大學(xué)課件-建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)4.1 建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震

第四章基礎(chǔ)隔震和消能減震4.1

建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震4.2

建筑結(jié)構(gòu)消能減震4.1

建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震傳統(tǒng)抗震：硬抗基礎(chǔ)隔震：隔離能量傳遞消能減震：耗散能量、確保主體構(gòu)件基礎(chǔ)隔震機(jī)理：將整個(gè)建筑物或其局部樓層座

落在隔震支座或隔震基礎(chǔ)上，隔離和減輕地震

能量向上部傳遞，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)的地震反

應(yīng)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震可靠性?；A(chǔ)隔震的特性?????豎向承載特性水平隔震特性復(fù)位特性阻尼消能特性可靠性與耐久性基礎(chǔ)隔震優(yōu)越性?

減輕反應(yīng)?

確保安全?

降低造價(jià)?

快速修復(fù)適用工程：地震區(qū)民用建筑

、生命線工程

、重要

結(jié)構(gòu)

；內(nèi)部有重要設(shè)備的建筑

；橋梁、架空輸

水渠、雷達(dá)站、天文臺(tái)等重要結(jié)構(gòu)物夾層橡膠墊

橡膠墊隔震裝置?夾層鋼板和橡膠墊緊密粘結(jié)以確保鋼板對(duì)橡膠的變形約束；?設(shè)置鉛芯或粘性材料芯或采用高阻尼的橡膠材料，使夾層橡膠墊具有足夠的阻尼比；?設(shè)置側(cè)向保護(hù)層，使橡膠墊具有更高的耐老化特性

；?有可靠的上下連接板，使橡膠墊與上下結(jié)構(gòu)可靠連接d

?d0S

2

=設(shè)

計(jì)

容

許

拉

伸

應(yīng)

σ

n

≤

2MPaS1

=4tr

dnt

r橡膠墊的各項(xiàng)系數(shù)

S1

≥15

確保受壓承載力和豎向剛度

S2=3~6

確保水平變形能力一般工程σ

v

=

15

MPa重要工程σ

v

=10MPa極限剪切應(yīng)變達(dá)到380~450%

，

r≤350%d34上下板面水平相對(duì)位移條

D

≤

件：

力：

橡膠墊的各項(xiàng)系數(shù)水平剛度小阻尼，以r=100%時(shí)的曲線，Kh=Q/D大阻尼，初始剛度：以剪切應(yīng)變r(jià)≈5%，

Kh=Q1/D1

隔震剛度：以剪切應(yīng)變r(jià)=100%Q2

?Q1D2

?

D1Kh

=橡膠墊的各項(xiàng)系數(shù)豎向剛度1

P2

?

Pδ

2

?δ1Kv

=

ωc2πKhD2ξ

=阻尼比耐久性：50～100年隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?

設(shè)計(jì)方案

建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、建筑結(jié)構(gòu)方案和建筑使用要求，與建筑抗震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性的對(duì)比分析后，確定其設(shè)計(jì)方案。?

設(shè)防目標(biāo)

采用隔震設(shè)計(jì)的房屋建筑，其抗震設(shè)防目標(biāo)應(yīng)高于抗震建筑。在水平地震方面，抗震規(guī)范給出隔震支座水平剪力計(jì)算公式并通過(guò)對(duì)支座水平位移的限制，保證了隔震結(jié)構(gòu)具有比抗震結(jié)構(gòu)至少高0.5個(gè)設(shè)防烈度的抗震安全儲(chǔ)備。豎向抗震措施不應(yīng)降低。?

隔震部件隔震部件的設(shè)計(jì)參數(shù)和耐久性應(yīng)由試驗(yàn)確定隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)抗震規(guī)范對(duì)隔震設(shè)計(jì)提出了分部設(shè)計(jì)法和水

平減震系數(shù)的概念。（1）分部設(shè)計(jì)方法把整個(gè)隔震結(jié)構(gòu)體系分成上部結(jié)構(gòu)、隔震

層、隔震層以下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)四部分，分別

進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“水平向減震系數(shù)”設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)。層間剪力最大比值0.530.350.260.18水平向減震系數(shù)0.750.500.380.25當(dāng)結(jié)構(gòu)隔震后各層最大層間剪力與非隔震時(shí)

對(duì)應(yīng)層最大層間剪力的比值不大于表4-1中

第一行各欄的數(shù)值時(shí)，可按該表確定水平

向減震系數(shù)。ψ

=

(ψ

i)max

/0.7表4-1

層間剪力最大比值與水平向減震系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系上部結(jié)構(gòu)水平地震作用計(jì)算——水平向減震系數(shù)應(yīng)用?

