浅析框架结构房屋的隔震设计

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建 筑 技 术
浅析框架结构房屋 的隔震设 计
周 厚 玲
（ 川 西 南广 厦 设 计 院 有 限公 司 ， 都 ６ ００ ） 四 成 １０ ０
摘 要 ： 文作 者根 据 《 筑抗震 设计 规 范｝Ｃ ５０ １ ２ １） 本 建 （ Ｂ ０ １— ０ ０的有 关规 定， ， 探讨 了框 架 结构房 屋 的 隔震 设 计方 法和 步骤 。 结合 工程 实 并 例 对 隔震技 术的设 计要 点 进行 了分 析 。 关键 词 ： 架结构 ； 框 隔震 设 计
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３ 架结 构 隔震算 例 ． 框
３１ 程概 况 ．． 工
Ｇ。
试 点建 筑为 一住 宅楼 ， 其工 程概 况如 下 ： ３１ ． 屋 结 构 型式 ： 筋 混凝 土框 架 结 ．１ ．房 钢 构（ 带 地下 室 ， 墙 为 ２ ０ ｍ厚 加气 混 凝土 不 外 ０ｍ 砌块 ， 内墙 为 １０ ２ｍｍ厚 加气 混凝 土 砌块 和 ６ ０ 厚轻 质 隔墙 ， 均用 Ｍ 混 合砂 浆砌 筑） ５ 。 ３１ ． 屋 建筑 平 面 图 见 图 １ 主要 数 据 ． ２房 ． ，
３ ．． 震波 的选 择 ．２ ４ 地 对 于框 架结 构 ，采用 时 程分 析法 进 行计 算 时 ，根据 对地 震波 的要求 ，选 取三 条 大震 波 ： ａｅ中 的 ８．，１ ，１ ｗｖ １ ８． ８． 三 条 小 震 波 ： １ ２ ３和
区选用 不 少于 二条 的实 际强 震记 录 和一 条人 工 模拟 的加 速度 时程 曲线 ，其平 均 地震 影 响 系数 曲线 应 与振 型分 解 反应 谱法 所 采用 的 地 组 为一 组 。 曲线 与规 范地 震影 响 线 曲线有 良好的 统计 意 ３ ． 步设 计 表 明 ， 建筑 符 合采 用 隔震 ．初 ２ 该 震影 响 系数 曲线 在 统计 意 义上 相 符 ；计算 结
中 图分类 号 ： ＴＵ３ ２ ５ １概 述 ． 文 献 标 识 码 ： Ａ
果 宜取 平 均值 ； 水 平 向减 震 系数 时 ， 震 结 方 案 的基本 要求 ， 求 隔 隔震层 设 在基 础上 部 ， 一 第 基 础隔 震技 术 是一 种 结构 抵 抗环 境荷 载 构 的层 间剪 力按 多遇 地震 作 用下 用 时程 分析 层 下部 。 （ 风 和地 震 等） 法 ， 统 的抗 震 结构 体 法计 算求 得 。水 平 向减震 系数应 根 据结 构 隔 如 的方 与传 ３ ． 支座 的选 型 、 置 由上部 结构 计 ．隔震 ３ 布 系相 比较 ， 方 法不 但 能保 护 建 筑 结构 ， 能 震 与非 隔震 两种 情况 下各 层 层 间剪力 的最 大 算 出每 个柱 下 的竖 向力 ，按 照 表 １ 于 丙类 该 还 关 保护 结 构 内部 的重要 设 备 在强 震 冲击 下免 遭 比值 ， 表 １ 定 。 按 确 建 筑 隔 震 支 座 平 均 压 应 力 限 值 小 于 等 于 破坏 ，其 抗 震设 计 的对 象也 从 整 体结 构转 变 １ＭＰ ａ的规定 （ 筑 为丙 类建 筑 ） 步 确定 ５ 本建 ， 初 为隔 震装 置 ，大 大简 化 了建 筑 结构 的设 计 与 出每个 柱 下支 座 的直 径 及数 量 ｆ 隔震 支座 的 施 工 ，降低 了建 设 投 资 ，具 有 广 阔的 应用 前 平 面布 置 图见图 １。 ）
