房屋隔震设计方法T,22

隔震结构设计方法主讲人：纪晗主要内容房屋隔震设计流程2房屋隔震设计要点1一、房屋隔震设计要点（1）隔震的基本要求通过隔震层的大变形来减少其上部结构的地震作用，从而减少地震破坏。（2）隔震设计需解决的主要问题隔震层的位置；隔震垫的数量、规格和布置；上部结构的水平向减震系数；隔震支座平均压应力验算；隔震层在罕遇地震下的承载力和变形控制；隔震层不隔离竖向地震作用的影响；隔震层构造设计。

非隔震建筑隔震建筑（3）隔震技术使用条件适用范围：可适用于各种用途的建筑，尤其对于不隔震时T0≤1.0s的建筑结构效果最佳，但对T0>1.0s效果也很好；建筑类型适用原因政府机关、消防、警务、医院及电信部门地震发生时，这些单位需具有指挥救灾的功能电脑中心、金融机构电脑资料的破坏会造成重大损失美术馆、博物馆、图书馆及历史性建筑具有重要的文化价值核电站、化学工厂、疾病预防中心及高科技机构防止危险品泄露或重要科研成果破坏生命线工程，如水、电、煤气等地震产生时，减少次生灾害，并保证能正常使用住宅楼保护人身及财产安全结构布置：体型基本规则，且抗震计算可采用底部剪力法的房屋。（防止隔震支座压屈或出现拉应力）结构总重：风荷载和其它非地震作用的水平荷载不宜超过结构的总重力的10%。（防止隔震支座出现拉应力）场地要求：我国大部分地区（第一组）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的设计特征周期均较小，故除Ⅳ类场地外均可建造隔震房屋。（软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的周期后将增大而不是减小结构的地震反应，墨西哥地震最为典型。）二、房屋隔震设计流程结构设计思想上部结构设计隔震层设计下部结构设计隔震构造设计不满足

