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[概念] 高阻尼橡胶支座:没有铅芯,阻尼从哪来?

高阻尼橡胶支座把耗能写进胶料:炭黑等填料改变橡胶的黏弹滞回,叠层钢板仍然负责竖向承重并约束橡胶的侧向膨胀,水平柔度与复位也还在胶层里。圆心不必再压一根铅芯,恢复力和阻尼却都还在。名称里的「高阻尼」,指的是在写明的剪应变、温度和试验条件下、由滞回面积折成的等效阻尼。铅芯那种几乎不随工作点改变的屈服力,并不在这套产品里。

打开隔震支座的剖面,铅芯橡胶支座(lead rubber bearing,LRB)最醒目的是中间那根铅柱;高阻尼橡胶支座里,常见的却是一层层橡胶和薄钢板,圆心往往是连续的胶料,至多留着工艺孔。业主和施工图审查时都会问同一句话:没有铅芯,阻尼从哪来?说明书上写「胶料本身提供高阻尼」,听起来像是把铅芯的工作整个交给了橡胶。可是「高」究竟高在哪一个剪应变上,型检报告里的等效阻尼比又对应哪一次循环、哪一个温度,常常要翻到附件才能看清。

要追问的是:把阻尼写进胶料之后,隔震层还能否像使用铅芯那样,用少数几个参数把耗能说稳定;「高阻尼」这个命名,在进入等效刚度和等效阻尼比的设计语言时,丢掉了哪些前提。

上一篇《层间隔震》问的是隔震层为什么不一定贴着地面;更早的《铅芯橡胶支座》把铅芯屈服和橡胶恢复力的分工写清楚了。这一篇停在另一条产品路径上:阻尼不来自圆心那块金属,而来自胶料的滞回面积——这条路是怎样被命名、被试验、被写进中国规范的。

一、问题:阻尼写进胶料,改变的是哪一本账

工作定义

高阻尼橡胶支座(high damping rubber bearing,HDR 或 HDRB)是由高阻尼橡胶与薄钢板交替叠合、硫化粘结而成的隔震支座:竖向荷载由钢板约束下的橡胶层承担,水平向的柔度、恢复力和滞回耗能主要来自胶料本身的黏弹性及填料体系。 《橡胶支座 第3部分:建筑隔震橡胶支座》GB 20688.3—2006第3.15条的用语是:「用复合橡胶制成的具有较高阻尼性能的支座。」同标准第3.9条把天然橡胶支座(linear natural rubber bearing,LNR)、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座并列,作为建筑隔震橡胶支座的三类。第3.20条还写明:HDR 的剪切性能,用水平等效刚度 Kh 和等效阻尼比 heq 来表达——它没有把屈服力和屈服后刚度写成与 LRB 并列的必报参数。

与 LRB 对照,分工不同。LRB 是橡胶—钢板叠层提供竖向承重、水平柔度和大变形后的恢复力,铅芯在剪切中屈服并反复再结晶,提供比较稳定的滞回耗能。HDR 把「隔」和「耗」都放在胶层里:要调的是胶料配方和叠层几何,铅芯截面这条旋钮此处用不上。与低阻尼天然橡胶支座对照,差别在耗能量级。文献综述里常见的说法是:低阻尼天然橡胶在 100% 剪应变下等效阻尼比大约只有 2%–3%,大位移时往往要另配阻尼器或抗风装置;在混炼中加入炭黑等填料后,高阻尼橡胶在同一应变量级上可以把等效阻尼比做到约 10%–20%(Warn、Ryan,2012)。填料也会提高硬度和剪切模量,所以「又软又高阻尼」并不容易同时拿到——这是材料路径从一开始就带着的约束。

高阻尼橡胶支座与铅芯橡胶支座示意截面对照
图1 高阻尼橡胶支座与铅芯橡胶支座的示意截面对照:二者均为橡胶与薄钢板交替叠合,LRB 圆心为铅芯,HDR 无铅芯、耗能在胶层。示意截面,非某厂某规格复制。

