房屋隔震设计方法(PPT,22页）

1、隔 震 结 构 设 计 方 法主讲人： 纪 晗主 要 内 容 房屋隔震设计流程2 房屋隔震设计要点1一、 房屋隔震设计要点（1）隔震的基本要求 通过隔震层的大变形来减少其上部结构的地震作用，从而减少地震破坏。（2）隔震设计需解决的主要问题隔震层的位置；隔震垫的数量、规格和布置；上部结构的水平向减震系数；隔震支座平均压应力验算；隔震层在罕遇地震下的承载力和变形控制；隔震层不隔离竖向地震作用的影响；隔震层构造设计。 非隔震建筑 隔震建筑（3）隔震技术使用条件适用范围：可适用于各种用途的建筑，尤其对于不隔震时T01.0s的建筑结构效果最佳，但对T01.0s 效果也很好；建筑类型适用原因政府机关、消防

2、、警务、医院及电信部门地震发生时，这些单位需具有指挥救灾的功能电脑中心、金融机构电脑资料的破坏会造成重大损失美术馆、博物馆、图书馆及历史性建筑具有重要的文化价值核电站、化学工厂、疾病预防中心及高科技机构防止危险品泄露或重要科研成果破坏生命线工程，如水、电、煤气等地震产生时，减少次生灾害，并保证能正常使用住宅楼保护人身及财产安全结构布置：体型基本规则，且抗震计算可采用底部剪力法的房屋。（防止隔震支座压屈或出现拉应力）结构总重：风荷载和其它非地震作用的水平荷载不宜超过结构的总重力的10%。 （防止隔震支座出现拉应力）场地要求：我国大部分地区（第一组） 、类场地的设计特征周期均较小，故除类场地外均可

3、建造隔震房屋。（软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的周期后将增大而不是减小结构的地震反应，墨西哥地震最为典型。）二、房屋隔震设计流程结构设计思想上部结构设计隔震层设计下部结构设计隔震构造设计不满足 满足隔震控制验算隔震设计结构设计思想 隔震设计目标：小震不坏，中震基本不修，大震不倒。上部结构设计 根据隔震设计后上部结构降低后的烈度，按常规抗震设计方法进行设计。下部结构设计 隔震层以下结构（包括地下室）的地震作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行计算。 结构设计思想上部结构设计隔震层设计下部结构设计隔震构造设计不满足 满足隔震控制验算隔震设计1. 隔震层设

4、计（1）隔震层布置 隔震层宜设置在结构第一层以下的部位。布置原则：隔震层可由隔震支座、阻尼装置和抗风装置组成。阻尼装置和抗风装置可与隔震支座合为一体，亦可单独设置，必要时可设置限位装置。隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合。（通过铅芯橡胶支座和普通橡胶支座的布置，调整隔震层刚度中心。）隔震支座的平面布置宜与上部结构和下部结构的竖向受力构件的平面位置相对应。（一柱一个或多个支座，墙下多个均匀分布。）同一房屋选用多种规格支座时，应注意充分发挥每个支座的承载力和水平变形能力。（变形能力由小直径支座控制，支座规格不宜相差太大）同一支撑处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距应大于安装操作所需要的空

5、间要求。（便于检查、维修、更换）设置在隔震层的抗风装置宜对称、分散地布置在建筑物的周边和周边附近。（2） 隔震支座参数选择隔震支座参数隔震支座直径铅芯支座和普通支座A=N/先理论计算、厂家产品目录确定，而后由试验结果验证。型号规格性能参数等效线性分析：竖向刚度、等效水平刚度和等效粘滞阻尼比（反应谱法）非线性分析：竖向刚度、屈服前刚度、屈服后刚度和屈服力（时程分析）Kv拉=Kv压/10 隔震支座直径 在永久荷载和可变荷载组合效应作用下，支座的竖向平均压应力设计值，不应超过下表限值。（先按非隔震结构初步计算，而后按隔震结构分析结果验算）表1 橡胶隔震支座平均压应力限值注：1. 对需验算倾覆的结构应

6、包括水平地震作用效应组合；对需进行竖向地震作用计算的结构，尚应包括竖向地震作用效应组合。 2. 当橡胶支座的第二形状系数（有效直径与各橡胶层总厚度之比）小于5.0时应降低平均压应力限制：小于5不小于4时降低20%，小于4不小于3时降低40%。 3. 外径小于300mm的橡胶支座，其平均压应力限制对丙类建筑为12MPa。建筑类别甲类建筑乙类建筑丙类建筑平均压应力限值（MPa）101215性能参数 隔震层的等效水平刚度和等效粘滞阻尼比是两个非常重要的参数，直接影响隔震的性能，需要合理对水平刚度和阻尼比进行配置。隔震层等效水平刚度隔震层等效粘滞阻尼比基本周期（2.0T0）层间剪力隔震效果类场地：3.

7、0s 类场地：2.0s4.0s类场地：1.5s或4.0s5.0s类场地：2.0s或4.0s隔震层位移地震影响支座适用条件隔震支座剪切变形多遇地震所有支座50%罕遇地震d600mm不小于250%d600mm100%表2 隔震层设计参数由试验确定时的工况设计2. 隔震控制验算（1） 验算方法：时程分析法（一般）/反应谱法（简单规则结构）设计分析软件： etabs、sap2000、ansys、midas。地震波的选取：按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线。 要求：与振型反应谱法所采用的地震影响系数曲线统计意义上相符。 含义：弹性时程分析时，每条时程曲

8、线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%；多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。 地震影响6度7度8度9度多遇地震1835(55)70(110)140罕遇地震220(310)400(510)620地震波加速度时程最大值的采用表3 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值（cm/s2）隔震层布置、设计不满足下部结构设计隔震构造设计 满足隔震控制验算（2） 验算内容 罕遇地震作用隔震层水平位移、支座拉应力、支座竖向承载力、结构层间位移抗风验算多遇地震作用水平向减震系数、支座压应力、层间位移多遇地震作用下的验算关键参数：水平向减震系数、

9、支座压应力、层间位移。 水平向减震系数应根据结构隔震与非隔震两种情况下各层层间剪力的最大比值，按表4确定。水平向减震系数层间剪力最大比值/0.7层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.25减震效果降低0.5度降低1.0度降低1.5度降低2.0度表4 水平向减震系数的比值划分罕遇地震作用下的验算支座水平位移:不宜超过该支座橡胶直径的0.55倍和支座橡胶总厚度3.0倍二者中的较小值。支座拉应力：不宜出现拉应力（抗震规范），最大不超过1.5MPa（隔震规程）。支座竖向承载力：不宜超过30MPa（规程和国外要求）。结构层间位移：建议控制在规范弹塑性允许位移的1/2。隔震层抗风验算 隔震层的设计要求具有足够大的初始刚度，以抵抗风荷载以及小地震的作用下产生的位移。其应按下式要求进行验算：VRW 抗风装置的水平承载力设计值； 风荷载分项系数，采用1.4；VWK 风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值。隔震支座的弹性恢复力应符合下列要求:K100tr1.