1、建筑結構隔震設計指導宋廷蘇、管慶松編寫云南震安減震技術有限公司二零一一年十二月一、前期咨詢？.-1-二、建筑結構隔震設計？.-2-1 建筑結構隔震設計流程？-2-2 初定隔震目標？-3-3 確定隔震層位置？-3-4 上部結構設計？-4-建筑結構隔震設計一般原4.1 則-4-結構模型底層柱下端改為較接約4.2 束-5-豎向地震作用考4.3 慮-6-最小層間剪4.4 力-11-底層柱彎矩放大系4.5 數-11-抗震措施4.6 -11-抗震構造措4.7 施-125 隔震層以下結構設計？.-13-6 基礎設計？.-13-三、隔震構造措施？.-13-四、鳴謝？.-13-五、參考資料和圖集？.-21-、前

2、期咨詢建筑結構隔震設計的前期咨詢，就是結合當地抗震設防烈度、場地類別、結構形式、高寬比以及是否有地下室等，評估該項目采用隔震技術的可行性和經濟性。當適合采用隔震技術時，確定隔震目標和隔震層位置，就前期結構設計要注意的問題以及隔震構造措施等提由相應的意見。通過咨詢，建筑、結構、水電氣等各個專業，就相關問題展開討論，避免前期方案設計、結構設計、隔震設計由現問題，從技術上提供支持，形成解決方案，指導設計，確保建筑上部結構的設計、隔震層設計、下部結構設計以及地基基礎設計能夠順利進行。1、隔震建筑的經濟性：采用隔震技術，增加了隔震支座費用、隔震構造措施費用，但減小了梁柱斷面，節約了鋼材和混凝土用量。根據

3、我公司大量工程經驗，對于高烈度區，采用隔震技術經濟性十分明顯，上部結構設計方案比較合理，一般能節約3%20%。2、結構的基本周期不宜太長，太長以后隔震效果不好，體型盡量規則、對稱。3、高層建筑一般會采用剪力墻結構、框剪結構或者框架結構，在開始定方案時，應注意結構的高寬比不宜過大，一般控制在3以內比較好，不宜超過4。4、隔震層宜設置為地下室（層數為1）,在設置地下室信息時，宜將地下室層數設置為1，但土層水平抗力系數的比例系數（M值）應該為0或者負數。5、采用隔震技術后，SATWE中的模型盡量避免由現拉力，如果很難避免，拉力不宜太大。6、高層多采用剪力墻結構，隔震層應做成轉換。隔震層的轉換柱網不宜

4、過密，過密導致支座布置密集，隔震層剛度大，減震效果不好。高層隔震建筑周邊剪力墻不宜過多，墻過多，周邊剛度大，容易產生拉力。7、剪力墻結構，轉換層易按照特殊構件“轉換梁”來指定，無須按照轉換層來定義。8、采用隔震技術后，SATWE中結構的剪重比依然要滿足原來非隔震建筑的剪重比的要求。9、隔震構造措施要滿足規范要求，隔震溝的處理可以參考標準圖集處理。二、建筑結構隔震設計J1建筑結構隔震設計流程.“J確定隔震目標隔震層位置上部結構設計質量周期ETABS模型驗證剪力未J-布置t隔震青:支座動水平向減震系數etabs中震時程分析位移、軸力驗算ETABS大震時程分析隔震分析報告下部結構設計隔震與審項目存檔

5、結束初定隔震目標建筑結構隔震設計的第一步就是初定隔震目標。如果當地的抗震設防烈度為9度（0.4g）,考慮到場地條件好（Tg小）、上部結構規則、質量和剛度分布均勻（包括平面和立面），可以初步確定上部結構水平地震作用按降低一度半考慮，隔震目標為降一度半，即上部結構設計時，水平地震作用要按照7度（0.15g）進行考慮。通常被大家稱之為，上部結構按照降低一度半設計。這里需要強調的是：一、當地的抗震設防烈度并沒有降低，僅僅水平地震作用降低；二、整個結構的抗震能力沒有降低，相反結構的抗震能力大大提高了；三、降低一度半也僅指降低水平地震作用，豎向地震作用仍保持不變，對于高烈度地區，與常規的建筑比豎向地震作用

