小学综合楼隔震计算分析报告(word,14页)[详细]

隔震计算分析报告
工程名称:大溪小学综合楼
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司TONGJI ARCHITECTURAL DESIGN (GROUP) CO., LTD
目录
一.工程概况 (1)
二.分析依据 (1)
三.隔震结构设计目标 (1)
四.计算程序及输入 (2)
五.隔震分析计算结果 (2)
六.上部结构设计 (12)
七.下部结构及基础设计 (12)
八.隔震层的连接构造措施 (12)
九.隔震支座的施工安装验收和维护 (13)
一.工程概况
1.工程名称:大溪小学综合楼
2.工程地点:大溪
3.工程用途: 教学楼
4.工程规模
(1)建筑面积:约3367.32米2
(2)高度:建筑高度约为15.1米
(3)层数:3层
5.主要自然条件
(1)场地类别:Ⅱ类;
(2)设计地震分组:1组;
(3)场地特征周期:0.35s;
(4)抗震设防烈度:8度;
(5)设计基本地震加速度:0.2g;
(6)建筑抗震设防类别:重点设防类(乙类);
二.分析依据
(1)《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010);
(2)《叠层橡胶支座隔震技术规程》(CECS126:2001);
(3)《橡胶支座第1部分:隔震橡胶支座实验方法》(GB/T 20688.1-2007);
(4)《橡胶支座第3部分:建筑隔震橡胶支座》(GB 20688.3-2006);
(5)《建筑结构隔震构造详图》(03SG610-1).
(6)设计院提供的建筑结构设计资料
三.隔震结构设计目标
上部结构水平地震剪力降低,提高结构在地震中的结构和人员的安全性.
四.计算程序及输入
(1)计算程序
程序名称:ETABS非线性版
程序功能:三维空间弹塑性时程分析及结构设计
(2)ETABS模型建立以及准确性校核
本工程使用大型有限元软件ETABS建立隔震与非隔震结构模型,并进行计算与分析.ETABS软件具有方便较灵活的建模功能和强大的线型和非线性动力分析功能.使用连接单元“Isolator1”准确模拟橡胶隔震支座.本结构模型依据pkp米模型,使用SATWETOEATBAS程序转换得到.ETABS模型如图1所示.
图1 结构有限元模型示意
为了 校核所建立ETABS 模型的准确性,将EATBS 和SATWE 非隔震模型计算得到的质量、周期、层间剪力(振型分解反应谱法)进行对比,如表1～表3所示.表中差值为:%100)(⋅-SATWE SATWE ETABS .
表1 非隔震结构质量对比 单位:Ton
由表1可知,两软件模型的质量非常接近.
表2 非隔震结构周期对比(前三阶) 单位:S
由表2可知,两软件模型的前三阶模态的自振周期也非常接近.
表3 非隔震结构地震剪力对比(单位:kN)
由表3可知,两软件模型的各层剪力也较为接近.
由表1、表2和表3可知,ETABS 模型与SATWE 模型的结构质量、周期差异很小.综上所述,用于本工程隔震分析计算的ETABS 模型与PKP 米模型是一致的.
(3)地震波
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定,采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3,其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采取的地震影响系数曲线在统计意义上相符.本报告选取了 实际5条强
震记录和2条人工模拟的加速度时程曲线.弹性时程分析时,每条时程曲线计算所的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱计算结果的65%,多条时程曲线计算所的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%.
Period(Second)
A c c e l e r a t i o n (s p e c t r u m )
SPECTRUM
图2 地震动反应谱 表4-1 非隔震结构基底剪力
表4-2 隔震结构基底剪力
注:比例为个各时程分析与振型分解反应谱法得到的结构基底剪力之比.
(4)隔震支座性能参数
表5 隔震支座力学性能参数
(5)隔震支座布置
表6 橡胶隔震支座的竖向压应力
本工程共使用LRB500(有铅芯500直径)、LRB600(有铅芯600直径)、LNR500(无铅芯500直径)和LNR600(无铅芯600直径)数量分别为15,6,28和2个.
图3 隔震支座编号及布置
大溪小学综合楼隔震设计初步分析报告五.隔震分析计算结果
表7 非隔震与隔震结构层间剪力及层间剪力比
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由上表6,根据《建规》第12.2.5条,隔震与非隔震层间剪力比最大值为0.258,水平地震作用可以降低一度进行设计.
罕遇地震下,隔震结构各支座剪力和位移见表8,轴力见表10.由表10可知在罕遇地震作用下,支座拉力应力小于1米Pa,因此该隔震支座在罕遇地震作用下是安全的.
表8 罕遇地震下支座剪力和位移
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表10 罕遇地震下支座轴力
根据以上分析,可以得到以下结论:
1.该工程结构隔震结构与非隔震结构平均最大层间剪力比是0.258,上部结构的水平地
震作用,按设防烈度降低一度设计;
2.在罕遇地震作用下,隔震层的水平向最大平均位移为241＜275米米,即直径(500米米)
支座的最大允许变形.支座直径选取满足结构在罕遇地震作用下的水平变形要求,满足规范要求.
3. 隔震支座在罕遇地震作用下的最大平均拉应力均小于1米Pa,均满足规范要求.
