隔震支座的选择是隔震结构设计中最为重要的环节，选择什么样的隔震支座，除了隔震结构本身的设计要求以外，隔震支座本身的参数也是重要的参考指标。对于隔震支座的形状系数，您了解有多少呢？今天就跟大家一起了解一下这个参数。
1 隔震支座的内部结构
传统的隔震支座全称是叠层橡胶隔震支座，其内部结构如下图1所示。通过名字和图1可见，隔震支座的截面是通过不同材料叠合而成的，通常就是一层钢板一层橡胶叠合而成的复合材料。复合材料的结构造成隔震支座力学特性上即可拥有橡胶大变形的特性，又可拥有钢板承载力高的特性，是一种各向异性的结构。
图1 隔震支座内部结构
图2 隔震支座截面几何图
由此而形成的隔震支座的参数，大家也都非常熟悉了：轴向拉压异性，剪切向二折线或Wen模型的双向非线性模型。对于这些参数，我们已经在《隔震支座的这些力学特性您都掌握了吗？》一文中进行了详细的介绍。除此之外，隔震支座的形状系数您一定也或多或少了解过。形状系数的大小对隔震支座的影响怎么样呢？
2 第一形状系数
由于隔震支座是多层钢板和多层橡胶片叠合而成，因此，单层的力学特性会影响整体的力学特性。第一形状系数是控制每层橡胶的厚度的形状系数，为1层橡胶的约束面积与自由表面积之比。
其中：D为隔震支座的有效直径；d为隔震支座的中孔直径；tr为单层橡胶的厚度。
由图3可见，S1越大，相对直径橡胶片的厚度就越薄，橡胶片的自由表面就越小，受到钢板约束的橡胶
片占比就多。因此，隔震支座在受压时，橡胶中心部分为3轴受压状态的占比更多，橡胶片的弹性模量比橡胶本身的弹性模型大的多。所以，S1越大，隔震支座的受压承载力越大，竖向刚度也就越大，可以保证隔震支座竖向承载力的稳定性。
图3 单层橡胶和钢板叠合受压
3 第二形状系数
隔震结构主要是通过隔震层在地震作用下的大变形来延长隔震结构的周期，从而降低结构的地震反应的，这就要求隔震支座在较大的水平变形和竖向压力下保持本身的稳定性而不发生压屈的情况。第二形状系数是控制橡胶支座稳定性的形状系数，为多层橡胶直径与橡胶各层总厚度之比。
其中：m为橡胶片层数。
由图4可见，S2越大，相对直径多层橡胶越扁平，隔震支座越矮粗，弯曲变形占总变形的比例就越小，隔震支座越不容易压屈；S2越小，隔震支座越细高，水平变形较大时稳定性变差。同时，多层橡胶受水平力时，中间钢板不能约束剪切变形，隔震支座的剪切变形为橡胶的剪切变形。因此，S2越大，隔震支座的水平刚度就越大，太大的水平刚度会限制隔震支座的水平变形能力，从而影响隔震层的变形。因此，S2的数值也不能太大。
图4 隔震支座剪切变形
4 相关规范
在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）12.2.3条的条文说明中，给出第一形状系数和第二形状系数的取值范围，这一范围被写在《建筑隔震橡胶支座》（JG/T 118-2018）5.2条关于形状系数的取值中。对于第二形状系数对隔震支座轴向压应力限值的影响，在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）12.2.3条第3款中和《隔震结构设计标准》（征求意见稿）4.6.3条第3款中，均有体现，“抗规”原文摘录如下：
一道应用题
根据上面对隔震支座的形状系数的规定，请推算出有效直径为1m的隔震支座的高度大概在什么范围？解：根据第二形状系数S2≥5和公式（2）可知：
根据“抗规”12.2.3条条文解释，一般中间钢板厚度是橡胶厚度的一半，因此
考虑到隔震支座在叠层板的上下还有较厚的法兰板，因此，一般有效直径为1m的隔震支座，高度在300mm以上。