工程上会立刻碰到的三本账

基础隔震的物理图像仍然是那一组:隔震层水平刚度远低于上部结构,体系基本周期被推到反应谱较软的区段,上部接近平动。单靠叠层橡胶,柔度一侧大体够用。接下来的问题,和 LRB 面对的是同一类,只是答案改写在胶料里:

风和正常使用下的微小扰动,要求隔震层不要过于「随遇而动」。HDR 在小应变下往往更刚,阻尼也偏高,这件事情对风振和日常位移控制是有利的;可一旦把小应变上的刚度误当成设防地震的刚度,周期会被算短,上部作用会被算大。

地震下的位移控制,要求隔震层有足够的滞回耗能,以免支座位移和隔离缝被顶满。HDR 的耗能来自每个循环的环面积。环的胖瘦随剪应变、温度、加载历史而变,不能默认「名称里有高阻尼,位移就一定更小」。

可检验、可进计算的参数,要求型检给出的 Kh、heq 能对上某一个工作点。《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年局部修订版;后续版本第12章相关表述沿用)和《建筑隔震设计标准》GB/T 51408—2021 都把橡胶支座接进反应谱或等效线性迭代,用的是指定剪切变形下的等效刚度和等效阻尼比。HDR 正好靠这两个数进入设计语言;也正因为只交出两个数,应变、温度和循环圈次若不上图纸,名称里的「高」就会变成一个没有单位的形容词。

于是问题可以写具体一些:没有铅芯的支座,怎样把可设计的耗能做进胶料;做进去之后,又怎样避免把「高阻尼」读成与工作点无关的常数。

二、历史:命名先发生在材料室,后写进产品标准

叠层橡胶支座比「高阻尼」这个词更老。1954年,法国工程师 Eugène Freyssinet 获得以薄钢板加劲橡胶片的专利;大约1956年,钢板与橡胶改用硫化工艺粘结。有了这层约束,支座才能在竖向很刚、在水平向很柔——隔震需要的几何,先于高阻尼配方出现。天然橡胶本身滞回很瘦。要把耗能补上,工程史上大致走了两条后来都很成气候的路:一条是 Robinson 在1970年代把铅芯压进叠层橡胶,做成 LRB(本站已有专文);另一条,是改变胶料本身,把填料和配方写成「高阻尼橡胶」。

后一条路的早期推动,和马来西亚橡胶生产者研究协会(Malaysian Rubber Producers’ Research Association,MRPRA,后称 Tun Abdul Razak Research Centre)以及加州大学伯克利地震工程研究中心(Earthquake Engineering Research Center,EERC)的工作连在一起。C. J. Derham 与 James M. Kelly 在1980年代把高阻尼天然橡胶配方推进到可做建筑隔震支座的程度。历史叙述里经常被当作转折点的工程,是美国加利福尼亚州 Rancho Cucamonga 的 Foothill Communities Law and Justice Center(FCLJC)。Kelly 与 Konstantinidis 在2011年的橡胶支座专著里写得很明确:它是美国第一座基础隔震建筑,也是世界上第一座采用高阻尼天然橡胶隔震支座的建筑。工程于1984年初开工,1985年中竣工,建筑面积约15 794 m²,地上四层并有整层地下室,距离圣安德烈亚斯断层约20 km,隔震层设在专用地下室,共用98个支座。Derham 与 Kelly 1985年的论文是这段史述常引的同期文献。对本文而言,更要紧的是它把一种材料方案第一次完整地做成了房子:阻尼不再外挂,也不再依赖铅芯,恢复力和耗能一起从胶层里来。

