大學課件-建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計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)隔震機理：將整個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?

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、雷達站、天文臺等重要結(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

容

許

拉

伸

應(yīng)

σ

n

≤

2MPaS1

=4tr

dnt

r橡膠墊的各項系數(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)變達到380~450%

，

r≤350%d34上下板面水平相對位移條

D

≤

件：

力：

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

Kh=Q1/D1

隔震剛度：以剪切應(yīng)變r=100%Q2

?Q1D2

?

D1Kh

=橡膠墊的各項系數(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?

設(shè)計方案

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

設(shè)防目標

采用隔震設(shè)計的房屋建筑，其抗震設(shè)防目標應(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算公式并通過對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個設(shè)防烈度的抗震安全儲備。豎向抗震措施不應(yīng)降低。?

隔震部件隔震部件的設(shè)計參數(shù)和耐久性應(yīng)由試驗確定隔震設(shè)計要點抗震規(guī)范對隔震設(shè)計提出了分部設(shè)計法和水

平減震系數(shù)的概念。（1）分部設(shè)計方法把整個隔震結(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

進行設(shè)計。（2）上部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用“水平向減震系數(shù)”設(shè)計上部結(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當結(jié)構(gòu)隔震后各層最大層間剪力與非隔震時

對應(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，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)的對應(yīng)關(guān)系上部結(jié)構(gòu)水平地震作用計算——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)防時的總水平地震作

用。?

ii）隔震后，地震時上部結(jié)構(gòu)基本處于平動

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)豎向地震作用計算9度和8度且水平向減震系數(shù)為0.25時，上

部結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向地震作用計算；8度且

水平向減震系數(shù)不大于0.5時，宜進行豎

向地震作用計算。豎向地震作用標準值FEVK，9度和8度時分別不應(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，按規(guī)范對常規(guī)結(jié)構(gòu)形式的計算公式計算其豎向地震作用標準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，當水平向

減震系數(shù)為0.75時不應(yīng)降低非隔震時的要

求；水平向減震系數(shù)不大于0.50時，可適當

降低抗震規(guī)范對非隔震建筑的要求，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)力求具有良好的對稱性，應(yīng)設(shè)置在受力較大的位置，間距不宜過大，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計算確定。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算

隔震支座應(yīng)進行豎向承載力驗算。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)計值不應(yīng)超過表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行分配。罕遇地震下隔震支座水平位移驗算ui

≤[ui]隔震層力學性能計算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)品標準；?

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；?

當隔震層置于地下室頂部時，隔震層以

下墻、柱的地震作用和抗震驗算，應(yīng)采

用罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、

水平力和力矩進行計算。?

地基基礎(chǔ)設(shè)計?

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?shù)慕Y(jié)構(gòu)隔震設(shè)計簡化計算?

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

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?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?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?shù)慕Y(jié)構(gòu)，罕遇地震下隔震層水平剪力計算

Vc

=

λsα1(ζ

eq)Guc

=

λsα1(ζ

eq)G/Kh簡化計算（續(xù)）?

砌體結(jié)構(gòu)進行豎向地震作用下的抗震驗算時，

砌體抗震抗剪強度的正應(yīng)力影響系數(shù)，宜按減