T隔震和消能減震設(shè)計

第12章隔震和消能減震設(shè)計2010年10月27日1隔震概述

適用范圍隔震層的位置

橡膠支座的分類

隔震設(shè)計的原則及要求隔震設(shè)計的一般步驟橡膠隔震支座的選型與檢測

隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析

隔震結(jié)構(gòu)分部設(shè)計方法

目錄23隔震結(jié)構(gòu)延長自振周期地震中以柔克剛

結(jié)構(gòu)反應(yīng)230%→40%4隔震結(jié)構(gòu)能量平衡地震中表現(xiàn)

隔震支座固定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)非線性,

變形分散

結(jié)構(gòu)彈性

結(jié)構(gòu)無變形

橡膠支座非線性

結(jié)構(gòu)變形集中隔震技術(shù)在各國的應(yīng)用5隔震概述

適用范圍隔震層的位置

橡膠支座的分類

隔震設(shè)計的原則及要求隔震設(shè)計的一般步驟橡膠隔震支座的選型與檢測

隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析

隔震結(jié)構(gòu)分部設(shè)計方法

目錄6適用范圍原3.8.1“隔震和消能…主要應(yīng)用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震設(shè)防烈度為8、9度的建筑”新3.8.1“…可用于對抗震安全性和使用功能有較高要求或?qū)ｉT要求的建筑”理由:原文引起歧義◆地震烈度不確定性◆僅適用特殊要求和高烈度◆欠考慮性能設(shè)計（12.1.6）7適用范圍新的改動：取消對隔震設(shè)計結(jié)構(gòu)類型限制廢除“結(jié)構(gòu)基本周期小于1.0s”,改為“結(jié)構(gòu)高寬比宜小于4

”理由1.高寬比較周期更能反映結(jié)構(gòu)的變形特點2.國內(nèi)外大量隔震建筑周期大于1s。3.國外成功經(jīng)驗8適用范圍按使用功能，隔震結(jié)構(gòu)可用于：

