一种农村隔震支座中橡胶层厚度的计算方法与流程

1.本发明涉及一种农村隔震支座中橡胶层厚度的计算方法，属于隔震技术领域。


背景技术：

2.农村地区房屋由于施工和设计不规范等原因，其抗震性较差。当地震发生时，房屋损坏严重，对人民的生命和财产造成较大损失。目前常见的隔震支座为橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座，其支座的主体主要采用钢板、橡胶和铅芯，成本较高，难以在农村地区大面积推广。因为有必要对农村隔震支座展开新的研究，而构建合理的农村隔震支座需要考虑橡胶层的设计参数。


技术实现要素：

3.本发明提供了提供了一种农村隔震支座中橡胶层厚度计算方法，通过该方法可以有效地用于获取橡胶层的总厚度、单层厚度，并进一步用于计算所需橡胶层的层数。
4.本发明的技术方案是：一种农村隔震支座中橡胶层厚度计算方法，包括：
5.步骤1、根据上部结构所要求的水平刚度确定农村隔震支座橡胶层5的总厚度tr：
[0006][0007]
式中，g为橡胶层5的剪切模量；a为农村隔震支座的有效面积；kh为上部结构所要求的水平刚度。
[0008]
还包括：
[0009]
步骤2、由上部结构对农村隔震支座所要求的竖向刚度kv及橡胶层5的总厚度计算橡胶层5的修正压缩模量e
cb
：
[0010][0011]
步骤3、橡胶层5压缩时的弹性模量ec由下式计算得到：
[0012][0013]
式中，eb为橡胶层5的体积模量；
[0014]
步骤4、由橡胶层5压缩时的弹性模量确定农村隔震支座的第一形状系数，进而确定橡胶层5的单层厚度：
[0015][0016]
κ＝0.97939 0.17734g-1.4516g2 0.86783g3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0017]
[0018]
式中，s1为农村隔震支座的第一形状系数；κ为修正系数；e0为橡胶层5的弹性模量；d0为农村隔震支座的外径；tr为单层橡胶层5的厚度。
[0019]
将橡胶层5的总厚度值向上取值为橡胶层5施工单层厚度的倍数中的最小倍数，则橡胶层5的总厚度值向上取的值是橡胶层5施工单层厚度的s倍，将s作为橡胶层5的层数；其中，橡胶层5施工单层厚度为单层橡胶层5的厚度值向上取整值。
[0020]
本发明的有益效果是：本发明根据建筑物对水平及竖向刚度的需求，可以确定橡胶层的总厚度、单层厚度，并进一步可以根据总厚度、单层厚度获得所需的橡胶层的层数，便于农村隔震支座的制作。
附图说明
[0021]
图1是实施例中农村隔震支座的示意图；
[0022]
图2为图1俯视图；
[0023]
图3为图2的a-a剖面示意图；
[0024]
图4是图2的b-b剖面示意图；
[0025]
图中各标号为：1-橡胶保护层，2-上封板，3-下封板，4-加劲层，5-橡胶层。
具体实施方式
[0026]
实施例1：一种农村隔震支座中橡胶层厚度的计算方法，包括：
[0027]
假定上部结构所要求的水平刚度为1kn/mm，竖向刚度为450kn/mm，农村隔震支座的平面尺寸为220mm
×
220mm，采用的橡胶层5剪切模量g、弹性模量e0和体积弹性模量eb分别为1.1mpa、3.3mpa和1.96gpa，所需要橡胶层的数量有下述计算得到。
[0028]
步骤1：可根据上部结构所要求的水平刚度根据式1计算得出：
[0029][0030]
其中，g为橡胶层5的剪切模量；a为农村隔震支座的有效面积；tr为橡胶层5的总厚度；kh为上部结构所要求的水平刚度。
[0031]
步骤2：可由上部结构对农村隔震支座所要求的竖向刚度及橡胶层5的总厚度计算橡胶层5的修正压缩模量。
[0032][0033]
其中，e
cb
为橡胶层5的修正压缩模量。
[0034]
步骤3：橡胶层5压缩时的弹性模量可由下式计算得到：
[0035][0036][0037]
ec＝0.6622gpa
[0038]
步骤4：由橡胶层5压缩时的弹性模量确定农村隔震支座的第一形状系数，进而确定橡胶层5的单层厚度。
[0039]
κ＝0.97939 0.17734g-1.4516g2 0.86783g3[0040]
＝0.97939 0.17734
×
1.1-1.4516
×
1.12 0.86783
×
1.13＝0.5731
[0041][0042][0043]
其中，s1为农村隔震支座的第一形状系数；κ为修正系数；e0为橡胶层5的弹性模量,且e0＝3g；d0为农村隔震支座的外径；tr为单层橡胶层5的厚度。
[0044]
本发明实例中所需要橡胶层5的总厚度为53.24mm，单层橡胶层5的厚度为4.16mm。单层橡胶层5的厚度值向上取整值，故取单层橡胶层5的施工单层厚度为5mm，其总厚度为55mm，大于53.24mm(将橡胶层5的总厚度值向上取值为橡胶层5施工单层厚度的倍数，则可以取55、60、65....，因此最小的倍数为55mm，则橡胶层5的总厚度值向上取的值55是橡胶层5施工单层厚度5的11倍。则橡胶层5的层数为11，即11块。
[0045]
可以将上述计算获得的橡胶层5的设计参数用于如图1-图4所示的农村隔震支座，农村隔震支座包括橡胶保护层1，橡胶保护层1内侧顶部设有上封板2、橡胶保护层1内侧底部设有下封板3，上封板2、下封板3之间设有横向布置的多层橡胶层5，上下每相邻两层橡胶层5之间设有加劲层4。
[0046]
进一步地，可以设置所述上封板2、下封板3、加劲层4采用3240酚醛环氧树脂板材。因3240酚醛环氧树脂板材加劲层4弹性模量对农村隔震支座的弹性模量影响不大，为便于计算不考虑3240酚醛环氧树脂板材加劲层4弹性模量。采用3240酚醛环氧树脂板材加劲层4与橡胶层5作为隔震支座主体结构，能够承受上部建筑传入荷载，且大大降低了农村隔震支座的成本，便于在农村地区进行大面积推广，减少地震给农村地区人民带来的损失。
[0047]
再进一步地，可以按照如下方式制作农村隔震支座：
[0048]
确定橡胶层5的层数为11；将橡胶层5的层数减一作为加劲层4的层数，取值为10；
[0049]
将上封板2、下封板3与加劲层4用清水清洗干净；清洁完毕晾干上封板2、下封板3与加劲层4表面水分；在上封板2、下封板3与加劲层4表面均匀喷涂胶粘剂，待胶粘剂干燥后，对加劲层4、橡胶层5按施工层数以橡胶层5、加劲层4、橡胶层5、加劲层4、橡胶层5的方式布置；接着将上封板2、下封板3分别置于多层橡胶层5、加劲层4形成的组合层上部、下部；将上封板2、下封板3、多层橡胶层5、加劲层4的外围布置橡胶保护层1，组装结束对整体进行硫化。所述橡胶保护层1是起到保护作用的隔震支座外围结构，通过硫化与3240酚醛环氧树脂板材上封板2的上表面、下封板3的下表面、3240酚醛环氧树脂板材加劲层4及橡胶层5的侧面连接。
[0050]
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。