4.1 建筑结构基础隔震.pdf

1、第四章基础隔震和消能减震第四章基础隔震和消能减震4.1 建筑结构基础隔震建筑结构基础隔震4.2 建筑结构消能减震建筑结构消能减震4.1 建筑结构基础隔震建筑结构基础隔震传统抗震：硬抗基础隔震：隔离能量传递消能减震：耗散能量、确保主体构件基础隔震机理：将整个建筑物或其局部楼层座落在隔震支座或隔震基础上，隔离和减轻地震能量向上部传递，从而达到减小结构的地震反应，提高建筑结构的抗震可靠性。传统抗震：硬抗基础隔震：隔离能量传递消能减震：耗散能量、确保主体构件基础隔震机理：将整个建筑物或其局部楼层座落在隔震支座或隔震基础上，隔离和减轻地震能量向上部传递，从而达到减小结构的地震反应，提高建筑结构的抗震可靠

2、性。基础隔震的特性基础隔震的特性 竖向承载特性竖向承载特性 水平隔震特性水平隔震特性 复位特性复位特性 阻尼消能特性阻尼消能特性 可靠性与耐久性基础隔震优越性可靠性与耐久性基础隔震优越性 减轻反应减轻反应 确保安全确保安全 降低造价降低造价 快速修复适用工程：地震区民用建筑、生命线工程、重要结构；内部有重要设备的建筑；桥梁、架空输水渠、雷达站、天文台等重要结构物快速修复适用工程：地震区民用建筑、生命线工程、重要结构；内部有重要设备的建筑；桥梁、架空输水渠、雷达站、天文台等重要结构物橡胶垫隔震装置橡胶垫隔震装置夹层橡胶垫夹层橡胶垫夹层钢板和橡胶垫紧密粘结以确保钢板对橡胶的变形约束；夹层钢板和橡胶

3、垫紧密粘结以确保钢板对橡胶的变形约束；设置铅芯或粘性材料芯或采用高阻尼的橡胶材料，使夹层橡胶垫具有足够的阻尼比；设置铅芯或粘性材料芯或采用高阻尼的橡胶材料，使夹层橡胶垫具有足够的阻尼比；设置侧向保护层，使橡胶垫具有更高的耐老化特性；设置侧向保护层，使橡胶垫具有更高的耐老化特性；有可靠的上下连接板，使橡胶垫与上下结构可靠连接有可靠的上下连接板，使橡胶垫与上下结构可靠连接橡胶垫的各项系数橡胶垫的各项系数S2=36rtddS401=15S1rntdS=2确保受压承载力和竖向刚度确保水平变形能力确保受压承载力和竖向刚度确保水平变形能力MPav15=MPav10=一般工程重要工程极限剪切应变达到一般工程

4、重要工程极限剪切应变达到380450%，r350%上下板面水平相对位移条件：上下板面水平相对位移条件：dD43MPan2设 计 容 许 拉 伸 应力：设 计 容 许 拉 伸 应力：橡胶垫的各项系数橡胶垫的各项系数水平刚度水平刚度小阻尼，以r=100%时的曲线，Kh=Q/D大阻尼，初始刚度：以剪切应变r5%，Kh=Q1/D1隔震刚度：以剪切应变r=100%1212DDQQKh=橡胶垫的各项系数橡胶垫的各项系数竖向刚度1212=PPKv22DKhc=阻尼比耐久性：50100年隔震结构的设计隔震结构的设计 设计方案建筑结构的隔震设计，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑

5、使用要求，与建筑抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后，确定其设计方案。设防目标采用隔震设计的房屋建筑，其抗震设防目标应高于抗震建筑。在水平地震方面，抗震规范给出隔震支座水平剪力计算公式并通过对支座水平位移的限制，保证了隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。竖向抗震措施不应降低。隔震部件隔震部件的设计参数和耐久性应由试验确定隔震设计要点抗震规范对隔震设计提出了分部设计法分部设计法和水平减震系数水平减震系数的概念。（1）分部设计方法把整个隔震结构体系分成上部结构、隔震层、隔震层以下结构和基础四部分，分别进行设计。（2）上部结构设计采用“水平向减震系数”设计上部结