◆安全性要求較高的建筑:重要建筑,學(xué)校,銀行,保險,

首腦機關(guān),高檔住宅,安居工程

◆使用功能不能中斷的建筑:醫(yī)院,通訊,警察,消防,電力,

應(yīng)急指揮中心,以及放置貴重設(shè)備、物品的房屋

◆有珍貴物品的建筑或珍貴建筑:博物館,檔案館,文物館,

歷史建筑,紀(jì)念性建筑

◆已有建筑物的隔震加固。按場地類別，隔震結(jié)構(gòu)可用于：

◆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地

◆當(dāng)在Ⅳ類場地建造隔震房屋時，應(yīng)進(jìn)行專門研究和專門研究和審查9隔震概述

適用范圍隔震層的位置

橡膠支座的分類

隔震設(shè)計的原則及要求隔震設(shè)計的一般步驟橡膠隔震支座的選型與檢測

隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析

隔震結(jié)構(gòu)分部設(shè)計方法目錄10隔震層位置（1）基底隔震（有地下室））（2）首層隔震（無地下室））（3）層間隔震（豎向不規(guī)則則）2001版規(guī)范新規(guī)范新規(guī)范新規(guī)范（隔震層設(shè)置置在下部，對中中上部需專門研究）12結(jié)構(gòu)隔震層的的位置下沉型抬高型6種隔震方案3向地震輸入近100個試驗工況層間隔震技術(shù)術(shù)試驗研究(廣州大學(xué)抗抗震中心)13層間隔震：地震反應(yīng)降至至1/2～1/6,抗震安全性提提高2～6倍試驗研究:震動臺14基礎(chǔ)隔震我國第一棟橡橡膠隔震房屋屋(8層住宅）汕頭頭聯(lián)合國項目1989-199315基礎(chǔ)隔震太原市圖書書擋案館隔隔震樓(6層)1998隔震支座基底隔震16基礎(chǔ)隔震新疆烏魯木齊石石化廠區(qū)隔震住宅樓群（38棟，13萬m2）2000年,當(dāng)年年世世界界面面積積最最大大隔隔震震住住宅宅群群(基礎(chǔ)礎(chǔ)隔隔震震)1711stories（3storiesunderground）reinforcedconcreteframesandshearwallsBase-isolatedbuildingACentralGovernment(7Ministries)OfficeBuilding基礎(chǔ)礎(chǔ)隔隔震震北京京中中央央7個部部委委聯(lián)聯(lián)合合辦辦公公大大樓樓2004（隔隔震震大大樓樓））昆明明新新機機場場隔震震航航站站樓樓(北京京市市設(shè)設(shè)計計院院)KunminIsolationNewAirport(2007-2010)18FloorArea:500,000M2(DesignbyBeijingArchitecturalDesignInstitute)基礎(chǔ)礎(chǔ)隔隔震震:昆明明新新機機場場隔隔震震航航站站樓樓BaseIsolationKunminIsolationNewAirport(2007-2012)19BaseIsolationRubberBearings：隔震震支支座座1892RB（∮∮1000）油阻阻尼尼器器OilDampers：108OD（D=±±600mm,F=150T）20層間間隔隔震震:首層層頂頂隔隔震震首層層隔隔震震廣廣東東澄澄海海政政府府干干部部住住宅宅樓樓（（7層））HousesbuildingsinsouthernChina首層層隔隔震震21層間間隔隔震震:首層層頂頂隔隔震震首層隔隔震震廣州州市市地地震震監(jiān)監(jiān)測測指指揮揮中中心心2000年首層層隔隔震震22層間間隔隔震震:首層層頂頂隔隔震震汕頭頭博博物物館館1996年MuseuminShantouCity,southernChina首層層隔隔震震高層層建建筑筑首首層層頂頂隔隔震震23隔震震層層層間間隔隔震震技技術(shù)術(shù)大大底底盤盤多多塔塔樓樓地鐵鐵地面面交交通通樞樞紐紐中中心心平臺臺住住宅宅區(qū)區(qū)———北京京通通惠惠家家園園24整個個二二層層平平臺臺長長1300m寬250m難以以采采用用基基礎(chǔ)礎(chǔ)隔隔震震平臺臺上上建建17棟9層層層間間隔隔震震住住宅宅樓樓面面積積22.27萬平方方米米二層層平平臺臺隔震震層層大平平臺臺：：水水平平地地震震作作用用降降為為62％抗震震安安全全性性得得到到改改善善平臺臺住住宅宅區(qū)區(qū)工程程應(yīng)應(yīng)用用房屋(平臺上)：水平地震作作用降為23％提高安全性4倍25高層建筑中間層隔震震（16層舊房屋加固）26高層建筑中中間層隔震震效果房屋承載力包包絡(luò)線隔震前隔震后隔震概述適用范圍隔震層的位置置橡膠支座的分分類隔震設(shè)計的原原則及要求隔震設(shè)計的一一般步驟橡膠隔震支座座的選型與檢檢測隔震結(jié)構(gòu)抗