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摘要：板式橡胶支座节点是连接建筑上部结构和下部结构的主要构件。板式橡胶支座在我国建筑结构中应用的时间比较长，经过多年的发展，已经被广泛应用建筑工程中。基于此，本文结合工程实例，先分析了板式橡胶支座的结构和特点，然后论述了板式橡胶支座节点设计要点及设计中需要注意的问题。分析结果表明，加强板式橡胶支座节点设计，有助于提升建筑结构的使用寿命、稳定性、安全性，值得设计单位高度重视。
关键词：网架；板式橡胶支座；节点设计；压缩变形
【引言】板式橡胶支座的主要功能是将建筑工程结构的反力，安全可靠的传递给墩台，而且还能很好的适应建筑结构所需的水平位移变形和转角变形。为满足这些要求，板式橡胶支座节点在设计中需要保证垂直方向具有足够的刚度，以保证在最大竖向荷载的作用下，板式橡胶支座形成一定的变形，而在水平方向上，应该具有一定的柔性，一遍更好的适应建筑工程在外界荷载下发生水平位移。虽然目前板式橡胶支座在我国应用了很多的年，各项技术也必将成熟，但应用到具体工程，需要时本着科学合理选型和设计的原则，才能发挥出相应的功能和作用。基于此，开展网架板式橡胶支座节点设计的分析研究就显得尤为必要。
1、工程概述
某学校体育馆，规模比较大，为提升体育馆结构的稳定性，使用寿命，在设计中采用了网架板式橡胶支座，体育馆屋屋面的标准恒载和活载引发的支座反力值为400kN和250kN,网架板式橡胶支座 选择的材料为邵氏硬度55°，允许抗压强度 .png)
=9.8MPa，剪切模量G=1.2MPa。
2、网架板式橡胶支座结构和特点
网架板式橡胶支座由多层薄钢板和多层氯丁橡胶或天然橡胶粘合而成，是目前建筑工程中应用必将广泛的支座形式，具有良好的竖向硬度，可有效支撑支座上不结构传下来的反力，同时将其传递给墩台，网架板式橡胶支座和其他支座形式相比，具有非常好的弹性，而且剪切变形能力也比较大，可满足上部结构的水平位移【1】。
网架板式橡胶支座具有结构相对简单、安装便捷、节约钢材成本低、养护简便等特点。在表面粘接了一层厚度在1.5mm~3.0mm的聚四氟乙烯板，可使支座不但具有良好的竖向刚度和弹性变形，还能承受转动荷载，值得大范围推广应用。
3、网架板式橡胶支座节点设计
3.1压缩变形设计
网架板式橡胶支座的结构特性决定了板式橡胶支座在承受垂直荷载时，橡胶层厚度不同，会引发明显的弧形突凸，尤其是在钢板位置，甚至会出现互相弧形凹槽，在板式橡胶支座的两侧经常发生波纹状凹凸现象。当支座承受应力之后，必然会发生是一定的竖向 压缩变形，在测量竖向压缩变形数值上，测量点数不应少于4个，且每个测点之间需要垂直交叉，四个点测量的平均值即为支座的竖向压缩变形.png)
。网架板式橡胶支座在不同的荷载下，其变形值也不相同，在工程项目支座设计荷载下，最大压缩变形量 .png)
不能喝超过橡胶层总厚度的7%。
本工程中橡胶片的形状系数可通过以下公式计算得到。
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此公式中β表示橡胶材料的形状系数，a表示橡胶垫板的短边边长，本工程取值为0.25m；b表示橡胶垫板的长边边长，本工程取值为0.35m；di表示网架板式橡胶支座中间一层橡胶片的厚度，本工程取值为为0.005m，通过上述公式计算可知，橡胶片的形状系数为14.6。网架板式橡胶支座的弹性模量E和β之间有一定的关系， 当网架板式橡胶支座材料邵氏硬度为55°时，弹性模量为1108MPa，影响系数为0.85，则弹性模量E为941.8MPa，就可以获知网架板式橡胶支座的平均压缩变位，本工程为0.197mm，小于构造要求的1.25mm，表明给网架板式橡胶支座设计方案合理。
3.2网架板式橡胶支座的平面尺寸设计
保证网架板式橡胶支座平面尺寸符合设计要求，是节点设计的重中之重，合理的平面尺寸，既能满满足承压网架板式橡胶支座对体育股承压强度的需求，也可以满足网架板式橡胶支座水平位移变化量和压缩变化量的需求。对网架板式橡胶支座而言，其平面尺寸和抗压强度有密切关系，具体设计计算如下：
