	8	10
热空气老化性能 70℃×168h	拉伸强度变化率≤/%	25
	扯断伸长率变化率≤/%	-50%*老化前扯断伸长率最大值
	硬度变化/邵尔A度	-5～+10
臭氧老化（限外包层）		目视无龟裂
50x10-8（体积分数），40℃×96h，20%拉伸
脆性温度<		-40º

• 高阻尼橡胶的物理机械性能

高阻尼橡胶的物理机械性能应符合表4的要求。

表4高阻尼橡胶的物理机械性能指标

项目		指标
拉伸强度≥/ MPa		10
扯断伸长率≥/%		550
压缩永久变形（A型或B型）≤/%		60
70℃×24h
橡胶与金属粘合强度90º剥离法≥/kN/m		8
热空气老化性能 70℃×168h	拉伸强度变化率≤/%	15
	扯断伸长率变化率 ≤%/	25
	硬度变化/邵尔A度	-5～+8
臭氧老化（限外包层）		目视无龟裂
50x10-8（体积分数），40℃×96h，20%拉伸

• 外观质量要求

建筑隔震橡胶支座表面保护胶应光滑平整，外观质量应符合表5的规定。

表5 外观质量要求

缺陷名称	质量指标
气泡	单个表面气泡面积不超过50mm²
杂质	杂质面积不超过30mm²
缺胶	缺胶面积不超过150mm²，不得多于2处,且内部嵌件不许外露
凹凸不平	凹凸不超过2mm，面积不超过50mm²，不得多于3处
胶钢粘结不牢(上、下端面）	裂紋长度不超过30mm，深度不超过3mm，不得多于3处
裂紋〔侧面）	不允许
钢板外露(侧面）	不允许

• 尺寸允许偏差

建筑隔震橡胶支座尺寸允许偏差应符合表6的规定。

表6 尺寸允许偏差

项目		尺寸允许偏差
内部	毎层橡胶层厚度	产品设计值的±10%
	橡胶层总厚度	产品设计值的±5%
	夹层薄钢板厚度	按GB912标准
	封钢板厚度	±0.5mm
	钢板直径或边长	±1.0mm
外部	总高度	设计值的±1.5%与6mm较小值
	外直径或边长D‘、a‘和b‘	设计值的±1% ，且不大于±5.0mm
	中孔直径	±1.5mm
	橡胶包覆层厚度	±1.5mm
	支座平整度	直径或对角线长度的1/300和3mm的较小值
	侧表面垂直度	支座总高度的1/100
	水平偏移允许偏差	5mm

• 支座竖向和水平力学性能要求

支座竖向和水平向力学性能要求见表7。

表7 支座竖向和水平力学性能要求

序号	项目		性能要求
1	竖向性能	竖向压缩刚度	实测值应在产品设计值士30 %以内；平均值应在产品设计值±20%以内
		压缩变形性能	荷载-位移曲线应无异常
		竖向极限压应力	不应小于90MPa
		当水平位移为支座内部橡胶直径0.55倍状态时的极限压应力	不应小于20MPa,当3≤S2≤4; 不应小于25MPa,当4<S2≤5; 不应小于30MPa,当5<S2;
		竖向极限拉应力	不应小于1.5 MPa
		竖向拉伸刚度	实测值应在产品设计值士30 %以内；平均值应在产品设计值±20%以内
		侧向不均匀变形	直径或边长不大于600mm 支座，侧向不均匀变形不大于3mm；直径或边长不大于1000mm 支座，侧向不均匀变形不大于5mm；直径或边长不大于1500mm 支座，侧向不均匀变形不大于7mm；
2	天然橡胶支座水平性能	水平等效刚度	水平滞回曲线在正、负向应具有对称性,正、负向最大变形和剪力的差异不应大于15%；平均值应在产品设计值±10%以内
3	铅芯橡胶支座水平性能	水平等效刚度	水平滞回曲线在正、负向应具有对称性,正、负向最大变形和剪力的差异不应大于15%；实测值应在产品设计值士15 %以内；平均值应在产品设计值±10%以内
		屈服后水平刚度
		等效阻尼比	实测值应在产品设计值±15%以内，平均值应在产品设计值±10%以内
		屈服力	实测值应在产品设计值±15%以内，平均值应在产品设计值±10%以内
4	高阻尼橡胶支座水平性能	水平等效刚度	水平滞回曲线在正、负向应具有对称性,正、负向最大变形和剪力的差异不应大于15%；实测值应在产品设计值的士15 %以内；平均值应在产品设计值±10%以内
		等效阻尼比	实测值应在产品设计值的±20%以内
5	水平极限性能	水平极限变形能力	极限剪切变形不应小于橡胶总厚度的400%与0.55D的较大值

• 耐久性性能要求

耐久性包括老化性能、徐变性能、疲劳性能，应符合表8的规定。

表8 耐久性性能要求

序号	项目		性能要求
1	老化性能	竖向刚度允许变化率	±20%
		水平刚度允许变化率
		等效阻尼比允许变化率
		水平极限变形能力允许变化率
		支座外观	目视无龟裂
2	徐变性能	徐变量	不应大于橡胶层总厚度的10%
3	疲劳性能	竖向刚度	允许变化率：±20%
		水平刚度
		等效阻尼比
		支座外观	目视无龟裂

• 相关性性能要求：天然橡胶支座和铅芯橡胶支座相关性要求应符合表9的规定。

表9 天然橡胶支座和铅芯橡胶支座相关性性能要求

序号	项目		性能要求
1	竖向应力相关性	水平刚度，屈服力（LRB支座）允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率
2	大变形相关性	水平刚度，屈服力（LRB支座）允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率
3	加载频率相关性	水平刚度，屈服力（LRB支座）允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率
4	温度相关性	水平刚度，屈服力（LRB支座）允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率

• 高阻尼橡胶支座相关性要求应符合表10的规定。

表10 高阻尼支座相关性性能要求

序号	项目		性能要求
1	竖向应力相关性	水平刚度允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率
2	大变形相关性	水平刚度允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率
3	加载频率相关性	水平刚度允许变化率	±25%
		等效阻尼比允许变化率
4	温度相关性	水平刚度允许变化率	00C~400C：±25%； -100C~00C：±50%;
		等效阻尼比允许变化率