震震計算分析隔震結(jié)構(gòu)分部部設(shè)計方法目錄錄2728隔震支座國際標(biāo)準(zhǔn)（2006）IsolationRubberBearing橡膠隔震支座座ISO22762-1TestingmethodISO22762-2IsolatorsforbridgesISO22762-3Isolatorsforbuildings編制：日本，，美國，中國主編（2001-2005)29隔震支座國家標(biāo)準(zhǔn)（2007）《建筑隔震橡膠膠支座》2000，建設(shè)部產(chǎn)品品標(biāo)準(zhǔn)JG118-2000《建筑與橋梁橡橡膠隔震支支座》2007國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20688-2007第一部分隔隔震橡膠支座座試驗方法法第一部分橋橋梁隔震橡橡膠支座第一部分建建筑隔震橡橡膠支座隔震支座分類彈性滑板支座座橡膠支座單獨使用或復(fù)合隔震應(yīng)用最廣、最最成熟30橡膠支座分類按材料分類橡膠隔震支座座(RB)：豎向支持能能力，水平恢恢復(fù)能力鉛芯橡膠隔震震支座(LRB)：具有豎向支支持能力，水水平恢復(fù)能力力及阻尼，可可單獨使用。。高阻尼橡膠隔隔震支座(HRB)：具有豎向支支持能力，水水平恢復(fù)能力力及阻尼，但但阻尼力略不不足，和其它它阻尼器配合合使用。31橡膠支座的分類II型按構(gòu)造分類III型I型I型32橡膠支座的分類按極限性能分分類類別支座極限剪應(yīng)變A≥350%B[300%-350%)C[250%-300%)D[200%-250%)E[150%-200%)F<150%33橡膠支座的分類按剪切性能的的允許偏差分分類類別單個試件測試值一批試件平均測試值S-A±15%±10%S-B±25%±20%3435中國已能提供供“質(zhì)量高，價格格適當(dāng)”的產(chǎn)品系列直徑:400-1300型號:有鉛（大阻尼尼）無鉛（小阻尼尼）性能:中柔性（中等等剛度）高柔性（低剛剛度）滿足需要，出口日本，俄俄羅斯等隔震概述適用范圍隔震層的位置置橡膠支座的分分類隔震設(shè)計的原原則及要求隔震設(shè)計的一一般步驟橡膠隔震支座座的選型與檢檢測隔震結(jié)構(gòu)抗震震計算分析隔震結(jié)構(gòu)分部部設(shè)計方法目錄錄36隔震設(shè)計的原則及要求1）設(shè)防目標(biāo)一般般應(yīng)高于非隔隔震建筑：通過合理設(shè)計計，設(shè)防目標(biāo)標(biāo)可達(dá)到“小震不壞、中中震不壞或輕輕微破壞壞，大震不喪喪失使用功能能或可修”，甚至超過此此目標(biāo)，實現(xiàn)基于性態(tài)態(tài)的設(shè)計思想想。2）體型型不規(guī)則則時,應(yīng)考慮慮扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)(扭轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)生在在隔震震層)：應(yīng)控制制隔震震器的的布置置，盡盡量使使隔震震后的的剛心心與結(jié)結(jié)構(gòu)的的質(zhì)心心重合合，偏心率率控制在在3％以下，，確保保隔震震層的的變形形能力力。3）適用用于高高寬比比小于于4的建筑筑：對高層層或高高寬比比較大大的建建筑采采用隔隔震技技術(shù)時時，應(yīng)應(yīng)考慮慮地震震荷載載作用用來驗驗算隔隔震支支座的的拉應(yīng)應(yīng)力，，控制拉拉應(yīng)力力在1Mpa以內(nèi)，，同時時驗算算結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗抗傾覆覆能力力，保保證結(jié)結(jié)構(gòu)的的穩(wěn)定定性，，防止止上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)與隔隔震層層之間間的提提離。。37隔震設(shè)計的原則及要求4）場地類類別一一般為為I,II,ⅢⅢ。5）應(yīng)對對非地地震的的水平平荷載載（如如風(fēng)荷荷載））加以以限制制：非地震震作用用的水水平荷荷載不不超過過結(jié)構(gòu)構(gòu)總重重力的的10％，保保證隔隔震建建筑的的舒適適性。。6）穿過過隔震震層的的設(shè)備配配管和電器器、通通信系系統(tǒng)的的配線，應(yīng)采采用柔性連連接等適應(yīng)應(yīng)隔震震層罕罕遇地地震水水平位位移的的措施施。7)采用鋼鋼筋或或鋼架架接地地的避雷設(shè)設(shè)備，應(yīng)設(shè)設(shè)置跨跨越隔隔震層層的接地配配線。