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此公式中，A表示垫板承压的面积（a×b）；Rmax表示网架所有荷载标准引起的最大支座反力值， .png)
表示网架板式橡胶支座的允许抗压强度。为满足体育馆的要求，所需的垫板面积为：
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本工程在网架板式橡胶支座设计中，垫板的长处规格为短边250mm，长边350mm，通过计算可知，其有效面积为82478mm2,远远大于设计要求的66326.5mm2。满足设计要求【2】。
3.3橡胶垫板的厚度设计
网架板式橡胶支座节点设计中，水平变位大多通过橡胶层的剪切变位来完成，因为，当外界温度发生变化之后，网架板式橡胶支座的最大水平位移也随之发生变化,为保证整体结构的稳定性，变化幅度不应超过橡胶层的允许剪切变位。橡胶层在发挥作用过程中，起允许的剪切应力变位和总厚度几允许剪切角的正切值密切相关，可用以下公式来表示：
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此公式中，.png)
表示橡胶层的最大允许剪切变位；d0表示橡胶层的总厚度； .png)
表示最大允许剪切角.png)
正切值，就本工程所选的橡胶材料而言，.png)
的取值应为0.7。此外，如果在网架板式橡胶支座节点设计中，橡胶层的厚度过大，则极易引发支座失稳问题，影响体育馆整体结构的稳定性的。因此，再具体设计中，为保证橡胶层能够发挥出应有作用和价值，需要保证橡胶层的最大厚度不超过支座法向边长的0.2倍【3】。当网架板式橡胶支座节点中橡胶层的总厚度确定之后，橡胶片的总总数目也就基本确定，为保证设计效果，在设计中需要综合考虑生产厂家提供的产品明细，以便在规格允许的产品中，选择出最佳的材料。
3.4橡胶垫板抗滑移设计
在网架板式橡胶支座节点设计使，橡胶垫板通常需要和混凝土或者钢筋直接接触，一旦温度发生变化，钢筋混凝土也会发生应力变形，从而引起水平发生变位【4】。在整个网架板式橡胶支座上，水平滑移力主要和混凝土或者钢筋接触面的摩擦力来保持平衡，为避免网架板式橡胶支座发生滑移，需要保证橡胶垫板和接触面之间不会发生相对滑动。应当满足以下公式：
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此公式中，μ表示是橡胶垫板和钢板或者混凝土之间的摩擦系数，和钢板之间的摩擦系数为0.2，和混凝土之间的摩擦系数为0.3。.png)
表示乘上荷载折减系数0.8之后，永久荷载标准值引发的支座反力。本工程选择了材料邵氏硬度为55°，剪切模量需要乘以影响系数0.8=1.1×0.8=0.88MPa，摩擦力为36.96kN，网架板式橡胶支座的摩擦阻力位72kN，远远大于设计摩擦力，表明支座抗滑移性良好，在使用中不会发生滑动。
4、网架板式橡胶支座节点设计中需要注意的问题
第一，在体育工程设计中，设置网架板式橡胶支座节点的主要作用是降低或者抵消温度应力造成的不良影响，从而达到减振、隔振的要求。在具体设计中，需要精确定位每个节点的位置，需要结合工程实际情况，综合考虑多方面因素，如：工程的作业条件、地质情况、抗震设防要求、下部支承结构的刚度条件等，进行合理设计，以保证网架板式橡胶支座节点能够沿着水平方向的变位达到预期要求的效果【5】。
网架板式橡胶支座节点设计中，如果需要选择矩形橡胶垫，为便于节点更好的转动，需要保证垫橡胶垫板的长边能够沿着网架支座节点的切线方向平行放置，以便更好的消除水平应力，提升摩擦力，避免发生滑移问题。
结束语
综上所述，结合实际案例分析了网架板式橡胶支座节点设计，分析结果表明，网架结构是在体育馆、博物馆、展览馆等屋面工程的建设中多为采用的结构形式。板式橡胶支座在具体设计中，需要结合工程特性，应从底板压应力、支座平面尺寸设计、橡胶厚度设计、抗滑移设计等方面进行验算，以保证整体结构的安全性。
参考文献：
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