隔震结构设计方法

隔震结构设计方法隔震结构设计流程方案选定动力分析计算上部结构设计隔震层设计下部结构设计基础和地基从建筑功能、场地条件、经济性等方面，选择是否采用隔震，并初步确定隔震结构的方案。设定上部结构和隔震层参数，取计算模型，进行动力分析，验证以上方案是否满足预期的设计要求，不满足，则调整上部结构或隔震层参数，重新计算。按传统抗震的设计方法分析计算上部结构，但水平地震作用取隔震后的数值，且部分抗震构造也相应变化。隔震装置在罕遇地震下的验算，隔震装置与上下结构之间的连接分析及设计，建筑构造处理等。按传统抗震的设计方法分析计算下部结构。按传统抗震的设计方法分析计算基础及地基。第一步方案选择1.1适用范围建筑功能：可用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑。场地条件：自振周期较小，地基土坚硬。经济型：采用隔震技术，增加了隔震支座费用、隔震构造措施费用，但减小了梁柱断面，节约了钢材和混凝土用量。根据工程经验，对于高烈度区，采用隔震技术经济性十分明显，上部结构设计方案比较合理，一般能节约3%～20%。1.2结构初步设计上部结构设计根据降低后的水平地震影响系数计算国外大量实践验证，隔震技术对与自振周期超过1s的高层结构同样适用，故2010版《抗规》取消了2001版结构周期小于1s的限制。隔震建筑结构体型宜规则、对称。高层建筑一般会采用剪力墙结构、框剪结构或者框架结构，在开始定方案时，应注意结构的高宽比不宜过大，一般控制在3以内比较好，不宜超过4。对高宽比大的结构，需进行整体倾覆验算，防止支座压屈或出现拉应力超过1MPa。高宽比超过4，需要做超限审查。采用隔震技术，上部结构剪重比依然要满足本地区设防烈度的最小剪重比要求。建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，并应选用稳定性较好的基础类型。1.3隔震层方案隔震层层高：对于没有地下室的建筑，需要增加一层作为隔震层，这一层层高不宜太高，一般梁底到地面的净高不应小于600mm，建议不小于800mm。这一要求主要是为了便于日后的隔震层维护和检修。隔震层位置：基础隔震，隔震层位于地下室顶部或单独设置隔震层；柱顶隔震，隔震层布置在一层柱顶；层间隔震特殊结构如大底盘多塔结构，其柱距较大，为不影响大底盘层的使用功能，可在上部结构与大底盘层之间，专门设置层高1.5m～2.0m的隔震层。采用隔震技术，上部结构剪重比依然要满足本地区设防烈度的最小剪重比要求。基底隔震首层隔震层间隔震1.3隔震层方案隔震层设置在有耐火要求的使用空间中时，隔震支座和其他部件应根据使用空间的耐火等级采取相应的防火措施。隔震层所形成的缝隙可根据使用功能要求，采用柔性材料封堵、填塞。隔震层宜留有便于观测和更换隔震支座的空间。第二步动力分析及计算2.1动力分析及计算原结构隔震结构减震系数罕遇地震结构验算隔震构造及连接满足地震动隔震层大于假设值远小于假设值满足布置隔震层，形成隔震结构时程分析，得到水平减震系数支座轴力、剪力、变形验算连接细部设计假设一个减震系数进行上部结构设计隔震分析报告形成分析报告，供其他部分设计参考不满足2.2布置隔震层先按上部荷载大小选择隔震支座直径和型号；再按型号选择水平向参数，进行动力分析，验证是否满足减震目标。隔震支座的承载力与建筑重要性分类有关。上部荷载类型和大小要考虑减震系数，建筑物高宽比。方法：要求：竖向能承担上部的荷载；水平向达到减震目标2.3输入地震波地震波对动力时程分析的结果影响很大。地震波至少选择地震波至少选择2条天然波，1条人工波。具体波形没有强制要求，但建议按通则的具体波形没有强制要求，但建议按通则的。地震波的加速度峰值应按抗震设防烈度对应的峰值调整。当处于发震断层10km以内时，输入地震波应考虑近场影响系数，5km以内取1.5，5km以外取1.25。2.4动力分析模型隔震结构比较规则，框架或砖混结构，可采用层剪切模型，隔震层采用等效线性模型。隔震模型是在不隔震模型上，增加一个质点。不隔震模型取的是假设隔震后的结构尺寸。除隔震层外的上部各层质量可用PKPM的结果，对框架结构，上部结构各层刚度可用软件求得，即D值法，上部结构阻尼比钢筋混凝土结构取0.050.05隔震层质量是一层的柱，墙的一半加隔震层顶部楼板；隔震层刚度和阻尼比分别取：隔震结构计算简图2.5水平向减震系数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水平向层间剪力的最大比值，按表层间剪力的最大比值，按表1确定（抗震规范确定（抗震规范12.2.5，1款）。结构的层间剪力代表了水平地震作用的取值和分布，用隔震时结构的层间剪力与不隔震时结构的层间剪力进行比较，就可以定量说明隔震后上部结构水平地震作用降低的情况。表1层间剪力最大比值与水平向减震系数的对应关系层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.252.6隔震后的水平地震影响系数最大值

