9-隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)手冊-1205

1、建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計指導(dǎo)宋廷蘇、管慶松編寫云南震安減震技術(shù)有限公司二零一一年十二月一、前期咨詢？.-1-二、建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計？.-2-1 建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計流程？-2-2 初定隔震目標(biāo)？-3-3 確定隔震層位置？-3-4 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計？-4-建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計一般原4.1 則-4-結(jié)構(gòu)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(shù)-11-抗震措施4.6 -11-抗震構(gòu)造措4.7 施-125 隔震層以下結(jié)構(gòu)設(shè)計？.-13-6 基礎(chǔ)設(shè)計？.-13-三、隔震構(gòu)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(jié)構(gòu)隔震設(shè)計的前期咨詢，就是結(jié)合當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度、場地類別、結(jié)構(gòu)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(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)適合采用隔震技術(shù)時，確定隔震目標(biāo)和隔震層位置，就前期結(jié)構(gòu)設(shè)計要注意的問題以及隔震構(gòu)造措施等提由相應(yīng)的意見。通過咨詢，建筑、結(jié)構(gòu)、水電氣等各個專業(yè)，就相關(guān)問題展開討論，避免前期方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、隔震設(shè)計由現(xiàn)問題，從技術(shù)上提供支持，形成解決方案，指導(dǎo)設(shè)計，確保建筑上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計、隔震層設(shè)計、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計以及地基基礎(chǔ)設(shè)計能夠順利進(jìn)行。1、隔震建筑的經(jīng)濟(jì)性：采用隔震技術(shù)，增加了隔震支座費用、隔震構(gòu)造措施費用，但減小了梁柱斷面，節(jié)約了鋼材和混凝土用量。根據(jù)

3、我公司大量工程經(jīng)驗，對于高烈度區(qū)，采用隔震技術(shù)經(jīng)濟(jì)性十分明顯，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計方案比較合理，一般能節(jié)約3%20%。2、結(jié)構(gòu)的基本周期不宜太長，太長以后隔震效果不好，體型盡量規(guī)則、對稱。3、高層建筑一般會采用剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)或者框架結(jié)構(gòu)，在開始定方案時，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的高寬比不宜過大，一般控制在3以內(nèi)比較好，不宜超過4。4、隔震層宜設(shè)置為地下室（層數(shù)為1）,在設(shè)置地下室信息時，宜將地下室層數(shù)設(shè)置為1，但土層水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)（M值）應(yīng)該為0或者負(fù)數(shù)。5、采用隔震技術(shù)后，SATWE中的模型盡量避免由現(xiàn)拉力，如果很難避免，拉力不宜太大。6、高層多采用剪力墻結(jié)構(gòu)，隔震層應(yīng)做成轉(zhuǎn)換。隔震層的轉(zhuǎn)換柱網(wǎng)不宜

4、過密，過密導(dǎo)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(chǎn)生拉力。7、剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層易按照特殊構(gòu)件“轉(zhuǎn)換梁”來指定，無須按照轉(zhuǎn)換層來定義。8、采用隔震技術(shù)后，SATWE中結(jié)構(gòu)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(gòu)造措施要滿足規(guī)范要求，隔震溝的處理可以參考標(biāo)準(zhǔn)圖集處理。二、建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計J1建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計流程.“J確定隔震目標(biāo)隔震層位置上部結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)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(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計隔震與審項目存檔

5、結(jié)束初定隔震目標(biāo)建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計的第一步就是初定隔震目標(biāo)。如果當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度為9度（0.4g）,考慮到場地條件好（Tg?。⑸喜拷Y(jié)構(gòu)規(guī)則、質(zhì)量和剛度分布均勻（包括平面和立面），可以初步確定上部結(jié)構(gòu)水平地震作用按降低一度半考慮，隔震目標(biāo)為降一度半，即上部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，水平地震作用要按照7度（0.15g）進(jìn)行考慮。通常被大家稱之為，上部結(jié)構(gòu)按照降低一度半設(shè)計。這里需要強(qiáng)調(diào)的是：一、當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度并沒有降低，僅僅水平地震作用降低；二、整個結(jié)構(gòu)的抗震能力沒有降低，相反結(jié)構(gòu)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(qū)，與常規(guī)的建筑比豎向地震作用