满足隔震控制验算隔震设计结构设计思想

隔震设计目标：小震不坏，中震基本不修，大震不倒。上部结构设计

根据隔震设计后上部结构降低后的烈度，按常规抗震设计方法进行设计。下部结构设计

隔震层以下结构（包括地下室）的地震作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行计算。

结构设计思想上部结构设计隔震层设计下部结构设计隔震构造设计不满足

满足隔震控制验算隔震设计1.隔震层设计（1）隔震层布置

隔震层宜设置在结构第一层以下的部位。布置原则：隔震层可由隔震支座、阻尼装置和抗风装置组成。阻尼装置和抗风装置可与隔震支座合为一体，亦可单独设置，必要时可设置限位装置。隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合。（通过铅芯橡胶支座和普通橡胶支座的布置，调整隔震层刚度中心。）隔震支座的平面布置宜与上部结构和下部结构的竖向受力构件的平面位置相对应。（一柱一个或多个支座，墙下多个均匀分布。）同一房屋选用多种规格支座时，应注意充分发挥每个支座的承载力和水平变形能力。（变形能力由小直径支座控制，支座规格不宜相差太大）同一支撑处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距应大于安装操作所需要的空间要求。（便于检查、维修、更换）设置在隔震层的抗风装置宜对称、分散地布置在建筑物的周边和周边附近。（2）隔震支支座参参数选选择隔震支支座参参数隔震支支座直直径铅芯支支座和和普通通支座座A=N/σ先理论论计算算、厂厂家产产品目目录确确定，，而后后由试试验结结果验验证。。型号规规格性能参参数等效线线性分分析：：竖向刚刚度、、等效效水平平刚度度和等等效粘粘滞阻阻尼比比（反反应谱谱法））非线性性分析析：竖向刚刚度、、屈服服前刚刚度、、屈服服后刚刚度和和屈服服力（（时程程分析析）Kv拉=Kv压/10隔震支支座直直径在永久荷荷载和和可变变荷载载组合合效应应作用用下，支座的的竖向平平均压压应力力设计计值，，不应超超过下下表限限值。。（先先按非非隔震震结构构初步步计算算，而而后按按隔震震结构构分析析结果果验算算）表1橡胶隔隔震支支座平平均压压应力力限值值注：1.对需验验算倾倾覆的的结构构应包包括水水平地地震作作用效效应组组合；；对需需进行行竖向向地震震作用用计算算的结结构，，尚应应包括括竖向向地震震作用用效应应组合合。2.当橡胶胶支座座的第第二形形状系系数（（有效效直径径与各各橡胶胶层总总厚度度之比比）小小于5.0时应降降低平平均压压应力力限制制：小小于5不小于于4时降低低20%，小于于4不小于于3时降低低40%。3.外径小小于300mm的橡胶胶支座座，其其平均均压应应力限限制对对丙类类建筑筑为12MPa。建筑类别甲类建筑乙类建筑丙类建筑平均压应力限值（MPa）101215性能参参数隔震层层的等等效水水平刚刚度和和等效效粘滞滞阻尼尼比是是两个个非常常重要要的参参数，，直接接影响响隔震震的性性能，，需要要合理理对水水平刚刚度和和阻尼尼比进进行配配置。。隔震层层等效效水平平刚度度隔震层层等效效粘滞滞阻尼尼比基本周周期（>2.0T0）层间剪剪力隔震效效果Ⅰ类场地地：>3.0sⅡ类场地地：2.0s～4.0sⅢ类场地地：1.5s或4.0s～5.0sⅣ类场地地：2.0s或>4.0s隔震层层位移移地震影响支座适用条件隔震支座剪切变形多遇地震所有支座50%罕遇地震d<600mm不小于250%d≥600mm100%表2隔震层设设计参数数由试验验确定时时的工况况设计2.隔震控制制验算（1）验算算方法：：时程分分析法（（一般））/反应谱法法（简单单规则结结构）设计分析析软件：：etabs、sap2000、ansys、midas。。。地震波的的选取：：按建筑场场地类别别和设计计地震分分组选用用不少于二二组的实实际强震震记录和和一组人人工模拟拟的加速速度时程程曲线。要求：与振型反反应谱法法所采用用的地震震影响系系数曲线线统计意意义上相相符。含义：弹性时程程分析时时，每条条时程曲曲线计算算所得结结构底部部剪力不不应小于于振型分分解反应应谱法计计算结果果的65%；多条时时程曲线线计算所所得结构构底部剪剪力的平平均值不不应小于于振型分分解反应应谱法计计算结果果的80%。地震影响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地震波加加速度时时程最大大值的采采用表3时程分析析所用地地震加速速度时程程曲线的的最大值值（cm/s2）隔震层布布置、设设计不满足下部结构构设计隔震构造造设计满足隔震控制验算（2）验算算内容罕遇地震震作用隔震层水水平位移移、支座座拉应力力、支座竖向向承载力力、结构构层间位位移抗风验算算多遇地震震作用水平向减减震系数数、支座座压应力力、层间间位移多遇地震震作用下下的验算算关键参数数：水平向减减震系数数、支座压应应力、层间位移移。水平向减减震系数数应根据据结构隔震与非隔隔震两种种情况下各层层层间剪力的最大大比值，，按表4确定。水平向减减震系数数＝层间间剪力最最大比值值/0.7层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.25减震效果降低0.5度降低1.0度降低1.5度降低2.0度表4水平向减减震系数数的比值值划分罕遇地震震作用下下的验算算支座水平平位移:不宜超过过该支座座橡胶直直径的0.55倍和支座座橡胶总总厚度3.0倍二者中中的较小小值。支座拉应应力：不不宜出现现拉应力力（抗震震规范）），最大大不超过过1.5MPa（隔震规规程）。。支座竖向向承载力力：不宜宜超过30MPa（规程和和国外要要求）。。结构层间间位移：：建议控控制在规规范弹塑塑性允许许位移的的1/2。隔震层抗抗风验算算隔震层的的设计要要求具有有足够大大的初始始刚度，，以抵抗抗风荷载载以及小小地震的的作用下下产生的的位移。。其应按按下式要要求进行行验算：：VRW—抗风装置置的水平平承载力力设计值值；—风荷载分分项系数数，采用用1.4；VWK—风荷载作作用下隔隔震层的的水平剪剪力标准准值。隔震支座座的弹性性恢复力力应符合合下列要要求:K100tr≥1.4VRWK100—