隔震設(shè)計指導(dǎo)

1、目錄隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及流程-西昌彩云府隔震項目總結(jié)2一、隔震目標(biāo)：2二、隔震建筑要求：2三、嵌固端：2四、隔震層設(shè)計：21、隔震層層高：22、隔震層位置：23、隔震層結(jié)構(gòu)體系：33、隔震層結(jié)構(gòu)抗震等級：34、隔震支座類型：45、隔震支座設(shè)計：46、豎向隔震縫設(shè)計：46、上支蹲和下支蹲設(shè)計：57、隔震層的抗風(fēng)驗算：68、其他隔震措施：6五、隔震層以上結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計：91、計算模型：92、隔震層以下地面以上的結(jié)構(gòu)的層間位移角：9七、基礎(chǔ)設(shè)計：91、計算模型：10八、抗風(fēng)設(shè)計

2、：10九、采取的加強和改進(jìn)措施：10十、隔震后樓梯和電梯設(shè)計：11十一、隔震層建筑、機電專業(yè)做法13隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及流程-西昌彩云府隔震項目總結(jié)一、 隔震目標(biāo)：僅隔離水平地震，不隔離豎向地震。通常采用隔震設(shè)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(jié)構(gòu)比較規(guī)則、質(zhì)量和剛度分布均勻。層數(shù)6層及以下時，多采用框架結(jié)構(gòu)，可以初步確定隔震目標(biāo)為降低一度半；612層，位于高烈度區(qū)，一般會采用框剪結(jié)構(gòu)或者剪力墻結(jié)構(gòu)，可以初步確定隔震目標(biāo)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(biāo)降低一度。具體隔震目標(biāo)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(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)周邊要盡量少布置剪力墻，盡量降剪力墻布置在結(jié)構(gòu)內(nèi)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(shè)計：1、隔震層層高：一般隔震層梁底到地面的凈高不應(yīng)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(jié)構(gòu)，通常設(shè)置在地下室頂部設(shè)置一個隔震層B：有人防要求的建筑，設(shè)在人防地下室上面一層C：大底盤多塔結(jié)構(gòu)，設(shè)在大底盤層上面一層，即在上部結(jié)構(gòu)與大底盤之間，專門設(shè)置隔震層。3、隔震層結(jié)構(gòu)體系：隔震層頂部應(yīng)設(shè)置現(xiàn)澆式梁板式樓蓋，現(xiàn)澆板厚度不應(yīng)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(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，無需按照轉(zhuǎn)換層定義，轉(zhuǎn)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(dǎo)致單個支座壓力變小，在罕遇地震下，支座容易出現(xiàn)拉應(yīng)力，而隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)拉力。結(jié)構(gòu)設(shè)計保證隔震層水平剛度遠(yuǎn)小于上層結(jié)構(gòu)樓層水平剛度，并遠(yuǎn)小于隔震層以下結(jié)構(gòu)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(yuǎn)大于上層結(jié)構(gòu)樓層水平剛度。隔震層橡膠支座需具有整體復(fù)位功能。3、隔震層結(jié)構(gòu)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(shù)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(fù)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(shè)計：A：同一隔震層內(nèi)各個橡膠隔震支座的豎向壓應(yīng)力宜均勻，豎向平均壓力不應(yīng)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(yīng)力，當(dāng)少數(shù)隔震支座出現(xiàn)拉應(yīng)力時，其拉應(yīng)力不應(yīng)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(yīng)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(shè)計：抗規(guī)12.2.7

6、條規(guī)定：隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)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(jié)構(gòu)的周邊應(yīng)設(shè)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(shè)計：根據(jù)抗規(guī)12.2.9，隔震層支蹲、支柱及相連構(gòu)件，應(yīng)采用隔震結(jié)構(gòu)罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進(jìn)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(shè)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(jié)合前面直接求得的軸力N、剪力Vx、剪力Vy，可以進(jìn)行下支墩的設(shè)計；上支墩的設(shè)計內(nèi)力求得，與下支墩類似。Vx和Vy為罕遇地震時設(shè)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(fēng)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(fēng)荷載和微振動的要求。疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程（CECS126:2001）條規(guī)定，抗風(fēng)裝置應(yīng)按下式進(jìn)行驗算： ， 即 4870KN（各鉛芯支座的屈服力之和），滿足要求。式中： 抗風(fēng)裝置的水平承載力設(shè)計值。當(dāng)不單獨設(shè)抗風(fēng)裝置時，取隔震支座的屈服荷載設(shè)計值； 風(fēng)荷載分項系數(shù)，取1.4； 風(fēng)荷載作用下隔震層的水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值。8、其他隔震措施：1）上部隔震結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間，應(yīng)設(shè)置完全貫通的水平隔震縫，縫高20mm，并用柔性材料填充；

