房屋隔震設(shè)計(jì)方法(PPT,22頁）

1、隔 震 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 方 法主講人： 紀(jì) 晗主 要 內(nèi) 容 房屋隔震設(shè)計(jì)流程2 房屋隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)1一、 房屋隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）隔震的基本要求 通過隔震層的大變形來減少其上部結(jié)構(gòu)的地震作用，從而減少地震破壞。（2）隔震設(shè)計(jì)需解決的主要問題隔震層的位置；隔震墊的數(shù)量、規(guī)格和布置；上部結(jié)構(gòu)的水平向減震系數(shù)；隔震支座平均壓應(yīng)力驗(yàn)算；隔震層在罕遇地震下的承載力和變形控制；隔震層不隔離豎向地震作用的影響；隔震層構(gòu)造設(shè)計(jì)。 非隔震建筑 隔震建筑（3）隔震技術(shù)使用條件適用范圍：可適用于各種用途的建筑，尤其對(duì)于不隔震時(shí)T01.0s的建筑結(jié)構(gòu)效果最佳，但對(duì)T01.0s 效果也很好；建筑類型適用原因政府機(jī)關(guān)、消防

2、、警務(wù)、醫(yī)院及電信部門地震發(fā)生時(shí)，這些單位需具有指揮救災(zāi)的功能電腦中心、金融機(jī)構(gòu)電腦資料的破壞會(huì)造成重大損失美術(shù)館、博物館、圖書館及歷史性建筑具有重要的文化價(jià)值核電站、化學(xué)工廠、疾病預(yù)防中心及高科技機(jī)構(gòu)防止危險(xiǎn)品泄露或重要科研成果破壞生命線工程，如水、電、煤氣等地震產(chǎn)生時(shí)，減少次生災(zāi)害，并保證能正常使用住宅樓保護(hù)人身及財(cái)產(chǎn)安全結(jié)構(gòu)布置：體型基本規(guī)則，且抗震計(jì)算可采用底部剪力法的房屋。（防止隔震支座壓屈或出現(xiàn)拉應(yīng)力）結(jié)構(gòu)總重：風(fēng)荷載和其它非地震作用的水平荷載不宜超過結(jié)構(gòu)的總重力的10%。 （防止隔震支座出現(xiàn)拉應(yīng)力）場(chǎng)地要求：我國大部分地區(qū)（第一組） 、類場(chǎng)地的設(shè)計(jì)特征周期均較小，故除類場(chǎng)地外均可

3、建造隔震房屋。（軟弱場(chǎng)地濾掉了地震波的中高頻分量，延長結(jié)構(gòu)的周期后將增大而不是減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，墨西哥地震最為典型。）二、房屋隔震設(shè)計(jì)流程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震層設(shè)計(jì)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震構(gòu)造設(shè)計(jì)不滿足 滿足隔震控制驗(yàn)算隔震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想 隔震設(shè)計(jì)目標(biāo)：小震不壞，中震基本不修，大震不倒。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)隔震設(shè)計(jì)后上部結(jié)構(gòu)降低后的烈度，按常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 隔震層以下結(jié)構(gòu)（包括地下室）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。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震層設(shè)計(jì)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震構(gòu)造設(shè)計(jì)不滿足 滿足隔震控制驗(yàn)算隔震設(shè)計(jì)1. 隔震層設(shè)

4、計(jì)（1）隔震層布置 隔震層宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)第一層以下的部位。布置原則：隔震層可由隔震支座、阻尼裝置和抗風(fēng)裝置組成。阻尼裝置和抗風(fēng)裝置可與隔震支座合為一體，亦可單獨(dú)設(shè)置，必要時(shí)可設(shè)置限位裝置。隔震層剛度中心宜與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心重合。（通過鉛芯橡膠支座和普通橡膠支座的布置，調(diào)整隔震層剛度中心。）隔震支座的平面布置宜與上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的豎向受力構(gòu)件的平面位置相對(duì)應(yīng)。（一柱一個(gè)或多個(gè)支座，墻下多個(gè)均勻分布。）同一房屋選用多種規(guī)格支座時(shí)，應(yīng)注意充分發(fā)揮每個(gè)支座的承載力和水平變形能力。（變形能力由小直徑支座控制，支座規(guī)格不宜相差太大）同一支撐處選用多個(gè)隔震支座時(shí)，隔震支座之間的凈距應(yīng)大于安裝操作所需要的空

