上海超高层大厦房屋建筑安装盆式橡胶支座消能隔震工法doc资料Word格式文档下载.docx

上海超高层大厦房屋建筑安装盆式橡胶支座消能隔震工法doc资料Word格式文档下载.docx

《上海超高层大厦房屋建筑安装盆式橡胶支座消能隔震工法doc资料Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海超高层大厦房屋建筑安装盆式橡胶支座消能隔震工法doc资料Word格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

由于长时间上部结构的活荷载的变化、夏热冬冷的温度变化和混凝土的徐变都会使混凝土梁柱节点处产生应力，通过盆式橡胶支座的滑移作用可以及时的释放掉各种因素造成的应力。

有利于结构的稳定。

2.3平衡不对称结构：

现在的建筑物的造型到了没有想不到只有做不到的年代，标志性建筑越来越高、造型各异，内部结构要设计得完全对称相当困难（例如高档大厦大堂需要较高的净空，部分楼板架空），但是超高层框筒结构的结构不对称会对建筑的安全使用提出了不可回避的问题。

因此盆式橡胶支座能够在一定的程度上解决由于框筒结构不对称产生的不利影响。

2.4解决墙柱梁节点位置钢筋穿插困难：

超高层建筑物中核心筒剪力墙、梁、板、柱交错的位置钢筋相当的密集，给钢筋师傅绑扎和直螺纹套接、浇注混凝土带来相当大的困难，甚至密不透光。

如果该处利用盆式橡胶支座不仅能达到消能隔震的作用，还能使得梁板的钢筋不用锚入墙柱结构中（橡胶支座的位置上部结构须和下部结构留足可滑移的空隙），适当减少节点的钢筋密度。

2.5承载力高、能360°

自由伸缩徐变：

盆式橡胶支座的结构是安置于密封钢盆中的橡胶块，在三向受力的情况下，而产生的反力，承受桥梁的垂直荷载，同时，利用橡胶的弹性，满足梁端的转动，通过焊接在上座板上的不锈钢板与聚四氟乙烯的自由滑移，完成桥梁上部构造的水平位移。

本系列产品具有结构合理，承载能力大，变形小，水平位移量大，转动灵活，并有良好的缓冲性能，是建筑连续式桥梁的最佳支座。

3、适用范围及施工准备

3.1适用的建筑

3.1.1重要的建筑：

一般为甲、乙类等特别重要的建筑。

3.1.2有特殊性使用要求的建筑：

1）地震时不能中断使用功能的建筑：

一般为首脑和指挥机关、消防、警察、医院建筑、信息系统、银行金融机构等。

2）地震时容易发生火灾、爆炸等次生灾害的建筑：

一般指加油站和存放有毒、爆炸等物品。

3）比较重要的人员密集的公共建筑：

一般为学校、医院病房楼、商场、办公楼等。

3.1.3有更高抗震要求的一般建筑

对于建筑有更高的抗震性能要求，以保证地震时生命财产的安全。

3.1.4现有结构的加固改造工程

对于原来不满足规范抗震性能要求的建筑或因加层和使用功能改变而抗震性能不能满足要求的既有建筑。

3.2施工准备

3.2.1材料及准备

水、商品混凝土、高性能钢材、钢筋连接接驳器、苯板、柔性材料、电焊机、布料机、经纬仪、水准仪、3m靠尺、5m及50m钢卷尺。

3.2.2作业条件：

现场施工盆式橡胶支座的楼层支模架、钢筋绑扎完成。

根据图纸位置放出盆式橡胶支座的具体定位。

4、工艺原理

该工法的基本设计原理：

隔震系统通过在下部结构和上部结构之间，设置一个专门的橡胶隔震支座，形成高度很低的柔性底层，称为隔震层。

通过隔震层的隔震和耗能元件，使下部结构和上部结构断开，延长上部结构的基本周期，从而避开地震的主频带范围，使上部结构与水平地面运动在相当程度上解除了耦联关系，同时利用隔震层的高阻尼特性，消耗输入地震动的能量，使传递到隔震结构上的地震作用进一步减小。

