隔震结构及减震结构及传统结构抗震设计(完全版)
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据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。隔震层在罕遇地震下应保持稳 定，不宜出现不可恢复的变形。隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。 • 3.隔震层上部重力设计 • 上部总重力为如表10.3所示。 • 10.6.3 隔震支座的选型和布置 • 确定目标水平向减震系数为0.50，进行上部结构的设计，并计算出每个支座上的轴向 力。根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此 确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图10.10所示，即各柱底部分别安置橡胶 支座）。
侧移刚度（KN/mm）
1
6095.78
678
2
6095.78
597
3
6095.78
597
4
5897.86
597
5
5600.45
597
• 10.6.2 初步设计 • 1.是否采用隔震方案 • (1)不隔震时，该建筑物的基本周期为0.45s，小于1.0s。 • (2)该建筑物总高度为18m，层数5层，符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。 • (3)建筑场地为Ⅱ类场地，无液化。 • (4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载未超过结构总重力的10%。 • 以上几条均满足规范中关于建筑物采用隔震方案的规定。 • 2.确定隔震层的位置 • 隔震层设在基础顶部，橡胶隔震支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根
Kh
53.504
由式(10.1)
2
T1 1
2 G 1.66s
0.05
Kh
g
eg
1
0.05 0.131
0.06 1.7eg
0.06 1.7 0.131
0.71
0.9 0.05 eg 0.9 0.05 0.131 0.83
0.5 5 设防烈度8度(0.15g)罕遇地震e下g
。
由式(10.1)
T1 2
G Khg
1.27S
5Tg
5 0.4 2.0s
。
2
1
0.05 eg 0.06 1.7eg
0.57
0.9 0.05 eg 0.78 0.5 5eg
由式(10.6)
Baidu Nhomakorabea
22(Tg /T1) (T0 /Tg )0.9 0.37 0.5
597
0.64
4
781.10
597
1.31
3
1195.20
597
2.00
2
1609.30
597
2.70
1
2023.40
597
3.00
由表10.6可知，上部结构满足抗震设计要求。
层高 (mm) 3600 3600 3600 3600 3600
Fi /kN
Vi /kN
380.45
380.45
400.65
10.6.4 水平向减震系数
的计算 多遇地震时，采用隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比。 由式(10.2)
Kh K j 2.092 44 92.048kN/ mm
由式(10.3)
eg
K j j 44 2.092 0.292 0.292
Kh
92.048
781.10
414.10
1195.20
414.10
1609.30
414.10
2023.40
3.上部结构层间位移角 表10.6 上部结构层间位移角
层间位移角
限值
1/5650 1/2752 1/1799 1/1336 1/1207
1/550
10.6.6 隔震层水平位移验算 罕遇地震时，采用隔震支座剪切变形不小于250%时的剪切刚度和等效粘滞阻尼比。
计算层间剪力标准值,其结果见表10.5。 表10.5 上部结构层间剪力标准值
层数
Gi / kN
Gi /kN
Fek /kN
5
5600.45
4
5897.86
3
6095.78
29785.65
2023.40
2
6095.78
1
6095.78
层数
Vi /KN
侧移刚度 （KN/mm）
层间位移 (mm)
5
380.45
• 根据现行《中小学建筑设计规范》、《混凝土结构设计规 范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》相 关规定对上部结构进行设计，其结构柱网布置如图10.9所 示，各层的重量及侧移刚度如表10.3所示。
图10.9 框架平面柱网布置图 表10.3 上部结构重量及侧移刚度
层号
重力荷载代表值(KN)
图10.10 隔震支座布置图
1.确定轴向力 竖向地震作用
Fevk vG
柱底轴力设计值
N 1.2 (恒载 0.5 活载）1.3 竖向地震作用 53608 .25kN
中柱柱底轴力
N中 1546 .39kN
边柱柱底轴力
N边 1134 .02kN
2.确定隔震支座类型及数目 中柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。 边柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。 其支座型号及参数如表10.4。
隔震结构与减震结构与传统结构抗 震设计
• 隔震案例 • 减震案例 • 隔震结构与减震结构的特点及与传统结构
抗震设计的区别
隔震结构的案例
• 10.6 隔震结构工程设计实例
• 10.6.1工程概况
• 某中学教学楼，地上5层，每层高度皆为3.6m，总高18m， 隔震支座设置于基础顶部。上部结构为全现浇钢筋混凝土 框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用肋梁式筏板基 础。丙类建筑，设防烈度8度，设计基本加速度0.15g，场 地类别Ⅱ类，地震分组第一组，不考虑近场影响。
1.计算隔震层偏心距e
本结构和隔震装置对称布置，偏心距e =0。
2.隔震层质心处的水平位移计算 根据场地条件，特征周期为
Tg 0.4s
。 由式(10.2)
Kh K j 1.216 44 53.504kN / mm 由式(10.3)
eg
K j j 441.216 0.131 0.131
即水平向减震系数满足预期效果。 10.6.5 上部结构计算 1.水平地震作用标准值