6、构。当结构隔震后各层最大层间剪力与非隔震时对应层最大层间剪力的比值不大于表4-1中第一行各栏的数值时，可按该表确定水平向减震系数。7.0/)(maxi=表4-1 层间剪力最大比值与水平向减震系数的对应关系层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.25上部结构水平地震作用计算上部结构水平地震作用计算水平向减震系数应用 i）水平地震影响系数的最大值可取水平地震影响系数最大值（即非隔震时的值）和水平向减震系数的乘积。水平向减震系数不宜低于0.25，且隔震后结构的总水平地震作用不得低于非隔震6度设防时的总水平地震作用。ii）隔震后，地震时上部结构基本处于

7、平动状态。因此，上部结构水平地震作用沿高度可采用矩形分布。上部结构竖向地震作用计算上部结构竖向地震作用计算9度和8度且水平向减震系数为0.25时，上部结构应进行竖向地震作用计算；8度且水平向减震系数不大于0.5时，宜进行竖向地震作用计算。竖向地震作用标准值FEVK，9度和8度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%和40%。各楼层可视为质点，按规范对常规结构形式的计算公式计算其竖向地震作用标准值沿高度的分布隔震及其构造措施 隔震建筑应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的措施（P195）丙类建筑上部结构的抗震措施，当水平向减震系数为0.75时不应降低非隔震时的要求；水平向减震系数

8、不大于0.50时，可适当降低抗震规范对非隔震建筑的要求，但与抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低。隔震层布置隔震层位置宜设置在第一层以下部位。隔震层的平面布置应力求具有良好的对称性，应设置在受力较大的位置，间距不宜过大，其规格、数量和分布应根据竖向承载力、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。隔震支座竖向承载力验算隔震支座应进行竖向承载力验算。橡胶隔震支座平均压应力限值和拉应力规定是隔震层承载力设计的关键。抗震规范规定：隔震支座在永久荷载和可变荷载作用下组合的竖向平均压应力设计值不应超过表4

9、-3列出的限值。在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。隔震支座水平剪力计算隔震支座的水平剪力应根据隔震层在罕遇地震下的水平剪力按各隔震支座的水平刚度进行分配。罕遇地震下隔震支座水平位移验算iiuu 隔震层力学性能计算=jjKK=hjjeqKK/隔震部件的性能与构造连接 承载力、极限变形与耐久性能应符合建筑隔震橡胶支座产品标准；隔震层顶部应设置梁板式楼盖；隔震层连接可靠，便于维修；当隔震层置于地下室顶部时，隔震层以下墙、柱的地震作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行计算。地基基础设计砌体结构及与其基本周期相当的结构隔震设计简化计算 多层砌体结构水平向减震系数 与砌体结

10、构周期相当的结构水平向减震系数 砌体结构及与其基本周期相当的结构隔震后体系的基本周期 砌体结构及与其基本周期相当的结构，罕遇地震下隔震层水平剪力计算 砌体结构及与其基本周期相当的结构，罕遇地震下隔震层刚度中心处水平位移计算)/(212TTgm=9.0012)/()/(2ggTTTT=gKGTh/21=GVeqsc)(1=heqscKGu/)(1=简化计算（续）砌体结构进行竖向地震作用下的抗震验算时，砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数，宜按减去竖向地震作用等效后的平均压应力取值。砌体结构的隔震层顶部各纵、横梁均可按受均布荷载的单跨简支梁或多跨连续梁计算。均布荷载可按底部框架砖房的钢筋混凝土托梁的规定取值；当按连续梁算出的正弯矩小于单跨简支梁跨中弯矩的0.8倍时，应按0.8倍单跨简支梁跨中弯矩配筋。砌体结构的隔震措施（P200)