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图 ２上 部 结 构 、 震 层 、 础 示 意 图 隔 基
： 对 于框 架结 构 ，其 隔震 体 系 的计算 简 图 见表 ２ 可采 用 剪切 型结 构模 型 ， 般 晴况 下 ， 用 一 宜采 时程 分 析法 进行 计 算 ；输 入地 震 波 的反 应谱 特性 和 数量 ，按 建 筑场 地 类别 和 特征 周 期分
基 本周 期 小 于 １ ｓ ． 的钢 筋混 凝土 框架 房屋 ； ０ ２１ ． 筑 场 地宜 为 Ｉ、 Ⅲ类 ， 应选 ．２ ．建 Ⅱ、 并 用 稳定 性较 好 的基 础类 型； ２１ ． 荷 载 和 其 他非 地 震 作 用 的 水平 ．３ 风 ． 荷 载标 准值 不宜 超 过结 构总 重力 的 １％。 ０ ２２ ． 隔震 支 座 的布置 与选 型 ． 时 ： 切 曩 和 效 阻 小 ５ 对 刚支 等 月 尼比 ０ 情 的 隔 度 七滞 不 于２％ 应剪 粘 ； ｊ ： ： ： ） 表３ 隔 震层 应设 置 在建 筑 上部 结 构与 基 础之 隔 震 层 以下 结 构 （ 括 地 下 室） 地 震作 包 的 ３ ， 的分 析方 法和 原则 间 ； 地下 室 的 建筑 ， 隔震 层应 设 置 在地 下 有 其 ４隔震 室 的顶 部与 上 部结 构 之 间 。橡 胶 隔震 支 座设 用 和抗 震验 算 ，应采 用 罕 遇地震 下 隔震 支 座 按 照对 建筑 结 构 隔震设 计 的计 算分 析 的 水 置 在受 力较 大 的位 置 ， 格 、 量和 分 布根 底部 的竖 向力 、 平力 和 弯矩进 行计 算 。 其规 数 具体 规 定 ，本 隔震体 系 的计 算 简 图采用 剪切 隔 震支 座 的水平 剪 力应 根据 隔 震层 在 罕 型结构 模 型 ， 抗震 设 防烈 度 ８ ， 据竖 向承载 力 、侧 向 刚度 和 阻尼 的要 求 通过 按 度 采用 时程 计算 确定 。 隔震 层在 罕 遇地震 下 应保 持稳 定 ， 遇地 震 下 的水平 剪力 按 各 隔震支 座 的水 平 刚 分 析法 对结 构 的隔震 和 不隔 震状 态进 行 对 比 当按扭 转 耦 联计 算 时 ， 尚应 计 及 隔震 分析 。 不宜 出现 不 可恢 复 的变 形 。 隔震 层橡 胶 支座 度分 配 ；
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范 》 ５１ 条 规定 的 非 隔震结 构 的水 平 最 大 第 ．４ ．
地 震影 响 系 数 ， 并用 此 时求 得 的地 震 作 用 按 各 层重 力分 配得 到各 层 的地震 作用 。 ３． ．隔震层 水 平位 移 的计 算 ６ 水 平 位移 验 算 （ 四个 角支 座 ） 取 由公式 （ １ ） 验 算 隔震 支座对 应 于罕 遇地 震 水平 剪力 的水 平 位移 。其 中 ： ｆｉ ｍ ｎ ０５ 倍 有 效 直 径 ， 座 橡 胶 总 ｕ］ ｉ｛ ． ＝ ５ 支 厚度的 ３ １ 倍
ｍｉ ｆ ．５ ￣ ０ ＝ ９５ ｎ Ｏ５ ４９ ２６ ．ｍｍ ， ３ ．３ ｘ３ ＝ １ ３９
４ １９ ０ ． ｍｍ｝２ ９５ ７ ＝ ６ ．ｍｍ
由时 程分 析法 计算 出罕遇 地 震 时 四个 角 隔震 支座 的水 平位 移 ｕ， 表 ５ 示 ｉ如 所 显然 ， ｘ方 向 最 不 利 支 座 为 轴 ①／ ｃ ｆＺ ５０ ５ ） Ｇ Ｙ ０ Ｖ Ａ ，其最 大位 移 是 ２５ ２ ｍ 小 ２ ． ５ ｍ， ３ 于 隔震 支座 的水 平位 移 限值 （ ９ ｒ ）ｙ ２ ． ｍ ； 方 ６５ ａ 向最不 利 支座 为 轴（ （ｚ ５ｏ ５ ） ｃＧ Ｙ ０ Ｖ Ａ 和轴 ⑨， ｃ 其 最 大 位 移是 ２ ５ ｍ 小 于 隔震 支 座 的 ， ３ ． ｍ， ６