6、增加。根據(jù)以往大量隔震工程項目經(jīng)驗，場地條件較好，屬于I、n類場地，上部結(jié)構(gòu)比較規(guī)則、質(zhì)量和剛度分布均勻。層數(shù)6層及以下時，多采用框架結(jié)構(gòu)，可以初步確定隔震目標(biāo)為降低一度半；612層時，位于高烈度區(qū)，一般會采用框剪結(jié)構(gòu)或者剪力墻結(jié)構(gòu)，可以確定隔震目標(biāo)降低一度或者一度以上，比如抗震設(shè)防烈度9度，采用隔震技術(shù)后多遇地震影響系數(shù)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(biāo)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(yīng)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(hù)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(shè)置在地下室這一層，隔震支座放置位置設(shè)置在地下室柱頂、柱中、柱底均可，可以根據(jù)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(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）12.2.9條第一款規(guī)定：隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件，應(yīng)采用隔震結(jié)構(gòu)罕遇地震下隔震支座的豎向力、水平力和力矩進(jìn)行承載力驗算。如果將隔震支座設(shè)置在柱頂，必然導(dǎo)致下支墩高度很高，計算長度很長，這樣導(dǎo)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(shè)置拉梁，還可以在下支墩頂部做一層梁板結(jié)構(gòu)。

8、按照建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)12.2.8條規(guī)定：隔震支座的相關(guān)部位應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土梁板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆板厚度不應(yīng)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?？傊?，隔震層的位置要根據(jù)具體工程具體分析，要結(jié)合結(jié)構(gòu)形式、有無地下室、周邊環(huán)境來綜合確定。4上部結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)隔震后的地震作用水平（如7度（0.15g）,進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。這里需要注意幾個問題。4.1 建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計一般原則1）高層建筑多采用剪力墻結(jié)構(gòu)，在開始定方案時，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的高寬比不宜過大，對于9度地區(qū)，一般控制在3以內(nèi)比較好，不宜超過4o2）剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)周邊剪力墻要盡量少布置，

9、盡量將剪力墻布置在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，同時在satwe中驗算罕遇地震時，盡量避免結(jié)構(gòu)由現(xiàn)拉力。3）剪力墻結(jié)構(gòu)，隔震層應(yīng)做成轉(zhuǎn)換，隔震層的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換層的柱子布置不宜過密，過密導(dǎo)致單個支座的壓力變小，在罕遇地震下，柱子容易由現(xiàn)拉應(yīng)力，而建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計中拉力需要盡量避免，如果不能避免，拉力應(yīng)在規(guī)范允許1Mpa的范圍之內(nèi)。5）建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）中已經(jīng)取消了剪力墻結(jié)構(gòu)支座布置間距2米的限制。由于經(jīng)過十年的發(fā)展，隔震技術(shù)比較成熟，隔震產(chǎn)品比較穩(wěn)定，并且大直徑的支座已經(jīng)能夠順利生產(chǎn)，因此不再受到支座直徑小、性能不穩(wěn)

10、定的限制。6）建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）中已經(jīng)取消了“結(jié)構(gòu)基本周期小于1.0s”的限制,但上部結(jié)構(gòu)的基本周期不宜太長，太長之后，上部結(jié)構(gòu)會比較柔，隔震經(jīng)濟(jì)性效果不好。7）罕遇地震下，隔震支座不宜由現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)少數(shù)隔震支座由現(xiàn)拉應(yīng)力時，其拉應(yīng)力不應(yīng)大于1MPa。8）罕遇地震下，隔震支座最大水平變位應(yīng)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(jié)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(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與真實結(jié)構(gòu)的受力狀培結(jié)構(gòu)模型的底層柱改KPM比實現(xiàn)過程如下圖所示,再選“接

11、PM生成SATWE數(shù)據(jù)”料刪忤黑SATWE數(shù)據(jù)”窗口中，選接”4.3后,在SATWE數(shù)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(shè)度（0.2g）、8度（03g）和9度（0.4g）時分"反應(yīng)小于隔震層以上結(jié)構(gòu)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(shè)計規(guī)范（GB50011-2010對于8度0.3時，應(yīng)考慮豎向地震作用。對于9度區(qū)，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(shù)據(jù)”，再點擊“應(yīng)用選擇第一項1.向減

12、震系數(shù)不大于03許，隔震層以上結(jié)粉器由與啜曲地震作用計算。因此,時水平向減震系數(shù)大于.小4Q.3時，可以不考慮量向地震作用，當(dāng)水平向減震系數(shù)不大于在“SATWE前處1SATWE-分析與設(shè)計參數(shù)補(bǔ)充定義faPttOMiATWik數(shù)據(jù)”窗口融計參數(shù)補(bǔ)充定義-總信息-“地震作用-7-SATWE-分析與設(shè)計參數(shù)補(bǔ)充定義-地震信息-選擇隔震以后的上部結(jié)構(gòu)的地震動參數(shù)。如當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為9度，隔震后上部結(jié)構(gòu)按7度（0.15g）來計算，參數(shù)設(shè)置如下這里需要注意：和豎向地震有關(guān)的參數(shù)不能降低如軸壓比仍需照當(dāng)?shù)卦O(shè)防烈度地震進(jìn)行考慮。豎向地震作用調(diào)整以當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)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(jié)構(gòu)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(jìn)行計算，而不是按照9度（0.4g）計算。所以，根據(jù)抗規(guī)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(biāo)準(zhǔn)值不小于總重力荷載代表值的40%。調(diào)整系數(shù)如下表1和表1,僅考慮豎向地震作用呵rEV1I隔震后上前結(jié)構(gòu)設(shè)計采用卜度設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計采用烈度設(shè)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(dǎo)過程（以抗