i）水平地震影響系數(shù)的最大值可取水平地震

影響系數(shù)最大值（即非隔震時(shí)的值）和水平

向減震系數(shù)的乘積。水平向減震系數(shù)不宜低

于0.25，且隔震后結(jié)構(gòu)的總水平地震作用不

得低于非隔震6度設(shè)防時(shí)的總水平地震作

用。?

ii）隔震后，地震時(shí)上部結(jié)構(gòu)基本處于平動(dòng)

狀態(tài)。因此，上部結(jié)構(gòu)水平地震作用沿高度

可采用矩形分布。上部結(jié)構(gòu)豎向地震作用計(jì)算9度和8度且水平向減震系數(shù)為0.25時(shí)，上

部結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行豎向地震作用計(jì)算；8度且

水平向減震系數(shù)不大于0.5時(shí)，宜進(jìn)行豎

向地震作用計(jì)算。豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEVK，9度和8度時(shí)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%和40%。各樓層可視為質(zhì)點(diǎn)，按規(guī)范對(duì)常規(guī)結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算公式計(jì)算其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值沿高度的分布隔震及其構(gòu)造措施?

隔震建筑應(yīng)采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發(fā)生大變形的措施

（P195）?

丙類建筑上部結(jié)構(gòu)的抗震措施，當(dāng)水平向

減震系數(shù)為0.75時(shí)不應(yīng)降低非隔震時(shí)的要

求；水平向減震系數(shù)不大于0.50時(shí)，可適當(dāng)

降低抗震規(guī)范對(duì)非隔震建筑的要求，但與

抵抗豎向地震作用有關(guān)的抗震構(gòu)造措施不

應(yīng)降低。隔震層布置

隔震層位置宜設(shè)置在第一層以下部位。隔震層的平面布置應(yīng)力求具有良好的對(duì)稱性，應(yīng)設(shè)置在受力較大的位置，間距不宜過(guò)大，其規(guī)格、數(shù)量和分布應(yīng)根據(jù)豎向承載力、側(cè)向剛度和阻尼的要求通過(guò)計(jì)算確定。隔震層在罕遇地震下應(yīng)保持穩(wěn)定，不宜出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形；隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下，不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。隔震支座豎向承載力驗(yàn)算

隔震支座應(yīng)進(jìn)行豎向承載力驗(yàn)算。橡膠隔震支座平均壓應(yīng)力限值和拉應(yīng)力規(guī)定是隔震層承載力設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?？拐鹨?guī)范規(guī)定：隔震支座在永久荷載和可變荷載作用下組合的豎向平均壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng)超過(guò)表4-3列出的限值。在罕遇地震作用下，不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。隔震支座水平剪力計(jì)算

隔震支座的水平剪力應(yīng)根據(jù)隔震層在罕遇地震下的水平剪力按各隔震支座的水平剛度進(jìn)行分配。罕遇地震下隔震支座水平位移驗(yàn)算ui

≤[ui]隔震層力學(xué)性能計(jì)算K

j

=∑K

jζ

eq

=∑K

jζ

j

/

Kh隔震部件的性能與構(gòu)造連接?

承載力、極限變形與耐久性能應(yīng)符合

《建筑隔震橡膠支座》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；?

隔震層頂部應(yīng)設(shè)置梁板式樓蓋；?

隔震層連接可靠，便于維修；?

當(dāng)隔震層置于地下室頂部時(shí)，隔震層以

下墻、柱的地震作用和抗震驗(yàn)算，應(yīng)采

用罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、

水平力和力矩進(jìn)行計(jì)算。?

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)?

砌體結(jié)構(gòu)及與其基本周期砌體結(jié)構(gòu)及與其基本周期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化計(jì)算?

砌體結(jié)構(gòu)及與其基本周期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，罕遇地震下隔震層剛度中心處水平位移計(jì)算?

多層砌體結(jié)構(gòu)水平向減震系數(shù)

ψ

=

2η2(Tgm

/T1)γ?

與砌體結(jié)構(gòu)周期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)水平向減震系數(shù)ψ

=

2η2(Tg

/T1)γ

(T0

/Tg)0.9

相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)隔震后體系的基本周期

T1

=

2π

G/

Khg?

砌體結(jié)構(gòu)及與其基本周期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，罕遇地震下隔震層水平剪力計(jì)算

Vc

=

λsα1(ζ

eq)Guc

=

λsα1(ζ

eq)G/Kh簡(jiǎn)化計(jì)算（續(xù)）?

砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行豎向地震作用下的抗震驗(yàn)算時(shí)，

砌體抗震抗剪強(qiáng)度的正應(yīng)力影響系數(shù)，宜按減