最新隔震设计指导.docx

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最新隔震设计指导

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隔震设计指导

隔震结构设计要点及流程—-—西昌彩云府隔震项目总结

一、隔震目标：

仅隔离水平地震，不隔离竖向地震．

通常采用隔震设计后,水平地震作用可以降低半度、1度、1度半．

根据以往大量隔震工程项目经验，场地条件较好，属于ⅠⅡ类场地,上部结构比较规则、质量和刚度分布均匀。

层数6层及以下时，多采用框架结构，可以初步确定隔震目标为降低一度半;６~12层,位于高烈度区，一般会采用框剪结构或者剪力墙结构,可以初步确定隔震目标降低一度或者一度半以上;对于12~２2层的隔震建筑，可以确定隔震目标降低一度。

具体隔震目标需计算确定。

详下述。

二、隔震建筑要求：

建筑高宽比＜4;建筑场地宜为ⅠⅡⅢ类。

对于剪力墙结构,结构周边要尽量少布置剪力墙,尽量降剪力墙布置在结构内部。

三、嵌固端：

通常取隔震层下面一层顶板为嵌固端

四、隔震层设计：

1、隔震层层高：

一般隔震层梁底到地面的净高不应小于600，建议不小于800，因此层高至少为“梁高＋800＂。

2、隔震层位置:

A:

有地下室结构,通常设置在地下室顶部设置一个隔震层

B：

有人防要求的建筑,设在人防地下室上面一层

C:

大底盘多塔结构，设在大底盘层上面一层,即在上部结构与大底盘之间，专门设置隔震层。

3、隔震层结构体系：

隔震层顶部应设置现浇式梁板式楼盖,现浇板厚度不应小于１6０mm.

隔震层的刚度和承载力，宜大于一般楼盖梁板刚度和承载力。

隔震层可以做成转换结构,无需按照转换层定义,转换层柱子不宜布置过密,隔震层刚度大,减震效果不好，也会导致单个支座压力变小，在罕遇地震下，支座容易出现拉应力,而隔震结构应尽量避免出现拉力。

结构设计保证隔震层水平刚度远小于上层结构楼层水平刚度,并远小于隔震层以下结构水平刚度,隔震支座以上混凝土隔震支墩及其梁水平刚度远大于上层结构楼层水平刚度。

隔震层橡胶支座需具有整体复位功能。

3、隔震层结构抗震等级：

隔震层和隔震层下面一层抗震等级宜按照隔震前抗震等级。

4、隔震支座类型：

目前有铅锌和无铅锌支座,参考规程《叠层橡胶支座隔震技术规程》CＥCS12６-2００１及《橡胶支座—第三部分建筑隔震橡胶支座》GB206８8.3—2００6；区别就是铅芯层叠橡胶支座里面注入了铅芯,增加了支座的高阻尼性,铅芯产生的滞后阻尼的塑性变形还能吸收能量,并可通过橡胶提供水平恢复力,因此有铅锌隔震支座尽可能布置在周边，天然橡胶支座布置在中间。

5、隔震支座设计:

A：

同一隔震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀，竖向平均压力不应超过《抗规》表1２。

2.3要求；

b：

罕遇地震作用下，隔震支座不宜出现拉应力，当少数隔震支座出现拉应力时，其拉应力不应大于1MPａ;

c:

在罕遇地震作用下,隔震支座的水平位移限值不应超过其有效直径的0.５5倍和各橡胶层总厚度3倍二者的较小值;

6、竖向隔震缝设计:

《抗规》１2。

2。

7条规定：

隔震结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的下列措施:

1）上部结构的周边应设置竖向隔离缝，隔震缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1．2倍且不小于２00ｍｍ

2）对于相邻隔震结构,其隔震缝宽取罕遇地震下的最大水平位移之和且不小于４00ｍm.

3）对于相邻隔震建筑，考虑到地震时上部结构顶部位移会大于隔震层处位移，因此隔震缝要留出罕遇地震时隔震缝宽度＋防震缝的宽度才合适,防震缝的宽度见《抗规》6．１．4.

4）一般对于单栋隔震建筑，其周边水平隔震缝至少留300;对于两栋相邻的隔震建筑,两栋隔震建筑之间的隔震缝至少留６00mｍ。

隔震层处的管线均采用软连接。

6、上支蹲和下支蹲设计：

根据抗规１2.2.9,隔震层支蹲、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力计算.