同一条技术路线随后被带到发展中国家。联合国工业发展组织(UNIDO)部分资助了 MRPRA 与 EERC 的合作,示范工程分布在意大利、智利、中国广东和印度尼西亚等地。其中与中国直接有关的,是1994年在汕头完成的两栋相邻八层住宅:一栋常规固定基础,一栋采用高阻尼天然橡胶隔震支座。Kelly 与 Konstantinidis 称它为中国第一座橡胶隔震建筑。支座的设计、试验和制造由 MRPRA 在 UNIDO 资助下完成,合作方还包括新加坡南洋理工大学;汕头橡胶厂的技术人员曾到 MRPRA 实验室接受培训,当地随后建立起隔震支座工厂。Taniwangsa 与 Kelly 1996年的 EERC 报告记录了这项示范。中文叙述里如果只说「中国首座隔震建筑」,容易和更早的其他隔震实践缠在一起;就橡胶隔震、并且就高阻尼天然橡胶这条路径而言,汕头项目是目前能核到、且被上述史述明确写出的节点。

日本在1990年代以后成为橡胶隔震大规模工程应用的主要地区之一,高阻尼橡胶支座是其中的产品路径之一。本文没有核到可以负责任引用的「日本第一座 HDR 建筑」年份,因而不把某一栋楼写成起源。对概念考古更要紧的是:当这种支座从示范工程走进产品目录,它需要一个可以写进标准的名字和一套可以重复的试验方法。

中国把这个名字收进产品标准,是2006年的事。GB 20688.3—2006于2006年8月24日发布、2007年10月1日实施,修改采用国际标准 ISO 22762-3:2005,起草单位包括广州大学工程抗震研究中心等。它把 HDR 与 LNR、LRB 并列写入术语,并把 HDR 的剪切性能收敛为 Kh 与 heq。设计侧的语言则更早就在抗规第12章里铺好了:不管圆心有没有铅,橡胶隔震支座进入上部作用和位移验算时,用的都是指定剪切变形下的等效刚度和等效黏滞阻尼比。2021年9月1日起实施的 GB/T 51408—2021,在第5.1.1条把高阻尼橡胶支座列为隔震结构宜采用的类型之一,第5.1.5条指向 GB 20688 的试验方法和产品标准;条文说明回顾执行 GB 20688.3—2006 的经验时,也把 LNR、LRB、HDR 并称为已成熟的建筑隔震橡胶支座类型。命名至此完成了它的体制化:材料室里的「高阻尼橡胶」,变成了图纸目录里可以勾选的产品名。

概念考古要问的下一句是:这个名字在进入规范时,把哪些必须随工作点一起声明的前提,留在了试验报告里。

三、机制:滞回面积怎样变成等效刚度和等效阻尼

3.1 剪应变:先把工作点写成一个数

叠层橡胶支座的水平变形,几乎全部发生在橡胶层里,钢板的剪切变形可以忽略。因此水平剪切应变定义为水平位移与内部橡胶总厚度之比:

公式1

式中 Δ 为支座水平位移,Tr 为内部橡胶层总厚度。GB/T 51408 的符号表把这个量写作 γh,并解释为「叠层橡胶支座水平位移与橡胶层总厚度之比值」。分母取橡胶总厚、不取支座总高,是因为连接板和内部钢板并不提供这段剪切柔度。后文所说 100%、250%、400% 的工作点,指的就是 γ=1.0、2.5、4.0,也就是水平位移分别达到橡胶总厚的一倍、2.5倍和4倍。没有这个定义,「高阻尼」甚至无法对应到一次试验的位移幅值。

3.2 从环到一对等效参数

高阻尼橡胶的力—位移关系不是一条直线,也通常不是 LRB 那种接近理想的双线性。要把这种元件接进反应谱,行业采用的是等效线性化:在某一位移幅值上,用割线守恒峰值力与峰值位移之比,用环面积守恒一圈耗能,从而交出一对可以进计算的数。GB/T 51408第2.1.14、2.1.15条把等效刚度和等效阻尼比定义为「对应于某特定水平位移」的割线刚度和阻尼比——「某特定」三个字,是后文所有工作点规定的源头。