5、間要求。（便于檢查、維修、更換）設(shè)置在隔震層的抗風(fēng)裝置宜對(duì)稱、分散地布置在建筑物的周邊和周邊附近。（2） 隔震支座參數(shù)選擇隔震支座參數(shù)隔震支座直徑鉛芯支座和普通支座A=N/先理論計(jì)算、廠家產(chǎn)品目錄確定，而后由試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證。型號(hào)規(guī)格性能參數(shù)等效線性分析：豎向剛度、等效水平剛度和等效粘滯阻尼比（反應(yīng)譜法）非線性分析：豎向剛度、屈服前剛度、屈服后剛度和屈服力（時(shí)程分析）Kv拉=Kv壓/10 隔震支座直徑 在永久荷載和可變荷載組合效應(yīng)作用下，支座的豎向平均壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值，不應(yīng)超過下表限值。（先按非隔震結(jié)構(gòu)初步計(jì)算，而后按隔震結(jié)構(gòu)分析結(jié)果驗(yàn)算）表1 橡膠隔震支座平均壓應(yīng)力限值注：1. 對(duì)需驗(yàn)算傾覆的結(jié)構(gòu)應(yīng)

6、包括水平地震作用效應(yīng)組合；對(duì)需進(jìn)行豎向地震作用計(jì)算的結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)包括豎向地震作用效應(yīng)組合。 2. 當(dāng)橡膠支座的第二形狀系數(shù)（有效直徑與各橡膠層總厚度之比）小于5.0時(shí)應(yīng)降低平均壓應(yīng)力限制：小于5不小于4時(shí)降低20%，小于4不小于3時(shí)降低40%。 3. 外徑小于300mm的橡膠支座，其平均壓應(yīng)力限制對(duì)丙類建筑為12MPa。建筑類別甲類建筑乙類建筑丙類建筑平均壓應(yīng)力限值（MPa）101215性能參數(shù) 隔震層的等效水平剛度和等效粘滯阻尼比是兩個(gè)非常重要的參數(shù)，直接影響隔震的性能，需要合理對(duì)水平剛度和阻尼比進(jìn)行配置。隔震層等效水平剛度隔震層等效粘滯阻尼比基本周期（2.0T0）層間剪力隔震效果類場(chǎng)地：3.

7、0s 類場(chǎng)地：2.0s4.0s類場(chǎng)地：1.5s或4.0s5.0s類場(chǎng)地：2.0s或4.0s隔震層位移地震影響支座適用條件隔震支座剪切變形多遇地震所有支座50%罕遇地震d600mm不小于250%d600mm100%表2 隔震層設(shè)計(jì)參數(shù)由試驗(yàn)確定時(shí)的工況設(shè)計(jì)2. 隔震控制驗(yàn)算（1） 驗(yàn)算方法：時(shí)程分析法（一般）/反應(yīng)譜法（簡單規(guī)則結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)分析軟件： etabs、sap2000、ansys、midas。地震波的選?。喊唇ㄖ?chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于二組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線。 要求：與振型反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線統(tǒng)計(jì)意義上相符。 含義：彈性時(shí)程分析時(shí)，每條時(shí)程曲

8、線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%；多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%。 地震影響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地震波加速度時(shí)程最大值的采用表3 時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程曲線的最大值（cm/s2）隔震層布置、設(shè)計(jì)不滿足下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震構(gòu)造設(shè)計(jì) 滿足隔震控制驗(yàn)算（2） 驗(yàn)算內(nèi)容 罕遇地震作用隔震層水平位移、支座拉應(yīng)力、支座豎向承載力、結(jié)構(gòu)層間位移抗風(fēng)驗(yàn)算多遇地震作用水平向減震系數(shù)、支座壓應(yīng)力、層間位移多遇地震作用下的驗(yàn)算關(guān)鍵參數(shù)：水平向減震系數(shù)、

9、支座壓應(yīng)力、層間位移。 水平向減震系數(shù)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)隔震與非隔震兩種情況下各層層間剪力的最大比值，按表4確定。水平向減震系數(shù)層間剪力最大比值/0.7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減震效果降低0.5度降低1.0度降低1.5度降低2.0度表4 水平向減震系數(shù)的比值劃分罕遇地震作用下的驗(yàn)算支座水平位移:不宜超過該支座橡膠直徑的0.55倍和支座橡膠總厚度3.0倍二者中的較小值。支座拉應(yīng)力：不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力（抗震規(guī)范），最大不超過1.5MPa（隔震規(guī)程）。支座豎向承載力：不宜超過30MPa（規(guī)程和國外要求）。結(jié)構(gòu)層間位移：建議控制在規(guī)范彈塑性允許位移的1/2。隔震層抗風(fēng)驗(yàn)算 隔震層的設(shè)計(jì)要求具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載以及小地震的作用下產(chǎn)生的位移。其應(yīng)按下式要求進(jìn)行驗(yàn)算：VRW 抗風(fēng)裝置的水平承載力設(shè)計(jì)值； 風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，采用1.4；VWK 風(fēng)荷載作用下隔震層的水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值。隔震支座的彈性恢復(fù)力應(yīng)符合下列要求:K100tr1.