9、當(dāng)設(shè)置水平隔震縫確有困難時，應(yīng)設(shè)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(yīng)防止可能的碰撞。五、 隔震層以上結(jié)構(gòu)設(shè)計： 根據(jù)隔震后的地震作用水平進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。1、 隔震后地震作用的確定：隔震后，隔震層以上結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的總水平地震作用不得低于非隔震結(jié)構(gòu)在6度設(shè)防時的總水平地震作用，并進(jìn)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(jié)構(gòu)。，9度全部落地剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度60m，屬于A級高度。抗震等級：根據(jù)抗規(guī)12.2.7（隔震層以上結(jié)構(gòu)的抗震措施，當(dāng)水平向減震系數(shù)大于0.4時，不應(yīng)降低非隔震時的有關(guān)要求，當(dāng)水平向減震系數(shù)不大于0.4時，可適當(dāng)降低本規(guī)范有關(guān)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(guān)的抗震措施不應(yīng)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(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)值，8度（0.2g）、8度（0.3g）和9度（0.4g）時分別不應(yīng)小于隔震層以上結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)應(yīng)該計算豎向地震作用。隔震層以上結(jié)構(gòu)豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算時，各樓層可視為質(zhì)點，按照抗規(guī)5.3.1-2計算豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(diào)整系數(shù)為：0.4/0.117=3.418豎向地震分項系數(shù)為：當(dāng)僅計算豎向地震作用時：1.3x3.418=4.45 當(dāng)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(chǔ)結(jié)構(gòu)豎向地震作用系數(shù)：條：隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗算和地基處理仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)值，8度（0.2g）、8度（0.3g）和9度（0.4g）時分別不應(yīng)小于隔震層以上結(jié)構(gòu)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(diào)整系數(shù)為：0.4/0.234=1.71豎向地震分項系數(shù)為：當(dāng)僅計算豎向地震作用時：1.3x1.71=2.223 當(dāng)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(yīng)復(fù)合抗規(guī)5.2.5的對本地區(qū)設(shè)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?。﹍ 樓板計算參數(shù)時采用剛

15、性假定;計算配筋時非剛性，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換梁高+300(隔震墊一半)；l 一層需設(shè)置轉(zhuǎn)換層梁板及轉(zhuǎn)換柱，抗震等級均為提高一級，轉(zhuǎn)換層板厚180mm六、 隔震層以下結(jié)構(gòu)設(shè)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(fù)一層梁相關(guān)范圍為2級；l 地下室m值輸入10；l 支墩內(nèi)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(jié)構(gòu)（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(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件，應(yīng)滿足隔震后設(shè)防地震的抗震承載力要求，并按照罕遇地震進(jìn)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(jié)構(gòu)的層間位移角：隔震層以下地面以上的結(jié)構(gòu)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(chǔ)設(shè)計：根據(jù)抗規(guī)12.2.9條，隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗算和地基處理仍按照本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進(jìn)行，甲乙級建筑的抗液化措施應(yīng)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(chǔ)和嵌固層剛度比；主要參數(shù)：l 樓板為剛性假定，轉(zhuǎn)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(chǔ)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(jié)構(gòu)中直接支承隔震層以上結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件，應(yīng)滿足嵌固的剛度比要求)八、 抗風(fēng)設(shè)計： 根據(jù)

18、抗規(guī)12.1.3，風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力不宜超過結(jié)構(gòu)總重力的10%九、 采取的加強和改進(jìn)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 3-2010中對剪力墻結(jié)構(gòu)體系的高限60m，且結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 3-2010中第十章第二節(jié)中對轉(zhuǎn)換梁和轉(zhuǎn)換柱的要求，必要時內(nèi)部設(shè)置構(gòu)造型鋼，以提高轉(zhuǎn)換梁的整體剛度和延性； l 隔震層及一層樓板厚設(shè)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(shè)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(nèi)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