6、增加。根據以往大量隔震工程項目經驗，場地條件較好，屬于I、n類場地，上部結構比較規則、質量和剛度分布均勻。層數6層及以下時，多采用框架結構，可以初步確定隔震目標為降低一度半；612層時，位于高烈度區，一般會采用框剪結構或者剪力墻結構，可以確定隔震目標降低一度或者一度以上，比如抗震設防烈度9度，采用隔震技術后多遇地震影響系數可由0.32降至0.14;對于1222層的隔震建筑，可以確定隔震目標降低一度。3確定隔震層位置對于沒有地下室的建筑，需要增加一層作為隔震層，這一層層高不宜太高，一般梁底到地面的凈高不應小于600mm,建議不小于800mm。這一要求主要是為了便于日后的隔震層維護和檢修。這樣這一

7、層的層高至少為“800+梁高”。對于有地下室的建筑，可以將隔震層設置在地下室這一層，隔震支座放置位置設置在地下室柱頂、柱中、柱底均可，可以根據地下室實際使用功能來選擇支座放置位置。對于地下室層高比較高的建筑，隔震層放置在地下室這一層，由于建筑抗震設計規范（GB50011-2010）12.2.9條第一款規定：隔震層支墩、支柱及相連構件，應采用隔震結構罕遇地震下隔震支座的豎向力、水平力和力矩進行承載力驗算。如果將隔震支座設置在柱頂，必然導致下支墩高度很高，計算長度很長，這樣導致下支墩很肥大，不利于地下室的使用。因此可以將下支墩做成牛腿，也可以在下支墩頂部設置拉梁，還可以在下支墩頂部做一層梁板結構。

8、按照建筑抗震設計規范(GB50011-2010)12.2.8條規定：隔震支座的相關部位應采用現澆混凝土梁板結構，現澆板厚度不應小于160mm;隔震層頂部梁、板的剛度和承載力，宜大于一般樓蓋梁板的剛度和承載力。總之，隔震層的位置要根據具體工程具體分析，要結合結構形式、有無地下室、周邊環境來綜合確定。4上部結構設計依據隔震后的地震作用水平（如7度（0.15g）,進行上部結構設計。這里需要注意幾個問題。4.1 建筑結構隔震設計一般原則1）高層建筑多采用剪力墻結構，在開始定方案時，應注意結構的高寬比不宜過大，對于9度地區，一般控制在3以內比較好，不宜超過4o2）剪力墻結構，結構周邊剪力墻要盡量少布置，

9、盡量將剪力墻布置在結構內部，同時在satwe中驗算罕遇地震時，盡量避免結構由現拉力。3）剪力墻結構，隔震層應做成轉換，隔震層的轉換梁柱要盡量大，確保隔震層的剛度和承載力，宜大于一般樓蓋梁板的剛度和承載力。4）轉換層的柱子布置不宜過密，過密導致單個支座的壓力變小，在罕遇地震下，柱子容易由現拉應力，而建筑結構隔震設計中拉力需要盡量避免，如果不能避免，拉力應在規范允許1Mpa的范圍之內。5）建筑抗震設計規范（GB50011-2010）中已經取消了剪力墻結構支座布置間距2米的限制。由于經過十年的發展，隔震技術比較成熟，隔震產品比較穩定，并且大直徑的支座已經能夠順利生產，因此不再受到支座直徑小、性能不穩

10、定的限制。6）建筑抗震設計規范（GB50011-2010）中已經取消了“結構基本周期小于1.0s”的限制,但上部結構的基本周期不宜太長，太長之后，上部結構會比較柔，隔震經濟性效果不好。7）罕遇地震下，隔震支座不宜由現拉應力，當少數隔震支座由現拉應力時，其拉應力不應大于1MPa。8）罕遇地震下，隔震支座最大水平變位應小于其有效直徑的0.55倍和各橡膠層總厚度3倍二者的較小值。天然橡膠支座布置在中間，有鉛芯支座和天然支座混用，可以提高隔震效果。度接約束4.2結考慮腮仰職加限相大寸超卷土柱非常小,矩和扭矩的使模型結構的受力狀態與真實結構的受力狀培結構模型的底層柱改KPM比實現過程如下圖所示,再選“接