为了更好地了解盆式橡胶支座的结构及性能（如图4-1），利用ANSYS软件模拟实际情况，进行恰当的简化计算盆式橡胶及支承混凝土视为一个组合体系来分析。

但是，实际工程中，盆式橡胶支座支承混凝土之间是相互接触的，属于非线性行为。

为了更恰当地对支座承载的情况进行分析，在此采用非线性接触分析进行计算。

通过计算，一方面对支座的情况进行了较系统的分析，同时也对混凝土墩台的受力情况做了一系列的分析。

图4-1橡胶支座实物

4.1本工程盆式橡胶支座选择

办公塔楼结构体系为框架-核心筒梁板结构，由型钢混凝土柱/钢筋混凝土柱+钢筋混凝土梁、墙组成。

由于塔楼二层约3/4楼板缺失，不能在平面内对柱、墙提供必要的约束，故整体模型分析时忽略此层楼面体系对整体结构抗侧刚度之贡献，将首层及二层合建为1层（如图4.1-1）。

二层重量则作为竖向荷载作用于结构相应位置处。

因此此层楼面构件与竖向构件需要采用柔性连接。

图4.1-1二层平面图

在设计中选择了橡胶支座，橡胶支座作为连接上部结构和下部结构的重要结构部件，能将上部结构的反应力和变形（位移和转角）可靠的传递给下部结构，从而使结构的实际受力情况与计算的理论图式相符合。

选用橡胶支座的型式必须根据橡胶支座所承受力和变形的自由度来确定。

而且由于橡胶支座的位移和转角，将对橡胶支座产生附加反力，使橡胶支座反力的大小和作用方向发生相应的改变。

为此就需要选择合适类型的橡胶支座。

盆式橡胶支座的结构原理是安置于密封钢盆中的橡胶块，在三向受力的情况下，而产生的反力，承受垂直荷载，同时，利用橡胶的弹性，满足梁端的转动，通过焊接在上座板上的不锈钢板与聚四氟乙烯的自由滑移，完成上部构造的水平位移。