对高阻尼橡胶支座,产品标准和试验方法里的常用写法是:先由指定剪应变下的等效剪切模量 Geq(γ) 得到水平等效刚度,再由该圈滞回曲线的包络面积得到等效阻尼比。GB 20688.3—2006附录D(资料性附录)给出了剪切性能的确定方法,与 ISO 22762 及后续试验文献中的表达式一致。常用形式可写成:

公式2

公式3

式中 A 为内部橡胶有效平面面积,Wd 为该加载循环的滞回耗能(滞回曲线包络面积)。Kh(γ)=Geq(γ)A/Tr 与割线定义是通的:Geq 本身就是该应变幅值上剪应力与剪应变的等效比。heq=Wd/(2π KhΔ2) 则是把一圈耗能折成等效黏滞阻尼比的标准写法,与教材中 ζeq=ED/(2π KeD2) 同一条路径,只是符号因标准而异。附录D为资料性附录,工程取值以正式文本和型式检验规则为准。

这两式把「阻尼从哪来」落到了可核的量上:阻尼来自胶料在往复剪切中画出的那一圈面积 Wd,再除以该工作点上的弹性应变能尺度 2π KhΔ2。 没有铅芯,并不缺少一个耗能源;缺少的是把 Wd 说成与 γ 无关的理由。

沿高度的楼层剪力与层间位移示意对照
图2 高阻尼橡胶支座与铅芯橡胶支座的示意滞回,以及等效剪切模量、等效阻尼比随剪应变变化的定性趋势。示意曲线,非某次试验拟合,亦非某厂样本复制。

3.3 为什么必须写明工作点:应变得的 Geq 与 heq

公式2、3在符号上已经把 γ 写进了函数括号。试验上,这件事表现得更具体。高阻尼橡胶在小应变时通常偏刚,滞回也并不瘦,这有利于抵抗风振和正常使用位移;进入中等剪切变形后,等效剪切模量往往下降,隔震需要的水平柔度才真正展开;到了更大的剪应变,橡胶可能出现硬化,环的形状从比较圆润转为月牙形或 S 形,等效刚度重新抬头。等效阻尼比同样随应变改变,升或降取决于配方和应变区间,不能预先指定一条对所有胶料都成立的单调曲线。图2只给出这种定性趋势,具体数值必须以该产品在相应面压、温度、频率和循环规则下的试验为准。

这就能看清 HDR 与 LRB 在「设计语言」上的差别。LRB 在中等剪切变形下常常可以收成 Qd、Ku、Kd 三个双线性参数,再在某一位移 D 上算出 Keff 和 ζeq;屈服力主要来自铅芯截面,物理来源清楚。HDR 直接以 Kh(γ)、heq(γ) 为剪切性能,本来就没有要求再报一套与铅芯对应的屈服参数。若把 LRB 的双线性模板硬套过来,再把某个 heq 当成不随 D 改变的「铅芯替代物」,工作点一切换,刚度和阻尼都会对不上。

3.4 规范怎样把工作点写成条号

隔震层不是单个支座。GB 50011第12.2.4条把各隔震支座(含消能器)由试验确定的水平等效刚度和等效黏滞阻尼比叠加:

公式4

公式5

式中 Kj、ζj 为第 j 个支座(或装置)在该工作点上的试验参数,Kh、ζeq 为隔震层的水平动刚度和等效黏滞阻尼比。GB/T 51408第4.6.4条给出了同一思路的隔震层水平等效刚度 Keq 与等效阻尼比 ζeq 算法,并规定有附加阻尼装置时尚应计入;设计参数应与型式检验相符,检验时竖向荷载应采用该标准表4.6.3的压应力限值。

