层框架中学教学楼隔震结构设计

10.6隔震结构工程设计实例10.6.1工工程概况某中学教学楼，地地上5层，每层高高度皆为3.6m，总高18m，隔震支座座设置于基础础顶部。上部部结构为全现现浇钢筋混凝凝土框架结构构，楼盖为普普通梁板体系系，基础采用用肋梁式筏板板基础。丙类类建筑，设防防烈度8度，设计基基本加速度0.15g，场地类别Ⅱ类，地震分分组第一组，不不考虑近场影影响。根据现行《中小小小学建筑筑设计计规范》、《混混凝土结构设设计规范》、《建建筑结构荷载载规范》、《建建筑抗震设计计规范》相关关规定对上部部结构进行设设计，其结构构柱网布置如如图10.9所示，各层层的重量及侧侧移刚度如表表10.3所示。图10.9框框框架平面柱柱网网布置图图表10.3上上上部结构重重量量及侧移移刚度度层号重力荷载代表值值值(KN)侧移刚度（KNNN/mm）16095.788867826095.788859736095.788859745897.866659755600.455559710.6.2初步设计计1.是否采用隔隔隔震方案案(1)不隔震时时时，该建筑筑物物的基本本周期期为0.45s，小于1.0s。(2)该建筑物物物总高度为为18m，层数5层，符合合《建建筑抗震震设计计规范》的的有有关规定定。(3)建筑场地地地为Ⅱ类场地，无无无液化。(4)风荷载和和和其他非地地震震作用的的水平平荷载未超过结构总重力的10%。以上几条均满足足足规范中中关于于建筑物物采用用隔震方方案的的规定。2.确定隔震层层层的位置隔震层设在基础础础顶部，橡橡胶胶隔震支支座设设置在受受力较较大的位位置，其其规格、数数量量和分布布根据据竖向承承载力力、侧向向刚度度和阻尼尼的要要求通过过计算算确定。隔隔震震层在罕罕遇地地震下应应保持持稳定，不不宜宜出现不不可恢恢复的变变形。隔隔震层橡橡胶支支座在罕罕遇地地震作用用下，不不宜出现现拉应应力。3.隔震层上部部部重力设设计上部总重力为如如如表10.3所示。10.6.3隔震支座座的的选型和和布置置确定目标水平向向向减震系系数为为0.50，进行上上部部结构的的设计计，并计算算出出每个支支座上上的轴向向力。根根据抗震震规范范相应要要求，丙丙类建筑筑隔震震支座平平均应应力限制制不应应大于15MPPa，由此确确定定每个支支座的的直径（隔隔震震装置平平面布布置图如如图110.110所所示，即各各柱柱底部分分别安安置橡胶胶支座座）。图10.10隔震支座座布布置图1.确定轴向力力竖向地震作用柱底轴力设计值值值中柱柱底轴力边柱柱底轴力2.确定隔震支支座座类型及数数数目中柱支座：GZZZY4000型，竖向向承承载力18844KKN，共22个。边柱支座：GZZZY4000型，竖向向承承载力18844KKN，共22个。其支座型号及参参参数如表10.4。表10.4隔隔隔震支座参参数数型号设计承载力竖向刚度水平刚度等效阻尼GZY400188416792.0921.2160.2920.13110.6.4水平向减震系数数的计计算多遇地震时，采采采用隔震震支座座剪切变变形为为50%的水平刚刚度度和等效效粘滞滞阻尼比比。由式(10.22)由式(10.33)。由式(10.11)。由式(10.66)即水平向减震系系系数满足足预期期效果。10.6.5上部结构构计计算1.水平地震作作作用标准准值非隔震结构水平平平地震影影响系系数由式(10.888)2.隔震层分布布布的层间间剪力力标准值值由式(10.999)计算层间剪力标标标准值,其结果见见表表10.55。表10.5上上上部结构层层间间剪力标标准值值层数/kN/kN/kN/kN55600.455529785.66652023.4000380.45380.4545897.8666400.65781.1036095.7888414.101195.200026095.7888414.101609.300016095.7888414.102023.40003.上部结构层层间间位移角表10.6上上上部结构层层间间位移角层数/KN侧移刚度（KNNN/mm）层间位移(mmmm)层高(mm)层间位移角限值5380.455970.6436001/56501/5504781.105971.3136001/275231195.20005972.0036001/179921609.30005972.7036001/133612023.40005973.0036001/1207由表10.6可可知知，上部结结结构满足足抗震震设计要要求。10.6.6隔震层水水平平位移验验算罕遇地震时，采采采用隔震震支座座剪切变变形不不小于250%时的剪切切刚刚度和等等效粘粘滞阻尼尼比。1.计算隔震层层层偏心距距本结构和隔震装装装置对称称布置置，偏心心距==0。2.隔震层质心心心处的水水平位位移计算根据场地条件，特特征周期为。由式(10.222)由式(10.333)由式(10.11)设防烈度8度(((0.155gg)罕遇地震震下下。由式(10.112))3.水平位移验验验算（验验算最最不利支支座）本工程隔震层无无无偏心，对对边边支座。由式(10.1111)验算支座GZYYY400故支座变形满足足足要求。10.6.7隔震层下下部部计算各隔震支座的剪剪剪力按水水平刚刚度分配配。隔隔震层在在罕遇遇地震作作用下下的水平平剪力力计算为为,隔震层的的总总刚度为为5335044KNN/m。每个GZY40000隔震支座座受受到水平平剪力力为2188..22KKN。10.6.8隔震结构构时时程分析析验算算1．分析模型图10.11隔震结构构时时程分析析模型型2．