隔震設計指導

1、目錄隔震結構設計要點及流程-西昌彩云府隔震項目總結2一、隔震目標：2二、隔震建筑要求：2三、嵌固端：2四、隔震層設計：21、隔震層層高：22、隔震層位置：23、隔震層結構體系：33、隔震層結構抗震等級：34、隔震支座類型：45、隔震支座設計：46、豎向隔震縫設計：46、上支蹲和下支蹲設計：57、隔震層的抗風驗算：68、其他隔震措施：6五、隔震層以上結構設計：61、隔震后地震作用的確定：62、隔震后抗震等級的確定：63、豎向地震作用：74、剪重比：85、計算模型：8六、隔震層以下結構設計：91、計算模型：92、隔震層以下地面以上的結構的層間位移角：9七、基礎設計：91、計算模型：10八、抗風設計

2、：10九、采取的加強和改進措施：10十、隔震后樓梯和電梯設計：11十一、隔震層建筑、機電專業(yè)做法13隔震結構設計要點及流程-西昌彩云府隔震項目總結一、 隔震目標：僅隔離水平地震，不隔離豎向地震。通常采用隔震設計后，水平地震作用可以降低半度、1度、1度半。根據(jù)以往大量隔震工程項目經(jīng)驗，場地條件較好，屬于類場地，上部結構比較規(guī)則、質量和剛度分布均勻。層數(shù)6層及以下時，多采用框架結構，可以初步確定隔震目標為降低一度半；612層，位于高烈度區(qū)，一般會采用框剪結構或者剪力墻結構，可以初步確定隔震目標降低一度或者一度半以上；對于1222層的隔震建筑，可以確定隔震目標降低一度。具體隔震目標需計算確定。詳下述

3、。二、 隔震建筑要求：建筑高寬比<4；建筑場地宜為類。對于剪力墻結構，結構周邊要盡量少布置剪力墻，盡量降剪力墻布置在結構內部。三、 嵌固端：通常取隔震層下面一層頂板為嵌固端四、 隔震層設計：1、隔震層層高：一般隔震層梁底到地面的凈高不應小于600，建議不小于800，因此層高至少為“梁高+800”。2、隔震層位置：A：有地下室結構，通常設置在地下室頂部設置一個隔震層B：有人防要求的建筑，設在人防地下室上面一層C：大底盤多塔結構，設在大底盤層上面一層，即在上部結構與大底盤之間，專門設置隔震層。3、隔震層結構體系：隔震層頂部應設置現(xiàn)澆式梁板式樓蓋，現(xiàn)澆板厚度不應小于160mm。隔震層的剛度和承

4、載力，宜大于一般樓蓋梁板剛度和承載力。隔震層可以做成轉換結構，無需按照轉換層定義，轉換層柱子不宜布置過密，隔震層剛度大，減震效果不好，也會導致單個支座壓力變小，在罕遇地震下，支座容易出現(xiàn)拉應力，而隔震結構應盡量避免出現(xiàn)拉力。結構設計保證隔震層水平剛度遠小于上層結構樓層水平剛度，并遠小于隔震層以下結構水平剛度，隔震支座以上混凝土隔震支墩及其梁水平剛度遠大于上層結構樓層水平剛度。隔震層橡膠支座需具有整體復位功能。3、隔震層結構抗震等級：隔震層和隔震層下面一層抗震等級宜按照隔震前抗震等級。4、隔震支座類型：目前有鉛鋅和無鉛鋅支座，參考規(guī)程疊層橡膠支座隔震技術規(guī)程CECS126-2001及橡膠支座-第