景。
袁 １层 间剪 力最 大 比值 与 水平 向减震 系数
的 对 应 关 系
２ 架 结构 的隔震 设 计 的基 本 方 法 和 步 ． 框
骤
２１ 步设 计 ．初 ． 需 要 减小 地 震作 用 的钢 筋混 凝 土框 架 等 结 构类 型 的 房屋 ，采 用 隔震 设计 时 应符 合 下 列 各项 要求 ： ２１１ 构 体 型 基 本规 则 ， 隔震 时 可 在 ． ． ．结 不 两 个 主轴方 向分别 采 用底 部 剪力 法计 算 结构
ｌ ；
《 一
在 罕遇 地震 作用 下 ， 不宜 出现 拉应 力 。 ２ ．＿ 支座 的 布置应 遵循 下 述原 则 ．１ ２ 隔震 对 于框 架结 构 ， 隔震 垫 放 置在 柱下 即可 ， 可放 一个 或 二三 个组 合 。 ２ ．． 支座 的选 型 原则 为 ． ２隔震 ２ （ 隔震 支座 的类 型不 宜过 多 ； ａ ） ｆ ｄ上 部结 构计 算 出每 个 支座 上 的轴 力 ｂＪ ） 设计 值 ，对橡 胶 隔 震支 座竖 向平 均压 应力 限 值 的规定 ，确 定 出 每个 柱下 隔震 垫 的 数量 和 直径 。 ２ ． 算 水 平 减 震 系 数 Ｉ 对应 多 遇 地 震 ．计 ３ ｌ Ｊ ｆ 的情 况 ，即采 用 隔震 支 座剪 切变 形 为 ５ ％时 ０ 对 应 的水 平 刚度 和等 效粘 滞 阻尼 比１
义上 相符 。
ｗ ｖ 中 的 ８．，ｓ ，ｓ ，其 中第 ３条波 为 人 ａｅ ｓ ８． ８． １ ２ ３ 工 地震 波 ， 余 二条 为 天然 地震 波 ， 其 所选 地震 ３ ＿ 抗震 设 防烈 度 ： 。 ．３ １． ７度 波的 反应谱 曲线均 与 《 范》 规 中地震 影 响 曲线 ３ ．建 筑 场地 类 别 为 Ⅲ类 ， ．４ １． 设计 地 震 分 比较 靠近 ，可 实现 三 条波 的平 均地 震 影响 线
～ ．
２ ． 层水 平 位 移验 算 （ 应 罕 遇地 震 ｛ ． 隔震 ４ 对 ｉ ｒ ； 的情 况 ， 用 隔震 支座 剪切 变 形不 小 于 ２０ 采 ５％ 一 帆 时的 水平 刚度 和等 效粘 滞 阻尼 比１ 隔震 支座对 应 于 罕遇 地霉 ７平 萌 力的水平 位 ｋ 移， 应符 合 下列 要求 ： ， 图 １建 筑平 面及 隔震垫 布 置 图 式 中 ：ｉ 罕遇 地 震作 用 下 ， ｉ 隔 震 ｕ为 第 个 通过 反 复计算 ， 优选 取 三种 类 型 的隔 择 支 座 考虑 扭转 的水 平位 移 ；ｕ］ 『ｉ 为第 ｉ 隔 震 震 支 座 ： Ｙ５ ０ Ａ １ 个 ） Ｚ ６ ０ Ａｆ０ 个 ＧＺ ０ Ｖ５ ｆ０ ； Ｙ ０ Ｖ５ １ Ｇ 支 座 的水 平位 移 限值 ， 对橡 胶 隔震 支座 ， 应 个１Ｇ Ｙ ０ Ｖ Ａ ７ 。其 刚度 、 不 ； Ｚ ７ ０ ５ （ 个） 阻尼 比 、 数 总 超 过 该 支 座 有 效 直 径 的 ０ ５ 和 支 座 各 橡 及 橡胶 支座 的第 二形 状 系数 见表 ３ ． 倍 ５ 。 胶 总厚 度 ３ ． ０倍二 者 的较小 值 。 雌ｌ ｌ｝ 黜、 ｆ １ ， 删 脯．ｍ ∽ Ｉ 蕊 Ｉ 脱 ｆ 姆 髓 舶 、 ｝ 隔震支 座 的位移 可 用时程 分 析法求 出。 ２ ＿ 层 下 部结 构 验算 （ 应罕 遇 地 震 ．隔震 ５ 对 ： ： ‘ “