11、PM生成SATWE數據”料刪忤黑SATWE數據”窗口中，選接”4.3后,在SATWE數由曲閔，嫉L'隊選擇“特殊柱”，在彈曲的對話框中，選推“柱下端較alb建筑抗震層隔震因此，812.2.5分析與設度（0.2g）、8度（03g）和9度（0.4g）時分"反應小于隔震層以上結構總重力荷載代表值總信息”下選擇“計條第4款：9度時和8度且水平的20%、30%和40%KPM建筑抗震設計規范（GB50011-2010對于8度0.3時，應考慮豎向地震作用。對于9度區，保守考慮，依然要考慮豎向地震作用點擊SAT-8或SATWE,再選“接PM生成SATWE數據”，再點擊“應用選擇第一項1.向減

12、震系數不大于03許，隔震層以上結粉器由與啜曲地震作用計算。因此,時水平向減震系數大于.小4Q.3時，可以不考慮量向地震作用，當水平向減震系數不大于在“SATWE前處1SATWE-分析與設計參數補充定義faPttOMiATWik數據”窗口融計參數補充定義-總信息-“地震作用-7-SATWE-分析與設計參數補充定義-地震信息-選擇隔震以后的上部結構的地震動參數。如當地抗震設防烈度為9度，隔震后上部結構按7度（0.15g）來計算，參數設置如下這里需要注意：和豎向地震有關的參數不能降低如軸壓比仍需照當地設防烈度地震進行考慮。豎向地震作用調整以當地抗震設防烈度為面我們輸入的多遇地震水平影響系:效最大值是

13、豎向地震作用時，程序是按照隔震后上部結構按0.15g）來計算。由于前0.12(按照7度（0.15g）,因此，計算7度（0.15g）進行計算，而不是按照9度（0.4g）計算。所以，根據抗規我們要做兩項正作。第卜梅亞向地震作用一整9度（0.4g）;第、保證豎向地震作用標準值不小于總重力荷載代表值的40%。調整系數如下表1和表1,僅考慮豎向地震作用呵rEV1I隔震后上前結構設計采用卜度設防烈度o度卜'7.5度7度T9度4.455.934.45表2豎向地震作用和水平地震作用同時考慮rev隔震后上部結構設計采用烈度設防烈度8度9度1.78度7.5度7度2.281.7豎向地震作膽系粗隹導過程（以抗

14、震設防烈度為9度，影響系數降至1）豎向地震作用建筑抗震設計規范（GB50011-2010）第5.3.1條：0.14為例)FEvk1.5vmaxGeqja*s其中：vmax3.65max'Geq0.75G代表值2）隔震后地震作用計算根據隔震初步計算，初定隔震后的水平地震影響系數最大值max1=0.14；3）隔震調整系數確定建筑抗震設計規范（GB50011-2010）第12.2.1條：a40%（9度隔震結構豎向地震作用標準值不小于隔震層以上結構總重力荷載代表值的區），FEvk1.50.650.140.75G代表值=0.102375G代表值0.4G代表值不滿足規范要求，應取0.4G代表值。4

15、）截面抗震驗算荷載效應組合建筑抗震設計規范（GB50011-2010）第5.4.1條:泰地震作用分項系數,S=GSGE+地EE能+胤SEvk+wwSwj<J'1"I僅計地震作用L3I（kO僅計要向地量作用|aeJ1J|由計*水平與騏向地»!tWM圉|”>7廠I|i-,-m.->uh-afciBMBBaaBi.faX*P，'J.k&wdBf-iAi.同時計A水平與亶向地作用（曼向施H為主）0.5L3表中豎向地震作用分項系數乘以隔震調整系數后即為在軟件中荷載分項系數取值，即：a）當僅計算豎向地震作用時：Ev=1.3=5,0790.102

16、375b）當同時計算水平與豎向地震作用（水平地震為主）時：Ev=0，5=1,9540.102375PKPM實現過程如下。1）SATWE-分析與設計參數補充定義-荷載組合，然后勾選“采用自定義組合及工況”，再單擊“自定義”按鈕，設置見下圖2）在彈由的“況的豎向地震組合系向地震）工-10-4.4最小層間剪力最小層間剪力應滿足建筑抗震設計規范(GB50011-2010一)5.2.5.條，按本地區設防烈度的最小地震剪力系數的規定4.5 底層柱彎矩放大系數I對于隔震k層設框架結構底層柱不端彎矩版關系數:建筑抗震設計扯他(GR50011-2010)6.2.3結構，柱下端彎矩調整;應在隔震昂1面TT柱，*因