5、三部分建筑隔震橡膠支座GB20688.3-2006；區(qū)別就是鉛芯層疊橡膠支座里面注入了鉛芯，增加了支座的高阻尼性，鉛芯產(chǎn)生的滯后阻尼的塑性變形還能吸收能量，并可通過橡膠提供水平恢復力，因此有鉛鋅隔震支座盡可能布置在周邊，天然橡膠支座布置在中間。5、隔震支座設計：A：同一隔震層內各個橡膠隔震支座的豎向壓應力宜均勻，豎向平均壓力不應超過抗規(guī)表12.2.3要求；b：罕遇地震作用下，隔震支座不宜出現(xiàn)拉應力，當少數(shù)隔震支座出現(xiàn)拉應力時，其拉應力不應大于1MPa；c：在罕遇地震作用下，隔震支座的水平位移限值不應超過其有效直徑的0.55倍和各橡膠層總厚度3倍二者的較小值；6、豎向隔震縫設計：抗規(guī)12.2.7

6、條規(guī)定：隔震結構應采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發(fā)生大變形的下列措施：1） 上部結構的周邊應設置豎向隔離縫，隔震縫寬不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍且不小于200mm2） 對于相鄰隔震結構，其隔震縫寬取罕遇地震下的最大水平位移之和且不小于400mm。3） 對于相鄰隔震建筑，考慮到地震時上部結構頂部位移會大于隔震層處位移，因此隔震縫要留出罕遇地震時隔震縫寬度+防震縫的寬度才合適，防震縫的寬度見抗規(guī)6.1.4.4） 一般對于單棟隔震建筑，其周邊水平隔震縫至少留300；對于兩棟相鄰的隔震建筑，兩棟隔震建筑之間的隔震縫至少留600mm。隔震層處的管線均采用軟連接。6、上支蹲和下支

7、蹲設計：根據(jù)抗規(guī)12.2.9，隔震層支蹲、支柱及相連構件，應采用隔震結構罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進行承載力計算?？拐鸬燃墳橐患壐粽鹬ё轮Ф枕敳慨a(chǎn)生的彎矩：Mx=P×Ux+Vy×hb，My=P×Uy+Vx×hb，用于支座連接件的承載力設計；隔震支座下支墩底部產(chǎn)生的彎矩：Mx=P×Ux+Vy×（H+hb），My=P×Uy+Vx×（H+hb）,結合前面直接求得的軸力N、剪力Vx、剪力Vy，可以進行下支墩的設計；上支墩的設計內力求得，與下支墩類似。Vx和Vy為罕遇地震時設計組合工況下產(chǎn)生的X和Y向水平

8、剪力。Ux 、Uy為罕遇地震作用下隔震支座產(chǎn)生的水平位移；hb為隔震支座高度，H為隔震支墩的高度。7、隔震層的抗風驗算：隔震層必須具備足夠的屈服前剛度和屈服承載力，以滿足風荷載和微振動的要求。疊層橡膠支座隔震技術規(guī)程（CECS126:2001）條規(guī)定，抗風裝置應按下式進行驗算： ， 即 4870KN（各鉛芯支座的屈服力之和），滿足要求。式中： 抗風裝置的水平承載力設計值。當不單獨設抗風裝置時，取隔震支座的屈服荷載設計值； 風荷載分項系數(shù)，取1.4； 風荷載作用下隔震層的水平剪力標準值。8、其他隔震措施：1）上部隔震結構與下部結構之間，應設置完全貫通的水平隔震縫，縫高20mm，并用柔性材料填充；

9、當設置水平隔震縫確有困難時，應設置可靠的水平滑移墊層。2）穿越隔震層的門廊、樓梯、電梯、車道等部位，應防止可能的碰撞。五、 隔震層以上結構設計： 根據(jù)隔震后的地震作用水平進行上部結構設計。1、 隔震后地震作用的確定：隔震后，隔震層以上結構的水平地震作用可根據(jù)水平向減震系數(shù)確定。根據(jù)水平向減震系數(shù)確定，具體見抗規(guī)12.2.5.確定。根據(jù)經(jīng)驗，宏觀的角度上，可以將隔震后結構的水平地震作用大致歸納為比非隔震時降低半度、一度、一度半。見抗規(guī)12.2.5條文說明。同時根據(jù)抗規(guī)12.2.5，隔震層以上結構的總水平地震作用不得低于非隔震結構在6度設防時的總水平地震作用，并進行抗震驗算。2、 隔震后抗震等級的