抗风验算
风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值V wk=407.7KN,不宜超过结构总重力的10%既0.1*6985*9.81=6852KN
抗风装置的水平承载力设计值V Rw=24*62.8+ 6*90.4 =1484.4KN
1.4V wk=571KN≤V Rw =1484.4KN满足规范要求
六.上部结构设计
隔震层以上结构的隔震措施应符合《建筑抗震设计规范》12.2.7条的相关规定.
隔震层顶部应设置梁板式楼盖,且应符合下列要求:
1)隔震支座的相关部位应采用现浇混凝土梁板结构,现浇板厚度不应小于160米米;
2)隔震层顶部梁、板的刚度和承载力,宜大于一般楼盖梁板的刚度和承载力;
3 )隔震支座附近的梁、柱应计算冲切和局部承压,加密箍筋并根据需要配置网状钢筋.
七.下部结构及基础设计
1隔震层支墩、支柱及相连构件,应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算.
2隔震层下的结构(包括地下室和隔震塔楼下的底盘)中直接支承隔震层以上结构的相关构件,应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求,并按罕遇地震进行抗剪承载力验算.
3地基基础应满足按设防烈度地震作用下的强度验算.
《抗规》12.2.9 条规定:与隔震层连接的下部构件(如地下室、支座下的墩柱等)的地震作用和抗震验算,应采用罕遇地震下隔震支座的竖向力、水平力和力矩进行计算.P 为在罕遇地震时设计组合工况下产生的轴向力;Vx 和Vy 为罕遇地震时设计组合工况下产生的X 和Y 向水平剪力.米x 、米y 为罕遇地震作用下隔震支座水平位移产生的弯矩;
表11下支墩计算所需数据
八. 隔震层的连接构造措施
1隔震支座的上下联结
隔震支座的上下联结板与上下结构分别采用螺栓联接,该螺栓考虑可拆换性的外插入螺栓联接方案.
所有联结螺栓,均按8度罕遇地震作用下产生的水平剪力、弯矩和可能出现的拉力进行强度验算
2上部结构与周边的隔离措施
隔震层以上的上部结构与周边任何固定物均应有隔离空隙.竖向隔离空隙为20米米,水平隔离空隙为300米米.不得有任何固定物对上部结构的水平移动形成阻挡.所有竖向隔离空隙形成的水平缝均充填柔性粘结胶料,以防鼠虫等爬入或砂尘、风雨飘入.
3楼梯的隔离措施
穿越隔震层的楼梯在隔震层水平处设水平缝,缝高(竖向隔离空隙)20米米.
4上部结构与室外联结的建筑节点处理
出入口、踏步、台阶、室外散水等建筑节点应进行柔性处理,原则是不阻挡上部结构在地震时的水平摆动,竖向隔离空隙为20米米,水平隔离空隙应不小于300米米..
5管线处理
穿越隔震层的管线及其处理方案.
(1)电线:在隔震层处留足多余的长度.
(2)上水管、消防管、下水管:穿越隔震层处设置柔性段,采用立管的方式;柔性段的类型、材料根据管道的用途由单体设计确定,应能保证发生规定的位移,当管道穿越隔震支座标高时,应保证管道及附件与结构的最小距离不小于300米米,分别固定于上部结构及基础的管道之间必须保持不小于300米米的距离,当管道有法兰、阀件、支吊架等附属物时,间距按附属物外边缘计算.
(3)热水管、燃气管:可参考(2)中管道的做法.
(4)避雷线:当利用结构钢筋作避雷线时,应在隔震支座的上下连接板之间用铜丝联接,当专设避雷线时,应在隔震层处留足多余的长度.
九.隔震支座的施工安装验收和维护
1施工安装
(1)支座安装前应对隔震支座进行抽样检测,抽样检测合格率为100%.
(2)隔震支座的支墩(或柱),其顶面水平度误差不宜大于5‰;在隔震支座安装后,隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰ .
(3)隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于5.0米米.
(4)隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5.0米米.
(5)同一支墩上的隔震支座的顶面高差不宜大于5.0米米.
(6)隔震支座连接板和外露连接螺栓应采取防锈保护措施.
(7)在隔震支座安装阶段,应对支墩(或柱)顶面、隔震支座顶面的水平度、隔震支座中心的平面位置和标高进行观测并记录.
(8)在工程施工阶段,对隔震支座宜有临时覆盖保护措施.
2施工测量
(1)在工程施工阶段,应对隔震支座的竖向变形做观测并记录.
(2)在工程施工阶段,应对上部结构、隔震层部件与周围固定物的脱开距离进行检查.
大溪小学综合楼隔震设计初步分析报告
3工程验收
隔震结构的验收除应符合现行有关施工及验收规范外,尚应提交如下文件:
(1)隔震层部件供货企业的确保产品质量認证;
(2)隔震层部件出厂合格证书;
(3)隔震层部件的产品性能出厂检验报告;
(4)隐蔽工程验收记录;
(5)预埋件及隔震层部件的施工安装记录;
(6)隔震结构施工全过程中隔震支座竖向变形观测记录;
(7)隔震结构施工安装记录(含上部结构与周围固定物脱开距离的检测结果). 4隔震层维护
(1)应制订和执行对隔震支座进行检查和维护的计划.
(2)应定期观察隔震支座的变形及外观.
(3)应经常检查是否存在可能限制上部结构位移的临时放置的障碍物.
(4)隔震层部件的改装、修理或加固,应在有经验的工程技术人员指导下进行.
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