隔震结构设计

抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
3.75
disp disprecord
3.50
3.25
3.00
Disp(mm)
普通橡胶支座徐变曲线
2.75
徐变量0.26%
2.50 2.25
2.00
1.75
1.50 0 25 50 75 100 125 150 175 200
time(h)
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隔震结构设计
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主要内容
1. 隔震原理简介 2. 抗震设计规范解读 3. 隔震设计流程 4. 隔震设计软件 5. 设计案例
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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隔震方案——支座布置
1）同一隔震层内，各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀，且竖向平 均应力不应超过丙类建筑的限值15MPa。 2）铅芯隔震支座尽可能布置在周边，天然橡胶支座布置在中央 3）支座布置：一柱一支座，多柱一支座，墙下支座 4）下部结构方案：独立柱，柱加拉梁，柱加短肢剪力墙 5）《叠层橡胶支座隔震技术规程》（CECS 126:2001）：隔震层总受压 承载力设计值应大于上部结构总重力代表值的1.1倍。每个隔震支座的 受压承载力设计值应大于上部结构传递到隔震支座的重力代表值。需要 考虑竖向地震作用时，上部结构传递到隔震支座的重力代表值，8度和9 度时可分别取上部结构重力代表值的20%和40%。 6）《抗规》（GB50011-2010）平均压应力设计值应按永久荷载和可变 荷载的组合，对需验算倾覆的结构应包括水平地震作用效应组合；对需 要进行竖向地震作用计算的结构，尚应包括竖向地震作用效应的组合。
抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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隔震设计
原结构 远小于假设值
隔震层
隔震结构
地震动 大于假设值
不满足 减震系数
满足
罕遇地震结构验算
满足
隔震构造及连接
假设一个减震系数进行上部结构设计 布置隔震层，形成隔震结构 时程分析，得到水平减震系数 支座轴力、剪力、变形验算 连接细部设计
传统抗震设计方法，PKPM
基础设计
传统抗震设计方法，PKPM
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隔震目标确定
1）隔震建筑的经济性：采用隔震技术，增加了隔震支座费用、隔震构造 措施费用，但减小了梁柱断面，节约了钢材和混凝土用量。根据工程经 验，对于高烈度区，采用隔震技术经济性十分明显，上部结构设计方案 比较合理，一般能节约3%～20%。 2）隔震建筑的高效性：当地抗震设防烈度较高，场地条件好、上部结构 规则、质量和刚度分布均匀（包括平面和立面），可以初步确定上部结 构水平地震作用按降低一度半考虑，对应水平向减震系数。 3）隔震结构的可靠性：隔震建筑的设防目标一般应高于非隔震建筑。通 过合理的隔震设计，建筑的设防目标可以达到“小震不坏、中震不坏或 轻微破坏、大震不丧失使用功能或可修”，有时甚至超过此目标，实现 基于性能的设计思想。
相关规范
建筑结构荷载规范
GB50009-2012
混凝土结构设计规范
GB50010-2010
建筑抗震设计规范
GB50011-2010
建筑抗震设防分类标注
GB50223-2008
橡胶支座第三部分：建筑隔震橡胶支座 GB/T 200688.3-2006
建筑工程抗震性态设计通则（试用） CECS 160:2004
隔震基本原理
结构加速度 结构位移
阻 尼 比 5%
阻 尼 比 5%
阻 尼 比 15%
阻 尼 比 30% 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
自 振 周 期 T(s)
阻 尼 比 15%
阻 尼 比 30%
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
自 振 周 期 T(s)
结构自振周期增加，加速度反应减小，位移反应增大 结构阻尼增加，加速度反应减小，位移反应减小
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隔震基本原理
隔震建筑更适宜建造 在坚硬的场地上
隔震结构的设计需要在减小加速度响应和
增大位移响应之间找到最佳的平衡点，并考虑
不同场地作用的影响。
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隔震构造——立管
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隔震构造——水平管
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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结构初步设计
1）上部结构设计根据降低后的水平地震影响系数计算 2）国外大量实践验证，隔震技术对与自振周期超过1s的高层结构同样 适用，故 2010 版《抗规》取消了 2001 版结构周期小于 1s 的限制。 隔震建筑结构体型宜规则、对称。 3）高层建筑一般会采用剪力墙结构、框剪结构或者框架结构，在开始 定方案时，应注意结构的高宽比不宜过大，一般控制在 3 以内比较好 ，不宜超过 4。对高宽比大的结构，需进行整体倾覆验算，防止支座压 屈或出现拉应力超过 1MPa。高宽比超过 4，需要做超限审查。 4）采用隔震技术，上部结构剪重比依然要满足本地区设防烈度的最小 剪重比要求。 5）建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，并应选用稳定性较好的基础类型。
隔震构造——隔震层
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隔震构造——立管
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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设计流程
隔震目标
结构初步设计
隔震方案选定
否
地震动
隔震性能分析
是
下部结构设计
根据建筑功能、场地条件、经 济性等初步确定隔震目标 传统抗震设计方法，PKPM 确定隔震支座参数，布置方案 ，附加阻尼器等
采用SAP2000、Etabs、Midas等 软件，根据上部结构和隔震层 参数，进行动力分析，验证方 案是否满足预期的设计要求
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隔震方案——隔震层
1）隔震层层高：对于没有地下室的建筑，需要 增加一层作为隔震层，这一层层高不宜太高， 一般梁底到地面的净高不应小于 600mm，建议 不小于 800mm。这一要求主要是为了便于日后 的隔震层维护和检修。 2）隔震层位置：基础隔震，隔震层位于地下室 顶部或单独设置隔震层；柱顶隔震，隔震层布 置在一层柱顶；层间隔震 3）特殊结构如大底盘多塔结构，其柱距较大， 为不影响大底盘层的使用功能，可在上部结构 与大底盘层之间，专门设置层高 1.5m～2.0m 的隔震层。
隔震分析报告
形成分析报告，供其他部分
设计参考
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隔震构造——隔震层
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
抗震设计规范（01版）：当隔震支座直径较大 （如600mm）时可采用剪切变形100%时的等效刚 度和等效粘滞阻尼比
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计
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隔震方案——隔震支座
叠层橡胶支座（天然、铅芯、高阻尼 ）
摩擦摆支座
弹性滑动支座
滚珠支座
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叠层橡胶支座隔震技术规程
CECS 126:2001
叠层橡胶支座基础隔震建筑构造图集 DBJT 25-99-2003
建筑结构隔震构造详图
03SG610-1
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抗震设计规范——隔震与消能减震设计