隔震結構設計計2主要內容1.隔震原理簡介2.抗震設計規范解讀3.隔震設計流程程4.隔震設計軟件件5.設計案例3隔震基本原理理結構自振周期期增加，加速速度反應減小小，位移反應應增大結構阻尼增加加，加速度反反應減小，位位移反應減小小4隔震基本原理理隔震建筑更適適宜建造在堅硬的場地地上隔震結構的設計計需要在減小小加速度響應應和增大位移移響應之間找找到最佳的平衡點，并考慮不同同場地作用的的影響。5相關規范建筑結構荷載載規范GB50009-2012混凝土結構設設計規范GB50010-2010建筑抗震設計計規范GB50011-2010建筑抗震設防防分類標注GB50223-2008橡膠支座第三三部分：建筑筑隔震橡膠支支座GB/T200688.3-2006建筑工程抗震震性態設計通通則（試用））CECS160:2004疊層橡橡膠支支座隔隔震技技術規規程CECS126:2001疊層橡橡膠支支座基基礎隔隔震建建筑構構造圖圖集DBJT25-99-2003建筑結結構隔隔震構構造詳詳圖03SG610-16抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計7抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計8抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計9抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計10抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計普通橡橡膠支支座徐徐變曲曲線徐變量量0.26%11抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計12抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計13抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計抗震設設計規規范（（01版）：：當隔隔震支支座直直徑較較大（（如600mm）時可可采用用剪切切變形形100%時的等等效剛剛度和和等效效粘滯滯阻尼尼比14抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計15抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計16抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計17抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計18抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計19抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計20抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計21抗震設設計規規范——隔震與與消能能減震震設計計22設計流流程結構初步設計隔震方案選定隔震性能分析下部結構設計基礎設計地震動動是否傳統抗抗震設設計方方法，，PKPM確定隔隔震支支座參參數，，布置置方案案，附附加阻阻尼器器等采用SAP2000、Etabs、Midas等軟件件，根根據上上部結結構和和隔震震層參參數，，進行行動力力分析析，驗驗證方方案是是否滿滿足預預期的的設計計要求求傳統抗抗震設設計方方法，，PKPM傳統抗抗震設設計方方法，，PKPM隔震目標根據建建筑功功能、、場地地條件件、經經濟性性等初初步確確定隔隔震目目標23隔震目目標確確定1）隔震震建筑筑的經濟性性：采用用隔震震技術術，增增加了了隔震震支座座費用用、隔隔震構構造措措施費費用，，但減減小了了梁柱柱斷面面，節節約了了鋼材材和混混凝土土用量量。根根據工工程經經驗，，對于于高烈烈度區區，采采用隔隔震技技術經經濟性性十分分明顯顯，上上部結結構設設計方方案比比較合合理，，一般般能節節約3%～20%。