非隔震结构水平地震影响系数
0
Tg T1
2max
0.40 0.45
0.9
1.0
0.24
0.216
由式(10.8)
Fek 0Geq 0.37 0.216 25317 .8 2023 .4kN
0.5 5 0.131
侧移刚度（KN/mm）
1
6095.78
678
2
6095.78
597
3
6095.78
597
4
5897.86
597
5
5600.45
597
• 10.6.2 初步设计 • 1.是否采用隔震方案 • (1)不隔震时，该建筑物的基本周期为0.45s，小于1.0s。 • (2)该建筑物总高度为18m，层数5层，符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。 • (3)建筑场地为Ⅱ类场地，无液化。 • (4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载未超过结构总重力的10%。 • 以上几条均满足规范中关于建筑物采用隔震方案的规定。 • 2.确定隔震层的位置 • 隔震层设在基础顶部，橡胶隔震支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根
Kh
53.504
由式(10.1)
2
T1 1
2 G 1.66s
0.05
Kh
g
eg
1
0.05 0.131
0.06 1.7eg
0.06 1.7 0.131
0.71
0.9 0.05 eg 0.9 0.05 0.131 0.83
0.5 5 设防烈度8度(0.15g)罕遇地震e下g
。
由式(10.1)
T1 2
G Khg
1.27S
5Tg
5 0.4 2.0s
。
2
1
0.05 eg 0.06 1.7eg
0.57
0.9 0.05 eg 0.78 0.5 5eg
由式(10.6)
Baidu Nhomakorabea
22(Tg /T1) (T0 /Tg )0.9 0.37 0.5
597
0.64
4
781.10
597
1.31
3
1195.20
597
2.00
2
1609.30
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2.70
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3.00
由表10.6可知，上部结构满足抗震设计要求。
层高 (mm) 3600 3600 3600 3600 3600
Fi /kN
Vi /kN
380.45
380.45
400.65
10.6.4 水平向减震系数
的计算 多遇地震时，采用隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比。 由式(10.2)
Kh K j 2.092 44 92.048kN/ mm
由式(10.3)
eg
K j j 44 2.092 0.292 0.292
Kh
92.048
781.10
414.10
1195.20
414.10
1609.30
414.10
2023.40
3.上部结构层间位移角 表10.6 上部结构层间位移角
层间位移角
限值
1/5650 1/2752 1/1799 1/1336 1/1207
1/550
10.6.6 隔震层水平位移验算 罕遇地震时，采用隔震支座剪切变形不小于250%时的剪切刚度和等效粘滞阻尼比。
计算层间剪力标准值,其结果见表10.5。 表10.5 上部结构层间剪力标准值
层数
Gi / kN
Gi /kN
Fek /kN
5
5600.45
4
5897.86
3
6095.78
29785.65
2023.40
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6095.78
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6095.78
层数
Vi /KN
侧移刚度 （KN/mm）
层间位移 (mm)
5
380.45
• 根据现行《中小学建筑设计规范》、《混凝土结构设计规 范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》相 关规定对上部结构进行设计，其结构柱网布置如图10.9所 示，各层的重量及侧移刚度如表10.3所示。
图10.9 框架平面柱网布置图 表10.3 上部结构重量及侧移刚度
层号
重力荷载代表值(KN)
图10.10 隔震支座布置图
1.确定轴向力 竖向地震作用
Fevk vG
柱底轴力设计值
N 1.2 (恒载 0.5 活载）1.3 竖向地震作用 53608 .25kN
中柱柱底轴力
N中 1546 .39kN
边柱柱底轴力
N边 1134 .02kN
2.确定隔震支座类型及数目 中柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。 边柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。 其支座型号及参数如表10.4。
隔震结构与减震结构与传统结构抗 震设计
• 隔震案例 • 减震案例 • 隔震结构与减震结构的特点及与传统结构
抗震设计的区别
隔震结构的案例
• 10.6 隔震结构工程设计实例
• 10.6.1工程概况
• 某中学教学楼，地上5层，每层高度皆为3.6m，总高18m， 隔震支座设置于基础顶部。上部结构为全现浇钢筋混凝土 框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用肋梁式筏板基 础。丙类建筑，设防烈度8度，设计基本加速度0.15g，场 地类别Ⅱ类，地震分组第一组，不考虑近场影响。
1.计算隔震层偏心距e
本结构和隔震装置对称布置，偏心距e =0。
2.隔震层质心处的水平位移计算 根据场地条件，特征周期为
Tg 0.4s
。 由式(10.2)
Kh K j 1.216 44 53.504kN / mm 由式(10.3)
eg
K j j 441.216 0.131 0.131
即水平向减震系数满足预期效果。 10.6.5 上部结构计算 1.水平地震作用标准值
非隔震结构水平地震影响系数
0
Tg T1
2max
0.40 0.45
0.9
1.0
0.24
0.216
由式(10.8)
Fek 0Geq 0.37 0.216 25317 .8 2023 .4kN
0.5 5 0.131