10、確定：以西昌彩云府項目為例：西昌9（0.4g），建筑高度59.650m，丙類建筑，場地類別類，剪力墻結構。，9度全部落地剪力墻結構最大適用高度60m，屬于A級高度?？拐鸬燃墸焊鶕?jù)抗規(guī)12.2.7（隔震層以上結構的抗震措施，當水平向減震系數(shù)大于0.4時，不應降低非隔震時的有關要求，當水平向減震系數(shù)不大于0.4時，可適當降低本規(guī)范有關章節(jié)對非隔震建筑的要求，但烈度降低不得超過1度。但是對于抵抗豎向地震作用有關的抗震措施不應降低，比如軸壓比。）及高規(guī)3.9可以知道，抗震措施可以降低一度，即8（0.2g）來查表確定抗震等級。即剪力墻抗震等級為二級，但是軸壓比按照9（0.4g）控制，即軸壓比按照一級確定

11、。3、 豎向地震作用：Ø 計算隔震層以上結構豎向地震作用系數(shù)：由于隔震支座不能隔離豎向地震作用，抗規(guī)12.2.1條規(guī)定：豎向地震作用標準值，8度（0.2g）、8度（0.3g）和9度（0.4g）時分別不應小于隔震層以上結構總重力荷載代表值的20%、30%和40%。程度實現(xiàn)過程如下： 抗規(guī)12.2.5條規(guī)定：9度和8度且水平減震系數(shù)不大于0.3時，隔震層以上結構應該計算豎向地震作用。隔震層以上結構豎向地震作用標準值計算時，各樓層可視為質點，按照抗規(guī)5.3.1-2計算豎向地震作用標準值沿高度的分布。以西昌彩云府9度（0.4g）為例：由于隔震后水平地震作用按照8度（0.2g）計算，程序地震水

12、平影響系數(shù)為0.16。，計算豎向地震作用系數(shù)推導過程，即程序中修改豎向地震分項系數(shù)：抗規(guī)5.3.1：FEvk=1.5xmaxx0.75xG代表值按照max=0.16計算，則FEvk=1.5xvmaxxGeq=1.5x0.65x0.16x0.75xG代表值=0.117G代表值<0.4G代表值按照max=0.32計算，則FEvk=1.5xvmaxxGeq=1.5x0.65x0.32x0.75xG代表值=0.234G代表值<0.4G代表值因此，豎向地震調整系數(shù)為：0.4/0.117=3.418豎向地震分項系數(shù)為：當僅計算豎向地震作用時：1.3x3.418=4.45 當同時計算水平和豎向地

13、震作用時（水平地震為主）：0.5x3.418=1.71。Ø 計算基礎結構豎向地震作用系數(shù)：條：隔震建筑地基基礎的抗震驗算和地基處理仍應按本地區(qū)抗震設防烈度進行，即9度（0.4g）計算，程序按照9（0.4g）加速度0.32計算，但是根據(jù)抗規(guī)12.2.1條規(guī)定：豎向地震作用標準值，8度（0.2g）、8度（0.3g）和9度（0.4g）時分別不應小于隔震層以上結構總重力荷載代表值的20%、30%和40%。故地震作用系數(shù)如下：抗規(guī)5.3.1：FEvk=1.5xmaxx0.75xG代表值按照max=0.32計算，則FEvk=1.5xvmaxxGeq=1.5x0.65x0.32x0.75xG代表值

14、=0.234G代表值<0.4G代表值因此，豎向地震調整系數(shù)為：0.4/0.234=1.71豎向地震分項系數(shù)為：當僅計算豎向地震作用時：1.3x1.71=2.223 當同時計算水平和豎向地震作用時（水平地震為主）：0.5x1.71=0.855。4、 剪重比：根據(jù)抗規(guī)12.2.5，各樓層的水平地震剪力尚應復合抗規(guī)5.2.5的對本地區(qū)設防烈度的最小地震剪力系數(shù)的規(guī)定，對于西昌項目，為不小于9度剪重比的要求。5、 計算模型：模型一（參下圖）：作用是計算隔震層及以上的配筋、參數(shù)的模型,及隔震分析；主要參數(shù)：l 柱底鉸接（隔震橡膠支座的抗扭剛度、抗彎剛度相對混凝土柱子非常小）l 樓板計算參數(shù)時采用剛