2）隔震震建筑筑的高效性性：當地地抗震震設防防烈度度較高高，場場地條條件好好、上上部結結構規規則、、質量量和剛剛度分分布均均勻（（包括括平面面和立立面）），可可以初初步確確定上上部結結構水水平地地震作作用按按降低低一度度半考考慮，，對應應水平平向減減震系系數。。3）隔震震結構構的可靠性性：隔震震建筑筑的設設防目目標一一般應應高于于非隔隔震建建筑。。通過過合理理的隔隔震設設計，，建筑筑的設設防目目標可可以達達到““小震震不壞壞、中中震不不壞或或輕微微破壞壞、大大震不不喪失失使用用功能能或可可修””，有有時甚甚至超超過此此目標標，實實現基基于性性能的的設計計思想想。24結構初初步設設計1）上部部結構構設計計根據據降低后后的水水平地地震影影響系系數計算2）國外外大量量實踐踐驗證證，隔隔震技技術對對與自自振周周期超超過1s的高層層結構構同樣樣適用用，故故2010版《抗規》取消了了2001版結構構周期期小于于1s的限制。。隔震建建筑結構構體型宜宜規則、對對稱。3）高層建建筑一般般會采用用剪力墻墻結構、、框剪結結構或者者框架結結構，在在開始定定方案時時，應注注意結構構的高寬比不宜過大大，一般般控制在在3以內比較較好，不宜超過過4。對高寬寬比大的的結構，，需進行行整體傾傾覆驗算算，防止止支座壓壓屈或出出現拉應應力超過過1MPa。高寬比比超過4，需要做做超限審審查。4）采用隔隔震技術術，上部部結構剪剪重比依依然要滿滿足本地地區設防防烈度的的最小剪重重比要求。5）建筑場場地宜為為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，并應應選用穩穩定性較較好的基基礎類型型。25隔震方案案——隔震層1）隔震層層層高：對于沒沒有地下下室的建建筑，需需要增加加一層作作為隔震震層，這這一層層層高不宜宜太高，，一般梁梁底到地地面的凈凈高不應應小于600mm，建議不小于800mm。這一要要求主要要是為了了便于日日后的隔隔震層維維護和檢檢修。2）隔震層層位置：基礎隔隔震，隔隔震層位位于地下下室頂部部或單獨獨設置隔隔震層；；柱頂隔隔震，隔隔震層布布置在一一層柱頂頂；層間間隔震3）特殊結結構如大大底盤多多塔結構構，其柱柱距較大大，為不不影響大大底盤層層的使用用功能，，可在上上部結構構與大底底盤層之之間，專專門設置置層高1.5m～2.0m的隔震層層。26隔震方案案——隔震支座座疊層橡膠膠支座（（天然、、鉛芯、、高阻尼尼）摩擦擺支支座彈性滑動動支座滾珠支座座27隔震方案案——支座布置置1）同一隔隔震層內內，各個個橡膠隔隔震支座座的豎向壓應應力宜均均勻，且豎向向平均應應力不應應超過丙丙類建筑筑的限值值15MPa。2）鉛芯隔震震支座盡盡可能布布置在周周邊，天然橡橡膠支座座布置在在中央3）支座布布置：一一柱一支支座，多多柱一支支座，墻墻下支座座4）下部結結構方案案：獨立立柱，柱柱加拉梁梁，柱加加短肢剪剪力墻5）《疊層橡膠膠支座隔隔震技術術規程》（CECS126:2001）：隔震震層總受受壓承載載力設計計值應大大于上部部結構總總重力代代表值的的1.1倍。每個個隔震支支座的受受壓承載載力設計計值應大大于上部部結構傳傳遞到隔隔震支座座的重力力代表值值。需要要考慮豎豎向地震震作用時時，上部部結構傳傳遞到隔隔震支座座的重力力代表值值，8度和9度時可分分別取上上部結構構重力代代表值的的20%和40%。6）《抗規》（GB50011-2010）平均壓壓應力設設計值應應按永久久荷載和和可變荷荷載的組組合，對對需驗算算傾覆的的結構應應包括水水平地震震作用效效應組合合；對需需要進行行豎向地地震作用用計算的的結構，，尚應包包括豎向向地震作作用效應應的組合合。28隔震設計計原結構隔震結構減震系數罕遇地震結構驗算隔震構造及連接滿足地震動隔震層大于假設設值遠小于假假設值不滿足滿足隔震分析報告假設一個個減震系系數進行行上部結結構設計計布置隔震震層，形形成隔震震結構時程分析析，得到到水平減減震系數數支座軸力力、剪力力、變形形驗算連接細部部設計形成分析析報告，，供其他他部分設設計參考考29隔震構造造——隔震層30隔震構造造——隔震層31隔震構造造——立管32隔震構造造——立管33隔震構造造——水平管34隔震構造造——水平管35隔震構造造——電纜、電電線36隔震設計計軟件總體上分分為兩類類：1）隔震支支座與上上部結構構同時分分析計算算，不需需要考慮慮“水平平向減震震系數””，如MIDAS2)上部結構構和隔震震層分開開設計，，先按隔隔震結構構進行動動力分析析，得到到“水平平向減震震系數””，再用用常用結結構分析析軟件進進行設計計。