输入地震波波波本工程8度(000.155g))设防，时时程程分析所所用地地震加速速度时时程曲线线的最最大值取取为：：多遇地震1.1110罕遇地震5.1110输入地震波如表表表10.7：表10.7时程程程分析地震震波波参数地震波相位特性时间间隔(s)时长(s)最大加速度峰值时刻(s)ARTELCENNTRROELCENTTTRO19940NSS0.0182419.02.22ARTHACCCHINNOHHEHACHINOOOHE19969EWW0.01163.84392.6217.3ARTKOBBBEJMAKOBBBE119995NNS0.01163.83945.563．时程分析析结果果采用时程分析程程程序进行行结构构在多遇遇地震震下结构构隔震震与非隔隔震的的时程分分析，以以及在罕罕遇地地震下隔隔震结结构的位位移反反应时程程分析析。多遇地震下时程程程分析计计算结结果如表10.8：表10.8多多多遇地震时时程程分析的的主要要计算结结果项目波形非隔震结构隔震结构1层2层3层4层5层隔震层1层2层3层4层5层层间剪力EL333430362912221912171403.21191.7998.1805.1568.8290.1HA458341733345239712681834.61471.81153.2902.6621.0321.5KO443637202835230613241775.61587.21385.91138.5808.3414.2加速度EL1.211.872.132.412.581.121.101.131.211.271.31HA1.131.721.971.992.421.411.521.571.561.531.50KO1.342.152.462.272.231.311.381.451.531.551.60速度EL0.060.100.140.180.200.120.130.140.150.160.16HA0.060.120.170.200.220.150.160.190.200.220.23KO0.060.130.170.200.230.140.160.170.180.190.20位移EL4.929.8513.6917.2319.1323.7826.5229.0831.0232.3032.92HA6.7613.7519.2422.9824.8131.0934.4837.4439.5140.7841.36KO6.5412.7717.1219.8021.3030.0933.6937.2340.0942.1043.15注：加速度时程程程曲线最最大值值。通过结构隔震与与与非隔震震两种种情况下下各层层最大层层间剪剪力的分分析对对比确定定隔震震结构的的水平平向减震震系数数，计算算结果果见表10.9：表10.9水水水平向减震震系系数计算算层次波形隔震剪力非隔震剪力剪力比值平均值最大值5EL290.11217.00.2380.2680.345HA321.51268.00.254KO414.21324.00.3134EL568.82219.00.2560.289HA621.02397.00.259KO808.32306.00.3503EL805.12912.00.2760.316HA902.63345.00.270KO1138.52835.00.4022EL998.13036.00.3290.323HA1153.24173.00.276KO1385.93720.00.3731EL1191.73334.00.3570.345HA1471.84583.00.321KO1587.24436.00.358由表10.8可可知知，结构在在在隔震与与非隔隔震两种种情况况下各层层最大大层间剪剪力比比值为0.3445。因本工工程程水平向向减震震系数设设计为为0.5。按本章章节节表10.2规定，水水平平向减震震系数数为0.5时，层间间剪剪力最大大比值值为0.35。而表10.8中，其值0.3445未超过层层间间剪力比比限值值，因而而认为为该隔震震结构构满足水水平向向减震系系数要要求。隔震后上部结构构构层间角角位移移见下表10.110：表10.10隔震后上上部部结构层层间位位移角层次波形层间位移(mm)层高(mm)层间角位移限值5EL32.9236001/58071/550HA41.3636001/6207KO43.1536001/34294EL32.3036001/2813HA40.7836001/2835KO42.1036001/17923EL31.0236001/1856HA39.5136001/1740KO40.0936001/12592EL29.0836001/1407HA37.4436001/1217KO37.2336001/10171EL26.5236001/1314HA34.4836001/1062KO33.6936001/1000罕遇地震下隔震震震结构的的层间间位移计计算结结果见表10.111：表10.11罕遇地震震下下最大水水平位位移（单单位：：）输入波形隔震层1层2层3层4层5层ARTELCENNTRRO192205217225231234ARTHACCCHINNOHHRTKOBBBE204218230239245248平均190203215223229231注：加速度时程程程曲线最最大值值。由表10.111中中数据可知知知隔震层层在罕罕遇地震震作用用下最大大水平平位移为为，满满足最大大位移移限值要要求。钢筋混凝土框架架架结构在在罕遇遇地震作作用下下层间位位移角角限值为1/50，而本工工程程采用隔隔震结结构，弹弹塑性性位移角角限值值取规定定值的的1/2，即1/1000。由表1.11的计算可可知知本工程程最大大位层间间移为为，位移角角为12/336600==1//300，满足要要求求。各地震波时程分分分析得到到的层层间最大大位移移图如下下：图10.12为为为ARTEELCCENNTRO波时程分分析析位移最最大值值。图10.13为为为ARTHHACHHINNOHE波时程分分析