隔震結構設計方法

1、隔震結構設計方法隔震結構設計流程隔震結構設計流程方案選定動力分析計算上部結構設計隔震層設計下部結構設計基礎和地基從建筑功能、場地條件、經濟性等方面，選擇是否采用隔震，并初步確定隔震結構的方案。設定上部結構和隔震層參數，取計算模型，進行動力分析，驗證以上方案是否滿足預期的設計要求，不滿足，則調整上部結構或隔震層參數，重新計算。按傳統抗震的設計方法分析計算上部結構，但水平地震作用取隔震后的數值，且部分抗震構造也相應變化。隔震裝置在罕遇地震下的驗算，隔震裝置與上下結構之間的連接分析及設計，建筑構造處理等。按傳統抗震的設計方法分析計算下部結構。按傳統抗震的設計方法分析計算基礎及地基。第一步 方案選擇1

2、.1 適用范圍建筑功能：可用于對抗震安全性和使用功能有較高要求或專門要求的建筑。場地條件：自振周期較小，地基土堅硬。經濟型：采用隔震技術，增加了隔震支座費用、隔震構造措施費用，但減小了梁柱斷面，節(jié)約了鋼材和混凝土用量。根據工程經驗，對于高烈度區(qū)，采用隔震技術經濟性十分明顯，上部結構設計方案比較合理，一般能節(jié)約3%20%。1.2 結構初步設計 上部結構設計根據降低后的水平地震影響系數計算 國外大量實踐驗證，隔震技術對與自振周期超過1s的高層結構同樣適用，故 2010 版抗規(guī)取消了 2001 版結構周期小于 1s 的限制。隔震建筑結構體型宜規(guī)則、對稱。 高層建筑一般會采用剪力墻結構、框剪結構或者框

3、架結構，在開始定方案時，應注意結構的高寬比不宜過大，一般控制在 3 以內比較好，不宜超過 4。對高寬比大的結構，需進行整體傾覆驗算，防止支座壓屈或出現拉應力超過 1MPa。高寬比超過 4，需要做超限審查。 采用隔震技術，上部結構剪重比依然要滿足本地區(qū)設防烈度的最小剪重比要求。 建筑場地宜為、類，并應選用穩(wěn)定性較好的基礎類型。 1.3 隔震層方案 隔震層層高：對于沒有地下室的建筑，需要增加一層作為隔震層，這一層層高不宜太高，一般梁底到地面的凈高不應小于 600mm，建議不小于 800mm。這一要求主要是為了便于日后的隔震層維護和檢修。 隔震層位置：基礎隔震，隔震層位于地下室頂部或單獨設置隔震層；

4、柱頂隔震，隔震層布置在一層柱頂；層間隔震 特殊結構如大底盤多塔結構，其柱距較大，為不影響大底盤層的使用功能，可在上部結構與大底盤層之間，專門設置層高 1.5m2.0m 的隔震層。采用隔震技術，上部結構剪重比依然要滿足本地區(qū)設防烈度的最小剪重比要求。 基底隔震首層隔震層間隔震1.3 隔震層方案 隔震層設置在有耐火要求的使用空間中時，隔震支座和其他部件應根據使用空間的耐火等級采取相應的防火措施。 隔震層所形成的縫隙可根據使用功能要求，采用柔性材料封堵、填塞。 隔震層宜留有便于觀測和更換隔震支座的空間。第二步 動力分析及計算2.1 動力分析及計算原結構隔震結構減震系數罕遇地震結構驗算隔震構造及連接滿

5、足地震動隔震層大于假設值遠小于假設值滿足布置隔震層，形成隔震結構時程分析，得到水平減震系數支座軸力、剪力、變形驗算連接細部設計假設一個減震系數進行上部結構設計隔震分析報告形成分析報告，供其他部分設計參考不滿足2.2 布置隔震層 先按上部荷載大小選擇隔震支座直徑和型號；再按型號選擇水平向參數，進行動力分析，驗證是否滿足減震目標。 隔震支座的承載力與建筑重要性分類有關。 上部荷載類型和大小要考慮減震系數，建筑物高寬比。 方法：要求：豎向能承擔上部的荷載；水平向達到減震目標2.3 輸入地震波 地震波對動力時程分析的結果影響很大。 地震波至少選擇 地震波至少選擇2條天然波，1 條人工波。 具體波形沒有