15、性假定;計算配筋時非剛性，轉換層均為彈性板6。l 地下室層數(shù)為0,嵌固端所在層YJK為0，PKPM為1；l 地震烈度9度(輸8度也可以，但是剪重比需人為控制)，地震水平影響系數(shù)0.16；l 為保證豎向地震不折減，修改豎向地震荷載組合系數(shù)為：4.44/1.71；l 隔震層層高=轉換梁高+300(隔震墊一半)；l 一層需設置轉換層梁板及轉換柱，抗震等級均為提高一級，轉換層板厚180mm六、 隔震層以下結構設計：1、 計算模型： 模型三（參下圖）：作用是計算隔震層以下配筋l 樓板為非剛性假定，隔震層樓板板厚180mm，為彈性板6。l 無論PKPM還是YJK，地下室層數(shù)都為2l 頂板梁柱抗震等級均為一

16、級，負一層梁相關范圍為2級；l 地下室m值輸入10；l 支墩內力需輸入大震情況下支座N,Mx，My； （根據(jù)抗規(guī)12.2.9隔震層以下的結構（包括地下室和隔震塔樓下的底盤）中直接支承隔震層以上結構的相關構件，應滿足隔震后設防地震的抗震承載力要求，并按照罕遇地震進行抗剪承載力驗算），因此全部按照罕遇地震計算抗彎抗剪承載力偏安全。2、 隔震層以下地面以上的結構的層間位移角：隔震層以下地面以上的結構在罕遇地震下的層間位移角限值滿足抗規(guī)12.2.9中表12.2.9要求。七、 基礎設計：根據(jù)抗規(guī)12.2.9條，隔震建筑地基基礎的抗震驗算和地基處理仍按照本地區(qū)抗震設防烈度進行，甲乙級建筑的抗液化措施應按提

17、高一級液化等級確定，直至全部消除液化沉陷。1、 計算模型：模型二（參下圖）：作用是計算基礎和嵌固層剛度比；主要參數(shù)：l 樓板為剛性假定，轉換層均為彈性板6。l 地下室層數(shù)為2，嵌固端所在層YJK為2，PKPM為3；l 地震烈度9度，地震水平影響系數(shù)0.32；（主要是基礎用）l 豎向地震按規(guī)范考慮修改組合系數(shù)；2.22/0.86l 隔震層層高輸2000mm；l 地下室m值輸入10；l 計算完成后手動計算嵌固端剛度比：對于層間隔震，隔震層以下一層的層剛度/隔震層以上一層的剪切剛度比2(抗規(guī)12.2.9條隔震層以下結構中直接支承隔震層以上結構的相關構件，應滿足嵌固的剛度比要求)八、 抗風設計： 根據(jù)

18、抗規(guī)12.1.3，風荷載產(chǎn)生的水平力不宜超過結構總重力的10%九、 采取的加強和改進措施：l 由于本工程建筑高度都在59.5m左右，已接近高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 JGJ 3-2010中對剪力墻結構體系的高限60m，且結構平面都有12項不規(guī)則項，我們考慮采取以下加強措施： l 一層轉換梁及上支墩抗震等級由二級提高為一級，且需滿足高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 JGJ 3-2010中第十章第二節(jié)中對轉換梁和轉換柱的要求，必要時內部設置構造型鋼，以提高轉換梁的整體剛度和延性； l 隔震層及一層樓板厚設置為180mm，配筋率不小于0.25%；l 一層剪力墻墻身分布鋼筋配筋率不小于0.3% ； l 上肢墩底與下肢墩頂設置鋼筋網(wǎng)片，提高局部承壓能力； l 直接支撐隔震支座的地下室柱采用大震下的內力計算抗彎承載力和抗剪承載力； l 為提高主樓下部剛度，在主樓地