38隔震概概述適用范范圍隔震層層的位位置橡膠支支座的的分類類隔震設(shè)設(shè)計的的原則則及要要求隔震設(shè)設(shè)計的的一般般步驟驟橡膠隔震支支座的選型型與檢測隔震結(jié)構(gòu)抗抗震計算分分析隔震結(jié)構(gòu)分分部設(shè)計方方法目錄錄39隔震設(shè)計的一般步驟隔震支座的選型和布置結(jié)構(gòu)體系計算,對比水平向減震系數(shù)計算罕遇地震下隔震層位移驗算上部結(jié)構(gòu)設(shè)計下部結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)造措施分部設(shè)計法40隔震概述適用范圍隔震層的位位置橡膠支座的的分類隔震設(shè)計的的原則及要要求隔震設(shè)計的的一般步驟驟橡膠隔震支支座的選型型與檢測隔震結(jié)構(gòu)抗抗震計算分分析隔震結(jié)構(gòu)分分部設(shè)計方方法目錄錄41橡膠隔震支座的選型橡膠隔震支支座平均壓壓應(yīng)力限值值建筑類別甲類建筑乙類建筑丙類建筑平均壓應(yīng)力（MPa）101215形狀系數(shù)當(dāng)?shù)诙螤顮钕禂?shù)S2小于5.0時應(yīng)降低平均均壓應(yīng)力限限值：小于5不小于4時降低20%，小于4不小于3時降低40%。42橡膠隔震支座的選型隔震支座在在表12.2.3所列壓力下下的極限水水平變位；；應(yīng)大于有有效直徑的的0.55倍和支座橡膠膠總厚度3倍二者的較大大值橡膠支座在在罕遇地震震的水平和和豎向地震震同時作用用下，拉應(yīng)力不應(yīng)大于1MPa經(jīng)歷相應(yīng)設(shè)設(shè)計基準(zhǔn)期期的耐久試試驗后，剛剛度、阻尼尼特性變化化不超過初初期值的±20%；徐變量不超過支座座橡膠總厚厚度的5%倍且小于10.0mm4344廢除:（12.2.8）“隔震墻下隔震支座的的間距不宜大于2.0m”理由:1.不利于大直徑隔震震支座的應(yīng)用，與與提高穩(wěn)定性要求不符符2.原條文會導(dǎo)導(dǎo)致隔震后后結(jié)構(gòu)剛度過大，影響隔震效果3.國內(nèi)外隔震震設(shè)計經(jīng)驗驗橡膠隔震支座的選型橡膠隔震支座的檢測型式檢驗和和出廠檢驗驗應(yīng)由第三方完成采用隨機抽樣方式確定檢檢測試件。。若有一件件抽樣的一一項性能不不合格，則則該次抽樣樣檢驗不合合格對一般建筑筑，每種規(guī)規(guī)格的產(chǎn)品品抽樣數(shù)量量應(yīng)不少于于總數(shù)的20%；若有不合合格，應(yīng)重重新抽取總總數(shù)的50%，若仍有不不合格，則則應(yīng)100%檢測一般情況下下，每項工工程抽樣總總數(shù)不少于于20件，每種規(guī)格格的產(chǎn)品抽抽樣數(shù)量不不少于4件45根據(jù)國標(biāo)《建筑筑隔震橡膠膠支座》GB20688.3-2006，應(yīng)對工程程中所用的的各種類型型和規(guī)格的的原型部件件進(jìn)行抽樣檢驗隔震概述適用范圍隔震層的位置置橡膠支座的分分類隔震設(shè)計的原原則及要求隔震設(shè)計的一一般步驟橡膠隔震支座座的選型隔震結(jié)構(gòu)抗震震計算分析隔震結(jié)構(gòu)分部部設(shè)計方法目錄錄46隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析計算模型輸入地震波的的選擇計算結(jié)果處理理計算分析的主主要內(nèi)容47對變形特征為為剪切型的結(jié)結(jié)構(gòu)可采用剪切模型；當(dāng)隔震層以上上結(jié)構(gòu)的質(zhì)心心與隔震層剛剛度中心不重重合時，應(yīng)計計入扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響；隔震層頂部的的梁板結(jié)構(gòu)，應(yīng)作為其上上部結(jié)構(gòu)的一一部分進(jìn)行計計算和設(shè)計48線彈性剛度陣陣滯變剛度陣Z（t)為表征結(jié)構(gòu)非非線性的滯變變層間位移列列向量隔震體系運動動方程49雙線性恢復(fù)力力模型隔震支座力學(xué)學(xué)模型(a)天然橡膠支座座(b)鉛芯阻尼器(c)隔震層50Bouc-Wen模型隔震支座力學(xué)學(xué)模型(a)模型分解示意意圖(b)力與位移骨架架曲線51隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析計算模型輸入地震波的的選擇計算結(jié)果處理理計算分析的主主要內(nèi)容52應(yīng)按建筑場地地類別和設(shè)計計地震分組選選用實際強震記錄錄和人工模擬的加速度時程程曲線；實際強震記錄錄的數(shù)量不應(yīng)少少于總數(shù)的2/3，多組時程波波的平均地震震影響系數(shù)曲曲線與振型分分解反應(yīng)譜法法所用的地震震影響系數(shù)曲曲線相比，在在對應(yīng)于結(jié)構(gòu)構(gòu)主要振型的的周期點上相相差不大于20%。