第三步隔震层设计3.1隔震支座的参数应进行竖向承载力的计算，在重力荷载代表值作用下的竖向压应力不应超过规范限制。对设防烈度地震的验算，应取剪切变形100%的等效刚度和等效黏滞阻尼比；对罕遇地震验算，宜采用剪切变形250%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直径较大时可采用剪切变形100%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比。当采用时程分析时，应以实验所得滞回曲线作为计算依据。3.2隔震支座的水平剪力

3.1隔震支座的位移改变地震波峰值为罕遇地震，先求得隔震层位移。再按照规则结构的简化方法，求得各隔震支座的位移。判断隔震支座位移是否满足：隔震支座罕遇地震下的拉应力验算。隔震层的支座的设计原则是罕遇地震下不破坏，且不应出现不可恢复的变形。

第四步下部结构设计

4.1隔震层下部结构设计隔震层支墩、支柱及相连构件：采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的承载力验算。隔震层以下的结构（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）中直接支承隔震层以上结构的相关构件，应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地震下进行抗剪承载力验算。目标：保证隔震设计能在罕遇地震下发挥隔震效果。第五答步基础姜和地药基4.1隔震层巾下部结第构设计砌体房飘屋；地基主合要受力俗层范围祖内不存恳在软弱浴粘性土执层（指7度、8度和9度时陵，地剃基承膜载力毒特征豆值分留别小凉于80、10惠0和120朱kPa的土瘦层）缸的下卡列建注筑：不超哈过8层且高据度在25崖m以下命的一耐般民周用框财架房脑屋；基础荷内载与上换述民用棉建筑框贯架相当便的多层控框架厂既房。隔震建权筑地基春基础的称抗震验疯算和地锣基处理招仍应按抢本地区计抗震设也防烈度舟进行，鸭甲、乙导类建筑残的抗液起化措施脏应按提脂高一个马液化等防级确定扰，直至迫全部消臣除液化灭沉陷。下列值隔震哈建筑铁可不弦进行差天然顿地基斗及基境础的酱抗震亚承载狂力验亚算：4.象1隔震层马下部结挂构设计规范规图定可不帐进行上碑部结构概抗震验夫算的建围筑。需耕进行地繁基基础更抗震验宏算和地甚基处理跨的隔震棍结构，识按多遇行地震下川的地震行作用进抗行基础疾及地基尸承载力膊的验算疯。当下际部结构吐或地基波基础需不要考虑秩竖向地版震作用印时，也惩按多遇充地震躁下结构中承受的阳竖向地财震作用贵进行验吼算。盯隔震建稠筑承担画地基不屿均匀沉筑降的能棉力较弱吊，而地筒震时，尚当地基要为液化秀土时，哀又极易狐产生不肥均匀沉凑降，城因此，谈隔震建尖筑地基屡必须采聪取抗液衔化措施南。采取瓣抗液化胶措施前论先对地触基进行性地基的尼液化判荒别，窗根据液逗化等级爪和地基职情况采弹用取不赚同措施柜。目前层地基抗酬液化的纠方法有毫：置换乒法、灌其浆法、丑深层搅蚕拌、降固低水位搬法、振晨冲水冲经法、强某力夯实勇法、深贩层挤密订法、砂河井预压前法，等逆等。对棕甲、乙微类建跃筑的液踢化判别磁和抗液版化措施见应按提败高一个独液化等龄级确定批，直至装全部消留除液化厘沉。第六步庙隔铅震器连制接4.1隔震每器的强连接4.权1隔震进器的肯连接4.2隔震器欢及连接骡件受力剪力分按各连支座途的水士平刚殿度分句配。轴力娇为上污部结枕构的系柱底竿或墙测底轴贺力。弯矩：第七步葡隔丢震建筑适的构造5.1隔震临建筑径的构峡造穿越福隔震愈层的哲门廊躁、楼病梯、享电梯微、车嚼道等材部位普，应枪防止沸可能狭的碰管撞上部结创构的周啦边应设赤置竖向耽隔离缝爸，缝宽针不宜小且于各隔疲震支座舰在罕遇迫地震下睁的最大革水平位东移值的1.2倍且吓不小多于20鼠0m颜m。对两绘相邻隔