14、震設(shè)防烈度為9度，影響系數(shù)降至1）豎向地震作用建筑抗震設(shè)計規(guī)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(jù)隔震初步計算，初定隔震后的水平地震影響系數(shù)最大值max1=0.14；3）隔震調(diào)整系數(shù)確定建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）第12.2.1條：a40%（9度隔震結(jié)構(gòu)豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值不小于隔震層以上結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值的區(qū)），F(xiàn)Evk1.50.650.140.75G代表值=0.102375G代表值0.4G代表值不滿足規(guī)范要求，應(yīng)取0.4G代表值。4

15、）截面抗震驗算荷載效應(yīng)組合建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）第5.4.1條:泰地震作用分項系數(shù),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(shù)乘以隔震調(diào)整系數(shù)后即為在軟件中荷載分項系數(shù)取值，即：a）當(dāng)僅計算豎向地震作用時：Ev=1.3=5,0790.102

16、375b）當(dāng)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(xiàn)過程如下。1）SATWE-分析與設(shè)計參數(shù)補(bǔ)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(shè)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(yīng)滿足建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010一)5.2.5.條，按本地區(qū)設(shè)防烈度的最小地震剪力系數(shù)的規(guī)定4.5 底層柱彎矩放大系數(shù)I對于隔震k層設(shè)框架結(jié)構(gòu)底層柱不端彎矩版關(guān)系數(shù):建筑抗震設(shè)計扯他(GR50011-2010)6.2.3結(jié)構(gòu)，柱下端彎矩調(diào)整;應(yīng)在隔震昂1面TT柱，*因

17、媒為了保證該屋柱的配網(wǎng)音算正確，應(yīng)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(shè)ih'Ji或者負(fù)數(shù)，表明沒有地下置為地下室(層數(shù)為%),但宜將土層水平抗側(cè)亮系數(shù)白乳匕例系藪應(yīng)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(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)12.2.7條附錄條文說明:的抗震措施可以適當(dāng)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(jié)構(gòu)0.40為界劃分,并明確表8水平向減震系數(shù)與后上部結(jié)構(gòu)抗震措施所對應(yīng)烈度的分檔本嶇*Bd度（酣悔機(jī)*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(gòu)造措施建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010）3.3.3條：建筑場地為田、IV類時，對設(shè)計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)，除本規(guī)范另有規(guī)定外，宜分別按抗震設(shè)防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）時各抗震設(shè)防類別建筑的要求采取抗震構(gòu)造措施。這一點在PKPM實現(xiàn)：PM生成SATWE數(shù)據(jù)分析與設(shè)計參數(shù)補(bǔ)充定義地震信息抗震構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計1)按照建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)12.2.9條第1、2款：隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件，應(yīng)采用隔震結(jié)構(gòu)罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進(jìn)行承載力驗算。2)隔震層以下的結(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件，應(yīng)滿足嵌固剛度比和隔震后設(shè)防地震的抗震承載力要求，并按罕遇地震進(jìn)行抗剪承載力驗算。隔震層以下地面以上的結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的層間位移角限值應(yīng)滿足表12.2.9要求。3

20、)這里嵌固剛度比，對于基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)內(nèi)力，以設(shè)計下部結(jié)構(gòu)。層間隔震，整體建模得到內(nèi)力，結(jié)果比較準(zhǔn)確，由于PKPM無法準(zhǔn)確隔震層的影響，避免了PKPM模型計算下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力過大而造成浪費。6基礎(chǔ)設(shè)計按照建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)12.2.9條第3款：隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗算和地基處理仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進(jìn)行，甲、乙類建筑的抗液化措施應(yīng)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(gòu)造措施隔震構(gòu)造將影響建筑隔震效果的發(fā)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(yùn)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(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)12.2.7條規(guī)定：隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)該采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發(fā)生大變形的構(gòu)造措施。上部結(jié)構(gòu)的周邊應(yīng)設(shè)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(shè)計托范;上部二口B50011-2010)6.1.4條有明確規(guī)定。可應(yīng)設(shè)置完全貫通的水平隔離縫，縫高可取柔性材料填充人當(dāng)量置水平1鬲固縫確有困難時，應(yīng)設(shè)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(gòu)造詳圖。.電梯、車道等部位，應(yīng)防止可能的碰撞。400mmO震K&