如Sap2000、Etabs等。37隔震設計計軟件——Sap2000通用結構構有限元元分析與與設計軟軟件SAP2000軟件具有有集成化化圖形用用戶界面面，豐富富的模板板供用戶戶高效、、準確地地建立有有限元分分析模型型。SAP2000軟件具有有框架單元元、索單元元、板單單元、殼單元、平面單單元、實實體單元元、連接單元元、鉸單元元等單元元，提供供線性和和非線性、靜力和和動力分析析，可以進進行靜力力分析、、振型分分析、反反應譜分分析、時程分析析、屈曲分分析、移移動荷載載分析、、穩態分分析、功功能譜密密度分析析、靜力力Pushover分析、施施工順序序加載分分析等.同時SAP2000是通用用有限限元分分析與與設計計軟件件，適適用于于橋梁梁、工工業建建筑、、輸電電塔、、設備備基礎礎、電電力設設施、、索膜膜結構構、運運動場場所、、演出出場所所等特特種結結構。。38隔震設設計軟軟件——橡膠隔隔震單單元有效剛剛度：：即隔隔震支支座的的等效效剛度度，可可用于于計算算自振振周期期剛度：：隔震震支座座初始始剛度度，抵抵抗風風荷載載39隔震設設計軟軟件——摩擦隔隔震單單元剪切變變形與與摩擦擦塑性性耦合合，具具有在在剪切切方向向上沿沿滑移移后的的滑移移后剛剛度，，在軸軸向上上具有有縫行行為，，對于于彎矩矩具有有線性性有效效剛度度40隔震設設計軟軟件——摩擦隔隔震單單元在剪切切自由由度上上具有有和摩摩擦擺擺隔震震類似似的行行為，，在軸軸向上上具有有縫與與鉤的的行為為，不不僅可可以受受拉也也可以以受壓壓，在在三個個彎矩矩變形形上也也具有有非線線性行行為41隔震設設計軟軟件——Sap200042隔震設設計軟軟件——Sap200043隔震設設計案案例——某變電電站工工程第一章章：工工程概概況1.1工程簡簡介1.2抗震設設防要要求1.3場地條條件1.4本報告告擬達達到目目的1.5分析計計算依依據第二章章：結結構分分析軟軟件及及分析析模型型2.1分析軟軟件2.2建模策策略2.3重力荷荷載輸輸入第三章章：隔隔震方方案分分析3.1隔震支支座的的平面面布置置及參參數3.3隔震結結構周周期3.4隔震分分析地地震波波3.5時程分分析結結果3.6水平向向減震震系數數確定定3.7結構隔隔震情情況下下支座座承載載力需需求3.8結構隔隔震情情況下下支座座變形形需求求3.9隔震連連接方方案結結論第四章章：隔隔震支支座連連接驗驗算與與初步步設計計4.1隔震層層豎向向承載載力驗驗算4.2隔震層層變形形能力力驗算算4.3隔震支支座水水平屈屈服荷荷載驗驗算4.4隔震支支座在在罕遇遇地震震下的的拉應應力驗驗算4.5隔震層層構造造要求求第五章章：附附錄附錄1加速度度、位位移時時程分分析結結果附錄2隔震結結構時時程分分析支支座內內力包包絡圖圖附錄3隔震結結構支支座內內力組組合44隔震設設計案案例——工程概概況1.1工程簡簡介本工程程為現現澆鋼鋼筋混混凝土土框架架結構構，地地上6層，建建筑物物高度度(室外地地面至至主要要屋面面板的的板頂頂)23.8m,采用層層間隔隔震方方案，，隔震層層設置置在一一層柱柱頂。1.2抗震設設防要要求按《建建筑抗抗震設設計規規范》》（GB50011-2010），該地區地地震基基本烈烈度為為8度，設設計基基本地地震加加速度度值為為0.20g。本工工程按按照抗抗震規規范設設防地地震加加速度度0.2g地區進進行設設計,小震、、中震震和大大震下下地面面加速速度峰峰值（（PGA）分別別為0.10g、0.20g和0.4g，相應應的結結構響響應加加速度度為0.16g、0.53g和0.90g。1.3場地條件本工程擬建建站址屬于于對建筑抗抗震一般地地段，地面面20m深度范圍內內場地土的的類型以中中軟土為主主，且覆蓋蓋層厚度大大于50m，建筑場地地類別劃分分為Ⅲ類，，設計地震震分組為第第二組。特特征周期，多遇地震震下，地地震影響系系數，罕遇地震震下，地震震影響系數數。