其结构合理，承载能力大，变形小，水平位移量大，转动灵活，并有良好的缓冲性能。

如图（4.1-2）

本工程选择了GPZ（II）系列盆式橡胶支座，其目前承载力为31个级别，位移形式可分为固定（GD）、单向活动（DX）和双向活动（SX）三种。

根据楼层重量选择了承载力0.8MN级别，根据结构形式选择了可双向活动，纵向位移100mm，横向位移40mm。

图4.1-2节点图

首先具有足够的承载能力，可以保证安全可靠的传递橡胶支座反力。

其次对变形（位移和转角）的约束较小，适应梁体自由伸缩及转动的需要。

4.2盆式橡胶支座有限元模型的建立

取支座的轴向1／2截面为对象，采用平面轴对称模型进行有限元建模和计算。

模型具体的相关参数：

泊松比取0.4998。

支座中钢盆采用PLAN42模拟，弹性模量E=2.05×

105MPa,泊松比v=0.3（如图4.2-1）。

其中支座承载形式为中心受压，采用竖向承载力为0.8KN，橡胶面板直径D=200mm，载荷大小为25MPa，橡胶面与钢盆以及钢盆底面与墩台之间

均采用接触单元连接，摩擦系数分别取为0.7和0.2。

建立支座有限元模型（如图4.2-2）。

图4.2-1盆式橡胶支座构造图

图4.2-2弹性支承下支座的有限元模型

4.3有限元计算结果分析

4.3.1支座位移情况分析

弹性支承下当支座在承受垂直载荷作用时，由于混凝土的弹性压缩，使支座发生了锅底状变形。

图4.3-1中的承压橡胶板在靠近中心部位的变形较大，而在其边缘与钢盆接触的地方变形较小，这是由于钢盆与橡胶板之间的约束引起的，与实际情况相符合。

4.3．2支座应力情况分析

从图4中可以看出，支座承压时在盆底产生较高的局部应力，该值大于相应吨位下的盆环应力，这与试验情况相一致。

试验表明，支座承压时最大应力出现在盆底，但是由于盆底处于三向应力状态，虽有较大的应力和变形，但仍未发生破坏。

图4.3-1弹性支承下支座的复合位移云图

图4.3-2弹性支承下支座的等效应力云图

4.3．3两种支承下支座几项重要数据对比分析

支座的最大位移值就等于钢盆中承压橡胶板的最大位移值，这主要是与橡胶板的泊松比接近0．5，在钢盆中处于三向应力状态下几乎是不可压缩的情况相关。

同时，支座的最大等效应力值与盆底的最大等效应力值相等，说明支座在中心受压时最大应力发生在盆底，这与试验情况相符。

另外，对比两种不同类型的支承形式可以发现，刚性支承时盆环上的最大等效应力与盆底的最大等效应力相差不大，但是弹性支承时盆环上的最大等效应力相比盆底的最大等效应力来说显得小许多，比刚性支承时盆环上的最大等效应力也要小。

这主要是由于支承混凝土的弹性压缩使支座发生锅底状变形，导致盆环受压产生预压应力抵消了部分盆环拉应力所引起的，对盆环的受力是有利的。

4.4计算模型需要符合以下规定:

1）对甲、乙类建筑，隔震体系的计算模型宜考虑结构杆件的空间分布、隔震支座的位置、隔震房屋的质量偏心、在两个水平方向的平移和扭转、隔震层的非线性阻尼特性以及荷载——位移关系特性，并有不少于两个不同力学模型的计算结构进行比较分析。

2）一般情况下，隔震体系的计算简图可采用剪切型结构模型；

当上部结构的质心与隔震层刚度中心不重合时应计入扭转变形的影响。

3）隔震层顶部的梁板结构，对钢筋混凝土结构应作为其上部结构的一部分进行计算和设计。

4.4.1隔震层和隔震支座的力学模型

1）采用等效线性化模型，当按扭转耦联计算时，加入隔震支座的扭转刚度计算。

2）对于隔震建筑的竖向震动、摇摆、翻转震动问题，考虑隔震支座的拉伸或上浮等变形。

3）一般而言，采用多遇地震作用下的时程分析法进行计算，砌体结构及基本周期与其相当的结构可按简化算法计算。

隔震层进行抗风验算。

计算公式如下：

——抗风装置的水平承载力设计值。

当抗风装置是隔震支座的组成部分时，取隔震支座的水平屈服荷载设计值；

当抗风装置单独设置时，取抗风装置的水平承载力，可按材料屈服强度设计值确定。

——风荷载分项系数，取1.4；

——风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值。

4.4.2隔震支座进行罕遇地震下的验算。

隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形。

隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力，如有拉应力，不应超过1.2MPa。

隔震支座对应于罕遇地震水平剪力的水平位移，应用下列公式验算：

式中：

——罕遇地震作用下，第i个隔震支座扭转的水平位移；

——第i个隔震支座的水平位移限值；

对橡胶隔震支座，不应超过该支座有效直径的0.55倍和支座各橡胶总厚度3.0倍二者的较小值；

——罕遇地震下隔震层质心或不考虑扭转的水平位移

——第i个隔震支座的扭转影响系数，应取考虑扭转和不考虑扭转时i支座计算位移的比值，当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心在两个主轴方向均无偏心时，边支座的扭转影响系数不应小于1.15。

隔震支座与上部结构、下部结构之间应设置可靠的连接部件。

隔震层连接部件（如隔震支座或抗风装置的上、下连接件，连接用预埋件等）应按罕遇地震作用进行强度验算。

隔震支座与上部结构、下部结构之间的联结螺栓和锚固钢筋，均必须在罕遇地震作用下对隔震支座在上下联结面的水平剪力、竖向力及其偏心距进行验算。

锚固钢筋的锚固长度宜大于20倍钢筋直径，且不小于250mm。

隔震层以上结构必要时需进行抗倾覆验算，并符合下列要求：

隔震房屋的高宽比超过《建筑抗震设计规范》GB50011相应规定时，应进行抗倾覆验算。

隔震房屋抗倾覆验算包括结构整体抗倾覆验算和隔震支座承载力验算。

进行结构