工作点本身也被写成了条文。GB 50011第12.2.4条规定:计算水平向减震系数,应取剪切变形 100% 的等效刚度和等效黏滞阻尼比;罕遇地震验算,宜采用剪切变形 250% 时的参数,当隔震支座直径较大时可采用 100%;采用时程分析时,应以试验所得滞回曲线为计算依据。GB/T 51408把这件事说得更完整:第4.2.2条要求,隔震结构的自振周期、等效刚度和等效阻尼比,应根据试验滞回曲线、对应于不同地震烈度作用时的隔震层水平位移计算,可按设计反应谱迭代,也可采用时程分析;当采用底部剪力法时,隔震橡胶支座的水平剪切位移可取——设防地震为橡胶总厚度的 100%,罕遇地震为 250%,极罕遇地震为 400%。第4.3.2条进一步规定,采用振型分解反应谱法时,应将下部结构、隔震层及上部结构做整体分析,其中隔震层的非线性可按等效线性化的迭代方式考虑。

这些条文解释了「为什么这样取」。等效参数是某一个位移幅值上的翻译,不是支座变成了线性弹簧。设防地震和罕遇地震对应不同的 γ,对 HDR 而言就是不同的 Geq 和 heq。若只用 100% 的一对参数去做罕遇位移,或只用小应变下偏高的刚度去报周期,翻译就会偏到另一侧。迭代的意思,正是让采用的 (Kh,heq) 和算出来的位移重新对准同一个工作点。

与工作点配套的,还有试验条件和耐久门槛。GB 50011第12.2.3条要求:经历相应设计基准期的耐久试验后,隔震支座刚度、阻尼特性变化不超过初期值的 ±20%,徐变量不超过内部橡胶层总厚度的 5%;各橡胶隔震支座在重力荷载代表值下的竖向平均压应力设计值,不应超过表12.2.3——甲类建筑 10 MPa,乙类 12 MPa,丙类 15 MPa;第二形状系数(有效直径与橡胶层总厚度之比)小于 5.0 时应降低限值,小于 5 不小于 4 时降低 20%,小于 4 不小于 3 时降低 40%;外径小于 300 mm 的橡胶支座,丙类建筑的压应力限值为 10 MPa。第12.2.4条还规定,罕遇地震下橡胶支座拉应力不应大于 1 MPa。位移方面,第12.2.3条要求支座在表列压应力下的极限水平变位,应大于有效直径 0.55 倍和内部橡胶总厚度 3 倍二者的较大值;第12.2.6条则规定,罕遇地震下的水平位移不应超过这两者中的较小值。两条一「能力」、一「限值」,不宜混用。GB/T 51408第4.6.3条第5款把 ±20% 与徐变 5% 的要求写进了设计工作年限;第5.2.3条对检验说得更细:剪切性能试验应考虑温度修正和加载频率修正,一般情况下温度修正到标准温度 23 ℃,频率修正到 0.33 Hz;在 10 MPa 面压下,水平极限剪切变形能力不应小于各层橡胶厚度总和的 4.0 倍。

3.5 温度、频率、破胶:命名没有写进标题的那些变量

即便工作点 γ 已经写明,HDR 的 Kh 和 heq 还可能随温度、加载频率和加载历史改变。

温度是其中最不能省的一项。高阻尼橡胶依赖较多填料,而填料体系对温度敏感。文献中可以见到这样的试验现象:在大约 −20 ℃ 到 40 ℃ 的区间内,滞回面积和等效阻尼比随温度升高明显下降;低温下水平刚度也会明显高于常温。这类结果随胶料而异,本文不把某一组倍数写成通用修正系数。规范选择的办法,是把试验修正到 23 ℃(GB/T 51408第5.2.3条),再在设计中考虑使用温度与标准温度的差别。把 23 ℃ 的「高阻尼」直接搬到高寒或持续高温的场地,相当于借用了另一个工作点上的名字。

频率的影响,在隔震关心的频段里往往不如应变和温度显著,但验收加载频率和设计频率之间仍可能有差别。第5.2.3条要求一般情况下把频率修正到 0.33 Hz,针对的就是这件事。时程分析若直接采用试验滞回,也应当核对该曲线的加载速率是否还代表设计地震的时间尺度。