1.4本報告擬達達到目的確定合理的的隔震層參參數，達到70%減震效果，并保證上上部結構與與支座的連連接安全性性。45隔震設計案案例——分析模型在隔震層的的設計中，，隔震支座座的選用必必須滿足規規范對面壓限值值的要求，因因此需要選選用足夠大大的隔震支支座。根據據計算得到到的支座的的豎向承載力力需求，本工程選選擇LRB500、LRB600、LRB800、LRB900、LRB1000、LRB1200五種支座，，隔震支座座的布置如如下圖所示，46隔震設計案案例——隔震周期采用隔震方方案后，一一階振型為為結構y向平動，二二階振型為為x向平動，三三階振型為為結構扭轉轉，一階周周期由原來來的0.64s延長為2.03s，延長到2倍以上振型周期（s）隔震前隔震后10.6394472.03212420.635662.02953330.5449681.77756340.1790310.30260750.1775820.29826660.1541150.26038370.1314970.14629180.1292140.14360590.1254410.133357100.124380.132709110.1208930.127875120.1204180.12758647隔震設計案案例——地震動選取取《建筑抗震設設計規范》（GB50011-2001）規定，采采用時程分分析法時，，應按建筑筑場地類別別和設計地地震分組選選用不少于于二組的實實際強震記記錄和一組組人工模擬擬的加速度度時程。本本工程選用用El-centro波、Taft波兩條強震震記錄和一一條人工模模擬地震動動。根據規規范5.1.2規定，遭遇遇偶遇地震震時，時程程分析時所所用地震動動加速度時時程最大值值為200gal，偏于安全全并保證與與反應譜的的一致性，，實際調幅幅達到240gal，調幅后的的時程曲線線如圖48隔震設計案案例——地震動選取取《建筑抗震設計計規范》（GB50011-2001）規定，當結結構采用三維維空間模型等等需要雙向地地震動（兩個個水平向）或或三向地震動動（兩個水平平向一個豎向向）輸入時，，其加速度最最大值通常按按1:0.85:0.65取值49隔震設計案例例——基底剪力時程程結果采用隔震可以以大幅度降低低基底剪力，，保證上部結結構安全50隔震設計案例例——水平減震系數數減震系數基底反力EL-Centro波人工波Taft波平均值中震非隔震結構最大值（kN）392462933530465734343545—隔震結構最大值(kN)5049557100806335805156—減震系數0.1290.2860.1690.194大震非隔震結構最大值（kN）784925865914971254949671—隔震結構最大值(kN)17328828207030919786449—減震系數0.2210.3500.1780.250按規范規定采采用設防地震震動即中震值值作為水平向向減震系數，，考慮足夠的的安全儲備，，水平向減震震系數取最大大值0.35。上部結構水水平地震作用用可以降低一一度按照抗震震設防烈度7度（0.10g）進行設計。。51隔震設計案例例——分析模型隔震支座通過過面壓控制，，通常控制在在6~8Mpa，本例中最大大面壓為9.8Mpa52隔震設計案例例——支座性能需求求隔震支座承載載力需求豎向最大承載力需求（kN）水平最大承載力需求（kN）LRB500976.8249.3LRB6002143.0457.0LRB8004327.5657.4LRB9005633.1705.4LRB10007539.5828.4LRB120011104.4828.5位置隔震支座最大水平位移(mm)位移限值（mm）ELNSHAEWTANS平均值LRB500172.4203.598.3158.1275LRB600166.7198.395.7153.6330LRB800166.1209.6101.3159.0440LRB900154.9198.795.8149.8495LRB1000166.3209.4101.2159.0549LRB1200165.6209.0101.0158.5660隔震支座變形形需求53隔震設計案例例——風荷載驗算54隔震設計案例例——風荷載驗算支座類型屈服力Qd（kN