抗震等级为一级

隔震支座下支墩顶部产生的弯矩:

Mx=Ｐ×Ｕx+Vｙ×ｈｂ,My＝Ｐ×Uｙ＋Vｘ×hｂ,用于支座连接件的承载力设计;隔震支座下支墩底部产生的弯矩:

Mｘ=Ｐ×Uｘ+Vy×（H+hb）,My=Ｐ×Uｙ+Ｖx×（H+hｂ），结合前面直接求得的轴力Ｎ、剪力Ｖｘ、剪力Vy,可以进行下支墩的设计;上支墩的设计内力求得，与下支墩类似。

Vx和Vy为罕遇地震时设计组合工况下产生的X和Y向水平剪力。

Ux、Uy为罕遇地震作用下隔震支座产生的水平位移；ｈb为隔震支座高度，H为隔震支墩的高度。

7、隔震层的抗风验算：

隔震层必须具备足够的屈服前刚度和屈服承载力,以满足风荷载和微振动的要求。

《叠层橡胶支座隔震技术规程》（CEＣS126:

２０01）4.3。

4条规定,抗风装置应按下式进行验算：

　　　　　　　　　,

即　　　≤4870KN（各铅芯支座的屈服力之和），满足要求。

式中：

　—-抗风装置的水平承载力设计值。

当不单独设抗风装置时,取隔震支座的屈服荷载设计值;——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.

８、其他隔震措施:

1）上部隔震结构与下部结构之间,应设置完全贯通的水平隔震缝,缝高20mｍ，并用柔性材料填充;当设置水平隔震缝确有困难时，应设置可靠的水平滑移垫层。

2）穿越隔震层的门廊、楼梯、电梯、车道等部位,应防止可能的碰撞.

五、隔震层以上结构设计:

　　　根据隔震后的地震作用水平进行上部结构设计。

1、隔震后地震作用的确定：

隔震后,隔震层以上结构的水平地震作用可根据水平向减震系数确定．

根据水平向减震系数确定，具体见《抗规》12.２。

５.确定。

根据经验，宏观的角度上,可以将隔震后结构的水平地震作用大致归纳为比非隔震时降低半度、一度、一度半。

见《抗规》1２。

2。

5条文说明。

同时根据《抗规》12.2.5,隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在６度设防时的总水平地震作用,并进行抗震验算。

2、隔震后抗震等级的确定:

以西昌彩云府项目为例：

西昌９（０.4g）,建筑高度5９。

６50m,丙类建筑,场地类别Ⅱ类，剪力墙结构。

建筑最大使用高度：

查表３。

３。

1-１，9度全部落地剪力墙结构最大适用高度６0ｍ,属于A级高度。

抗震等级:

根据《抗规》12。

2。

7（隔震层以上结构的抗震措施，当水平向减震系数大于0.4时，不应降低非隔震时的有关要求,当水平向减震系数不大于0。

4时,可适当降低本规范有关章节对非隔震建筑的要求，但烈度降低不得超过１度．但是对于抵抗竖向地震作用有关的抗震措施不应降低，比如轴压比。

）及《高规》3.9可以知道,抗震措施可以降低一度，即８（0。

2ｇ）来查表确定抗震等级.

即剪力墙抗震等级为二级,但是轴压比按照９（0。

４ｇ）控制,即轴压比按照一级确定.

3、竖向地震作用：

Ø计算隔震层以上结构竖向地震作用系数：

由于隔震支座不能隔离竖向地震作用,《抗规》1２．2．1条规定：

竖向地震作用标准值，8度（0.2g）、8度（０.3g）和９度（0．4g）时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的2０％、3０%和40％。

程度实现过程如下：

《抗规》12.2．5条规定:

9度和8度且水平减震系数不大于０。

３时,隔震层以上结构应该计算竖向地震作用。

隔震层以上结构竖向地震作用标准值计算时，各楼层可视为质点,按照《抗规》5。

３．1—2计算竖向地震作用标准值沿高度的分布。

以西昌彩云府9度（0.4ｇ）为例:

由于隔震后水平地震作用按照８度（0.2ｇ）计算，程序地震水平影响系数为0。

１6．

选择简化计算竖向地震作用,即《抗规》5。

3．１,计算竖向地震作用系数推导过程，即程序中修改竖向地震分项系数:

《抗规》５.3.1:

按照

计算，则

按照

计算，则

因此,竖向地震调整系数为：

0。

4／0。

1１７=3。

41８

竖向地震分项系数为:

当仅计算竖向地震作用时：

1。

3x3。

418=4．4５

　　　当同时计算水平和竖向地震作用时（水平地震为主）:

0。

5x3.４18＝1.71。

Ø计算基础结构竖向地震作用系数:

根据《抗规》12.2．9条：

隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按本地区抗震设防烈度进行,即9度（０。

4g）计算，程序按照9（０。

4ｇ）加速度0。

3２计算，但是根据《抗规》1２.2.１条规定：

竖向地震作用标准值，８度（０。

２g）、8度（0。

3ｇ）和9度（0．4g）时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%、3０％和40％。

故地震作用系数如下:

《抗规》５。

３。

1:

按照

计算，则

因此，竖向地震调整系数为:

0。

4/0.23４=１.７1

竖向地震分项系数为:

当仅计算竖向地震作用时：

１.3x1。

71=２。

223

　　　　　当同时计算水平和竖向地震作用时（水平地震为主）:

0。

５ｘ１.７1＝0。

８55。

4、剪重比：

根据《抗规》12．2.5，各楼层的水平地震剪力尚应复合《抗规》５。

２.5的对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定,对于西昌项目,为不小于9度剪重比的要求。

5、计算模型:

模型一（参下图）:

作用是计算隔震层及以上的配筋、参数的模型，及隔震分析;

主要参数:

●柱底铰接（隔震橡胶支座的抗扭刚度、抗弯刚度相对混凝土柱子非常小）

●楼板计算参数时采用刚性假定;计算配筋时非刚性，转换层均为弹性板6。

●地下室层数为０,嵌固端所在层ＹＪK为０,PKＰM为1；

●地震烈度９度（输8度也可以，但是剪重比需人为控制）,地震水平影响系数0。

１6;

●为保证竖向地震不折减，修改竖向地震荷载组合系数为:

4.44／1.7１；

●隔震层层高=转换梁高+3０0（隔震垫一半）；

●一层需设置转换层梁板及转换柱，抗震等级均为提高一级,转换层板厚１80ｍm

六、隔震层以下结构设计:

1、计算模型：

　　模型三（参下图）：

作用是计算隔震层以下配筋

●楼板为非刚性假定，隔震层楼板板厚１80ｍm，为弹性板６.

●无论ＰKPM还是YJK，地下室层数都为２

●顶板梁柱抗震等级均为一级，负一层梁相关范围为2级；

●地下室m值输入１０；

●支墩内力需输入大震情况下支座Ｎ,Mx，My;（根据抗规12.2。

9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,应满足隔震后设防地震的抗震承载力要求,并按照罕遇地震进行抗剪承载力验算），因此全部按照罕遇地震计算抗弯抗剪承载力偏安全。

2、隔震层以下地面以上的结构的层间位移角：

隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值满足《抗规》12。

2.９中表12．2。

9要求。

七、基础设计:

根据《抗规》12。

2．9条，隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍按照本地区抗震设防烈度进行,甲乙级建筑的抗液化措施应按提高一级液化等级确定,直至全部消除液化沉陷。

1、计算模型：

模型二（参下图）:

作用是计算基础和嵌固层刚度比;

主要参数:

●楼板为刚性假定，转换层均为弹性板６。

●地下室层数为2，嵌固端所在层ＹＪK为２,PKＰＭ为3;

●地震烈度９度，地震水平影响系数０.32;（主要是基础用）

●竖向地震按规范考虑修改组合系数;2.2２/0．8６

●隔震层层高输２000mm;

●地下室m值输入10;

●计算完成后手动计算嵌固端刚度比:

对于层间隔震,隔震层以下一层的层刚度/隔震层以上一层的剪切刚度比≥2（抗规12。

2。

９条隔震层以下结构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要求）

八、　抗风设计:

　根据《抗规》12.１.3,风荷载产生的水平力不宜超过结构总重力的10%

九、　　采取的加强和改进措施:

●由于本工程建筑高度都在5９.5ｍ左右，已接近《高层建筑混凝土结构技术规程》JGＪ3—２０10中对剪力墙结构体系的高限60m，且结构平面都有1~２项不规则项，我们考虑采取以下加强措施:

●一层转换梁及上支墩抗震等级由二级提高为一级,且需满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JＧＪ3-201０》中第十章第二节中对转换梁和转换柱的要求,必要时内部设置构造型钢,以提高转换梁的整体刚度和延性；

●隔震层及一层楼板厚设置为18０mm,配筋率不小于0。

2５%;

●一层剪力墙墙身分布钢筋配筋率不小于0。

3％;

●上肢墩底与下肢墩顶设置钢筋网片,提高局部承压能力；

●直接支撑隔震支座的地下室柱采用大震下的内力计算抗弯承载力和抗剪承载力;

●为提高主楼下部刚度,在主楼地下室内设置部分剪力墙，提高隔震支座下部的整体刚度。

十、隔震后楼梯和电梯设计：

采用隔震技术后,穿越隔震层的楼梯、电梯都必需采取特殊措施，保证隔震层以上在地震发生时可以自由移动，也要保证地震时楼梯电梯的损坏不至对人的生命安全造成影响，主要做法参考《建筑结构隔震构造详图》（03SG610-1）,本项目楼梯、电梯穿越隔震层的做法详下图：

十一、隔震层建筑、机电专业做法

采用隔震技术后,为保证隔震层以上在地震发生时可以自由移动,隔震层内的建筑隔墙,以及穿越隔震层的水管、机电管道等都需采取一定的措施，主要做法参考《建筑结构隔震构造详图》（0３ＳG61０-1），中相关做法：

十二、隔震设计