加载历史则引出破胶(scragging)和 Mullins 效应。填充橡胶第一次被拉到某个新的应变水平时,模量往往明显下降,随后在同一应变下再循环,降幅会小得多。文献里对两个词的划分并不完全统一:有的把较持久的软化叫做 scragging,把放置后可能恢复的那一部分叫做 Mullins 效应;也有的把循环软化统称为 scragging。Mullins 1969年已观察到,加入填料会加大这种模量降低,而软化后的橡胶在放置过程中可能向初始性能恢复,常温下较慢,升温后更快、更充分。后来的隔震支座试验也支持「并非一去不复返」这一点,只是恢复的程度和所需时间随配方、工艺和存放条件而变。对设计的直接含义是:处女圈的刚度和阻尼,与规范规定圈次上的平均值,不是同一个数;出厂前预压一次,也不能自动保证数十年后第一次强震仍落在那条已经稳定的环上。型检取值必须对准规定的循环规则,使用阶段则要意识到,罕见的大位移可能再次触发新的软化。

老化与徐变被 ±20% 和 5% 两道门槛管住。它们管的是产品在设计工作年限内,还能否守住当初写入计算书的那一对参数。

把以上机制收成适用边界,可以这样写。HDR 适用于需要把耗能做进支座本体、并接受 Kh、heq 随工作点变化、按试验滞回或等效线性迭代来设计的隔震层。下列情形,同一组出厂参数需要改读、补充试验或改用更细的分析模型:使用温度与 23 ℃ 相差明显的场地;把风振常幅、设防地震和罕遇甚至极罕遇大应变写成同一对常数;近断层或极罕遇进入显著硬化段,却仍只用中等应变的割线;以及把 HDR 的等效阻尼比,当成可以像铅芯屈服力那样不随位移改口的耗能门槛。竖向面压同样会影响水平刚度和阻尼的实测值,参数试验必须在规范压应力限值下进行。

四、哲学:一个名字把装置分工改写成了材料属性

「高阻尼橡胶」这个命名,完成的是一次概念迁移。LRB 的阻尼来自圆心那块可以指出位置的金属,工程师在剖面上能看见耗能件;HDR 把耗能写成胶料的属性,剖面上再也没有第二件东西。属性看起来比装置更本质,也更容易被当成常数:橡胶「是」高阻尼的,就像钢材「是」有屈服点的。可是从第3节的公式看,heq 是某一个 γ、某一温度、某一圈滞回面积除出来的比,并不是胶料身份证上的固定栏目。命名把前提省掉了,计算书就必须把前提补回去。

等效线性化是第二次压缩。非线性的、可能带硬化的、还记得加载历史的环,被收成一对 (Kh,heq)。翻译是成功的,否则反应谱和底部剪力法都无法使用这类支座。成功的代价是:瞬时刚度、波形、应变硬化的拐点和破胶前后的差别,都被压进了「等效」两个字里。GB/T 51408把等效刚度定义成「某特定水平位移」上的割线,已经在术语里留下了提醒;真正容易被忘掉的,是「特定」一旦写成 100%,并不自动覆盖 250% 和 400%,更不覆盖 −10 ℃ 的冬天。

破胶还改写了「第一次」和「代表性」之间的关系。对许多工程材料,第一次加载的曲线往往被当成最保守的上包络;对填充橡胶,第一次到达新应变时的刚度和耗能,常常高于此后循环的稳定值。若把处女圈当作设计用值,隔震层会偏刚,位移可能被算小。规范用指定圈次和平均值来处理检验,正是承认:代表性循环并不是时间零点上的那一圈。放置后的恢复又提醒另一面——软化不必是永久损伤,时间会把一部分刚度还回来。于是「已经破过胶的支座」并不能被写成一种一劳永逸的状态。

温度把实验室和使用现场拆开。23 ℃ 是为了让不同厂家的数据可以比较,不是因为房屋只在这个温度下遇地震。低温让支座变刚、有时让变形变难,高温则可能让环变瘦。名称里的「高阻尼」若不同时声明温度,比较的就不是同一种工作状态。