6、強制要求，但建議按通則的 具體波形沒有強制要求，但建議按通則的。 地震波的加速度峰值應按抗震設防烈度對應的峰值調整。 當處于發(fā)震斷層10km 以內時，輸入地震波應考慮近場影響系數，5km 以內取1.5，5km 以外取1.25。2.4 動力分析模型 隔震結構比較規(guī)則，框架或磚混結構，可采用層剪切模型，隔震層采用等效線性模型。 隔震模型是在不隔震模型上，增加一個質點。不隔震模型取的是假設隔震后的結構尺寸。 除隔震層外的上部各層質量可用PKPM的結果，對框架結構，上部結構各層剛度可用軟件求得，即D值法，上部結構阻尼比鋼筋混凝土結構取0.05 0.05 隔震層質量是一層的柱，墻的一半加隔震層頂部樓板；

7、隔震層剛度和阻尼比分別?。焊粽鸾Y構計算簡圖2.5 水平向減震系數 水平向減震系數應根據結構隔震與非隔震兩種情況下各層 水平向層間剪力的最大比值，按表 層間剪力的最大比值，按表1確定（抗震規(guī)范 確定（抗震規(guī)范12.2.5 ，1款）。 結構的層間剪力代表了水平地震作用的取值和分布，用隔震時結構的層間剪力與不隔震時結構的層間剪力進行比較，就可以定量說明隔震后上部結構水平地震作用降低的情況。 表1 層間剪力最大比值與水平向減震系數的對應關系 層間剪力最大比值層間剪力最大比值0.530.530.350.350.260.260.180.18水平向減震系數0.750.500.380.252.6 隔震后的水平

8、地震影響系數最大值第三步 隔震層設計3.1 隔震支座的參數 應進行豎向承載力的計算，在重力荷載代表值作用下的豎向壓應力不應超過規(guī)范限制。 對設防烈度地震的驗算，應取剪切變形100%的等效剛度和等效黏滯阻尼比；對罕遇地震驗算，宜采用剪切變形250%時的等效剛度和等效黏滯阻尼比，當隔震支座直徑較大時可采用剪切變形100%時的等效剛度和等效黏滯阻尼比。 當采用時程分析時，應以實驗所得滯回曲線作為計算依據。3.2 隔震支座的水平剪力 3.1 隔震支座的位移 改變地震波峰值為罕遇地震，先求得隔震層位移。 再按照規(guī)則結構的簡化方法，求得各隔震支座的位移。 判斷隔震支座位移是否滿足： 隔震支座罕遇地震下的拉

9、應力驗算。隔震層的支座的設計原則是罕遇地震下不破壞，且不應出現不可恢復的變形。第四步 下部結構設計4.1隔震層下部結構設計 隔震層支墩、支柱及相連構件：采用隔震結構罕遇地震下隔震支座底部的承載力驗算 。 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，應滿足嵌固的剛度比和隔震后設防地震的抗震承載力要求，并按罕遇地震下進行抗剪承載力驗算。目標：保證隔震設計能在罕遇地震下發(fā)揮隔震效果。第五步 基礎和地基4.1隔震層下部結構設計 砌體房屋； 地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層（指7度、8度和9度時，地基承載力特征值分別小于80、100和120kPa的土層）的下

10、列建筑： 不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋 ； 基礎荷載與上述民用建筑框架相當的多層框架廠房。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，甲、乙類建筑的抗液化措施應按提高一個液化等級確定，直至全部消除液化沉陷。下列隔震建筑可不進行天然地基及基礎的抗震承載力驗算： 4.1隔震層下部結構設計 規(guī)范規(guī)定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。需進行地基基礎抗震驗算和地基處理的隔震結構，按多遇地震下的地震作用進行基礎及地基承載力的驗算。當下部結構或地基基礎需要考慮豎向地震作用時，也按多遇地震 下結構承受的豎向地震作用進行驗算。 隔震建筑承擔地基不均勻沉降的能力較弱，而地震時

11、，當地基為液化土時，又極易產生不均勻沉 降，因此，隔震建筑地基必須采取抗液化措施。采取抗液化措施前先對地基進行地基的液化判別 ，根據液化等級和地基情況采用取不同措施。目前地基抗液化的方法有：置換法、灌漿法、深層攪拌、降低水位法、振沖水沖法、強力夯實法、深層擠密法、砂井預壓法，等等。對甲、乙類建 筑的液化判別和抗液化措施應按提高一個液化等級確定，直至全部消除液化沉。第六步 隔震器連接4.1 隔震器的連接4.1 隔震器的連接4.2 隔震器及連接件受力 剪力按各支座的水平剛度分配。 軸力為上部結構的柱底或墻底軸力。 彎矩：第七步 隔震建筑的構造5.1 隔震建筑的構造 穿越隔震層的門廊、樓梯、電梯、車道等部位，應防止可能的