17、媒為了保證該屋柱的配網音算正確，應將隔置為地下室，在此條件中，計算該層柱子的配筋。憫震層用設ih'Ji或者負數，表明沒有地下置為地下室(層數為%),但宜將土層水平抗側亮系數白乳匕例系藪應該為0室無水平位移，沒有土體的嵌固作用。ii|j的油加卜4.6 抗震措施卜*JO*，-岬建筑抗震設計規范(GB50011-2010)12.2.7條附錄條文說明:的抗震措施可以適當降低，-般的橡膠支座以水平向減J蝴W/艮降低的要求不得超過-也對于不祠的加烈度見裝W川8所示：1隔震后上部結構0.40為界劃分,并明確表8水平向減震系數與后上部結構抗震措施所對應烈度的分檔本嶇*Bd度（酣悔機*腔度）水平向系*;

18、/K(k09(0.40g)8IQ.305】B(0.207(0,15g)&(ft30)8(0.20，)7<0.10g)7(01lv£)f10.WMB(k20j?)7(0«5r)i(aiog)|(0.QSk)4.7 抗震構造措施建筑抗震設計規范（GB50011-2010）3.3.3條：建筑場地為田、IV類時，對設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區，除本規范另有規定外，宜分別按抗震設防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）時各抗震設防類別建筑的要求采取抗震構造措施。這一點在PKPM實現：PM生成SATWE數據分析與設計參數補充定義地震信息抗震構造措施

19、的抗震等級曹綢憶出3m9fA"小一，寸itmn*孝的太：常新kndorttMMBttlit-RM)HKimuaflfultTKhlfnYM*4隔震層以下結構設計1)按照建筑抗震設計規范(GB50011-2010)12.2.9條第1、2款：隔震層支墩、支柱及相連構件，應采用隔震結構罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進行承載力驗算。2)隔震層以下的結構(包括地下室和隔震塔樓下的底盤)中直接支承隔震層以上結構的相關構件，應滿足嵌固剛度比和隔震后設防地震的抗震承載力要求，并按罕遇地震進行抗剪承載力驗算。隔震層以下地面以上的結構在罕遇地震下的層間位移角限值應滿足表12.2.9要求。3

20、)這里嵌固剛度比，對于基礎隔震無須考慮，對于層間隔震，即隔震層以下一層的層剛度比上隔震層以上一層的層剛度，大于2即滿足嵌固剛度比的要求。4)層間隔震建筑，隔震層以下結構宜采用ETABS整體建模分析，將隔震支座建入模型，計算分析來得到下部結構內力，以設計下部結構。層間隔震，整體建模得到內力，結果比較準確，由于PKPM無法準確隔震層的影響，避免了PKPM模型計算下部結構內力過大而造成浪費。6基礎設計按照建筑抗震設計規范(GB50011-2010)12.2.9條第3款：隔震建筑地基基礎的抗震驗算和地基處理仍應按本地區抗震設防烈度進行，甲、乙類建筑的抗液化措施應按提高一個液化等級確定，直至全部消除液化

21、沉陷。三、隔震構造措施隔震構造將影響建筑隔震效果的發揮，如隔震建筑周邊的隔震縫寬度不夠，或隔震縫中有障礙物，或隔震建筑四周有障礙物，地震來臨時，上部建筑的運動將受到阻礙，隔震效果將大打折扣。必須充分重視！隔震縫按照建筑抗震設計規范(GB50011-2010)12.2.7條規定：隔震結構應該采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發生大變形的構造措施。上部結構的周邊應設置豎向隔離縫，縫寬不宜小于隔震橡膠支座在罕遇地震下的最大水平位移的1.2倍且不宜小于200mm。對二二兩河鄰膈震結構，其縫寬取最大水平位移值之和，且不小于對干相鄰的高層隔震建筑，考慮到地震時上部結構頂部位移會大于因此隔震緝四整整白閭震縫的寬度加上防震縫的寬度,度建筑抗震設計托范;上部二口B50011-2010)6.1.4條有明確規定。可應設置完全貫通的水平隔離縫，縫高可取柔性材料填充人當量置水平1鬲固縫確有困難時，應設置可靠的水平滑移墊層。穿越隔震層白門坪、底梯平隔震縫至少留建筑，兩棟隔震縫、管線連接的做;隔震構造詳圖。.電梯、車道等部位，應防止可能的碰撞。400mmO震K&