當(dāng)處于發(fā)震斷層10km以內(nèi)時，輸入地震震波還應(yīng)考慮慮近場影響系系數(shù)：5km以內(nèi)宜取1.5，5km以外可取不小小于1.25。53隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析計算模型輸入地震波的的選擇計算結(jié)果處理理計算分析的主主要內(nèi)容54宜取多條地震震波的包絡(luò)值值。具體可為為：當(dāng)取三組時程曲曲線時時，計計算結(jié)結(jié)果宜宜取時時程法法的包絡(luò)值值；當(dāng)取七組及及七組組以上上的時程程曲線線時，，計算算結(jié)果果可取取時程程法的的平均值值。55隔震結(jié)構(gòu)抗震計算分析計算模模型輸入地地震波波的選選擇計算結(jié)結(jié)果處處理計算分分析的的主要要內(nèi)容容56計算分分析的的主要要內(nèi)容容——水平向向減震震系數(shù)數(shù)水平向向減震震系數(shù)數(shù)：多層建建筑：：按彈性性計算算所得得的隔隔震與與非隔隔震各層層層間剪剪力的的最大大比值值。高層建建筑：：隔震與與非隔隔震各層傾傾覆力力矩的的最大大比值值與層間間剪力力的最最大比比值，，取二二者的的較大值值；要點：：按設(shè)計基基本地地震加加速度度（中中震））輸入進(jìn)進(jìn)行計計算采用水水平剪剪切應(yīng)應(yīng)變?yōu)闉?00%時的性能能參數(shù)數(shù)進(jìn)行行計算算57位移驗驗算：：大震下下隔震震層水平位位移應(yīng)小于于0.55D及3Tr拉應(yīng)力力校核核：大震下下隔震震支座座不宜宜出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力力，拉應(yīng)應(yīng)力不不應(yīng)大大于1MPa計算分析析的主要要內(nèi)容——大震驗算算5859橡膠支座座受拉試試驗(廣州大學(xué)學(xué)工程程抗震研研究中心心)Tensilebreakingσu≧5MpaTensileyieldingσy≧2.5MPa隔震概述述適用范圍圍隔震層的的位置橡膠支座座的分類類隔震設(shè)計計的原則則及要求求隔震設(shè)計計的一般般步驟橡膠隔震震支座的的選型隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震計計算分析析隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)分部設(shè)設(shè)計方法法目錄錄60隔震層上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計－－水平地震震作用水平向減減震系數(shù)數(shù)隔震后的的水平地地震影響響系數(shù)最最大值非隔震的的水平地地震影響響系數(shù)最最大值調(diào)整系數(shù)數(shù)：一般般橡膠支支座，取0.80；支座剪剪切性能能偏差為為S-A類，取0.85；隔震裝裝置帶有有阻尼器器時，相相應(yīng)減少0.05。隔震結(jié)構(gòu)分部設(shè)計方法61隔震層上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計－－水平地震震作用隔震結(jié)構(gòu)分部設(shè)計方法62新的改動動：隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)的水平地震震作用沿高度矩形分布布改為按重力荷荷載代表表值分布布理由：更能反映映隔震結(jié)結(jié)構(gòu)的所所受地震震作用的的實際情情況隔震層上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計－－水平地震震作用隔震結(jié)構(gòu)分部設(shè)計方法63隔震層上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計－－豎向地震震作用9度時和和8度且水水平向向減震震系數(shù)數(shù)不大大于0.3時，隔震層層上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行豎豎向地地震作作用的的計算算。豎向地地震作作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值:8度（0.2g)、8度（0.3g)和9度時分分別不不應(yīng)小小于隔隔震層層以上上結(jié)構(gòu)構(gòu)總重重力荷荷載代代表值值的20