这些前提被丢掉,并不是因为标准写得含糊。相反,条号已经把工作点、温度修正、频率修正、耐久变化幅度写得很具体。被省略的是日常说话的方式:目录上只需勾选「HDR」,计算书上却必须继续写 γ、温度和圈次。概念考古的结论因此很克制:名字把耗能从「一块铅」改写进了「一种胶」;胶的耗能是真的,只是它从来都带着状态。

五、展望:把丢掉的前提写回设计

材料路径仍在改进配方,目标常常是在较低剪切模量上保持足够的等效阻尼,并减弱对温度和加载历史的敏感。低模量与高阻尼不易兼得,这一约束不会因为产品名称已经写入 GB/T 51408 第5.1.1条就自行消失。更细的分析模型已经出现在研究文献里:把率相关、温度相关和循环软化直接写进单元,而不停留在 23 ℃、0.33 Hz 上的一对等效参数;工程上何时必须从等效线性迭代改用这种模型,仍然取决于场地温度幅度、近断层位移需求和所采用胶料的试验离散。

设计表达也可以更老实。图纸和计算书里,HDR 的 Kh、heq 宜与剪应变工作点、温度修正和频率修正一起出现;风振、设防、罕遇若共用同一组数,应写明这是简化,以及简化落在哪一侧。与外置阻尼器组合时,第4.6.4条已经要求计入附加阻尼,此时尤其需要分清:胶料提供的是随应变变化的滞回,阻尼器提供的是另一套力学机制,两者的「等效阻尼比」可以相加进隔震层,却不能互相替代对方的工作点。

铅的环境和职业卫生风险,使高阻尼橡胶支座在行业讨论中常被看作一条可以减少铅芯使用的路径。这条路径是否成立,不取决于名称是不是更「干净」,而取决于应变、温度和破胶这些前提有没有被设计吸收。替代的单位是试验曲线和计算书,不是形容词。

写在最后

没有铅芯,阻尼仍然有来处:来自高阻尼橡胶在往复剪切中画出的滞回面积,再按指定工作点折成等效阻尼比。叠层钢板做的还是那件老工作——把竖向承重和水平柔度同时交给同一件支座。FCLJC 和汕头示范把这条材料路线做成了房子,GB 20688.3 把它写成产品名,GB 50011 第12章和 GB/T 51408 把它接进等效刚度和等效阻尼的设计语言。

名字叫「高阻尼」的时候,最好同时看见它没有写出来的那一行:哪一个剪应变,哪一个温度,哪一圈循环。把这一行补上,「阻尼从哪来」才不只是一句对剖面的回答,而能变成可以进计算书的参数。

参考文献

  1. KELLY J M, KONSTANTINIDIS D. Mechanics of rubber bearings for seismic and vibration isolation[M]. Chichester: John Wiley & Sons, 2011.
  2. DERHAM C J, KELLY J M. Combined earthquake protection and vibration isolation of structures[J]. Natural Rubber Technology, 1985, 16(1): 3-11.
  3. TANIWANGSA W, KELLY J M. Experimental and analytical studies of base isolation applications for low-cost housing[R]. Report No. UCB/EERC-96/04. Berkeley: Earthquake Engineering Research Center, University of California, 1996.
  4. WARN G P, RYAN K L. A review of seismic isolation for buildings: historical development and research needs[J]. Buildings, 2012, 2(3): 300-325.
  5. MULLINS L. Softening of rubber by deformation[J]. Rubber Chemistry and Technology, 1969, 42(1): 339-362.
  6. 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑抗震设计规范: GB 50011—2010(2016年局部修订版)[S].
  7. 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑隔震设计标准: GB/T 51408—2021[S].
  8. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 橡胶支座 第3部分:建筑隔震橡胶支座: GB 20688.3—2006[S].