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隔震結(jié)構(gòu)通過(guò)在建筑物的上部和基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震層,延長(zhǎng)整體結(jié)構(gòu)體系的自振周期、增大阻尼、減小輸入上部結(jié)構(gòu)的地震作用,使建筑物達(dá)到預(yù)期的防震作用。實(shí)踐證明:隔震后一般可使結(jié)構(gòu)的水平地震加速度反應(yīng)降低60%左右。在隔震設(shè)計(jì)中,隔震層的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算至關(guān)重要。
規(guī)范中對(duì)隔震支座的布置方式?jīng)]有明確的規(guī)定,實(shí)際工程中,隔震層隔震支座布置一般按以下步驟進(jìn)行(以橡膠隔震支座為例),
1. 根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51408-2021(以下簡(jiǎn)稱《隔標(biāo)》)表4.6.3關(guān)于隔震支座有關(guān)面壓限值的要求,可以初步選定隔震支座的大小,結(jié)合隔震支座產(chǎn)品規(guī)格,得到隔震支座的各項(xiàng)參數(shù);
2. 在原來(lái)支座布置方案上選取外圍位置,替換橡膠隔震支座為鉛芯隔震支座,通過(guò)計(jì)算大致滿足剪重比的要求;
3. 計(jì)算隔震層的其他各項(xiàng)參數(shù),滿足規(guī)范要求;
4. 對(duì)布置好的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體有限元分析,驗(yàn)算各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。
隔震算例
SAUSG-PI軟件對(duì)應(yīng)《隔標(biāo)》開(kāi)發(fā)了各種隔震支座驗(yàn)算功能,用戶可直接查看各項(xiàng)驗(yàn)算的計(jì)算結(jié)果,下面通過(guò)一個(gè)算例展示如何在SAUSG軟件中進(jìn)行隔震支座的選型與驗(yàn)算。
該工程結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系,地上5層,結(jié)構(gòu)高度20.5米。抗震設(shè)防烈度為 8 度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g,設(shè)計(jì)地震分組為第二組,場(chǎng)地類別為Ⅱ類。選擇基底隔震的形式,在結(jié)構(gòu)底層柱底布置隔震支座,外圍設(shè)鉛芯隔震支座,內(nèi)部設(shè)普通橡膠隔震支座。SAUSG提供豐富的隔震支座產(chǎn)品庫(kù)供用戶選用,本例中鉛芯隔震支座參數(shù)定義見(jiàn)下圖;
《隔標(biāo)》要求驗(yàn)算隔震支座在地震作用下的水平位移,其中隔震橡膠支座在罕遇地震下要求不應(yīng)大于支座直徑的0.55倍和各層橡膠厚度之和的3.0倍二者的較小值,因此建議在設(shè)計(jì)信息中填寫相關(guān)參數(shù),這樣軟件就可以自動(dòng)對(duì)隔震支座的水平位移進(jìn)行驗(yàn)算。
隔震支座設(shè)置完成后在【設(shè)計(jì)準(zhǔn)備】-【初步分析】中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始重力加載分析以及模態(tài)分析,即可得到隔震層的初步驗(yàn)算結(jié)果。
根據(jù)《隔標(biāo)》第4.6.3條款,隔震支座在重力荷載代表值作用下,豎向壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng)超過(guò)表4.6.3的規(guī)定:
風(fēng)荷載作用隔震層產(chǎn)生的總水平力驗(yàn)算:根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第12.1.3-3條款,風(fēng)荷載和其他非地震作用的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總水平力不宜超過(guò)結(jié)構(gòu)總重力的10%。


隔震層屈重比驗(yàn)算:隔震建筑屈重比是參考日本隔震設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定,我國(guó)規(guī)范未做此方面相關(guān)要求,有關(guān)資料研究表明屈重比對(duì)高層建筑隔震效果影響明顯,對(duì)多層建筑結(jié)構(gòu)影響相對(duì)較小,SAUSG軟件中取屈重比下限值為2%。

隔震層彈性恢復(fù)力驗(yàn)算:根據(jù)《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》第4.3.6條款,隔震支座的彈性恢復(fù)力應(yīng)符合下列要求:
可以發(fā)現(xiàn)初選結(jié)果中的隔震層偏心率不滿足要求,需要調(diào)整隔震支座規(guī)格直至偏心率在3%之內(nèi)。
隨后可以對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震彈塑性分析,并進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)算。
豎向拉、壓應(yīng)力:依據(jù)《隔標(biāo)》6.2.1,罕遇地震作用下隔震支座的豎向受力應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定。
水平位移驗(yàn)算:依據(jù)《隔標(biāo)》4.6.6,隔震支座在地震作用下的水平位移應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定,如果隔震支座產(chǎn)品參數(shù)部分填寫了相關(guān)參數(shù),軟件可自動(dòng)對(duì)隔震支座位移進(jìn)行驗(yàn)算。
查看驗(yàn)算結(jié)果時(shí),【分析工況】可以切換各工況下隔震支座的驗(yàn)算結(jié)果,同時(shí)也提供各工況結(jié)果的平均值和包絡(luò)值供用戶查看。超出限制的驗(yàn)算結(jié)果將以紅色高亮顯示,若支座中出現(xiàn)拉應(yīng)力,則受拉驗(yàn)算一項(xiàng)也會(huì)高亮對(duì)用戶進(jìn)行提示。
計(jì)算完成之后,在【審查報(bào)告】-【規(guī)范審查】中用戶可查看隔震支座和隔震層的所有驗(yàn)算數(shù)據(jù),軟件將對(duì)未通過(guò)規(guī)范審查的項(xiàng)目以及支座做高亮處理。
結(jié)論
隔震層的布置大多需要經(jīng)過(guò)反復(fù)試算,以滿足規(guī)范的要求。SAUSG-PI軟件結(jié)合《隔標(biāo)》自動(dòng)對(duì)隔震支座的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算,結(jié)合豐富的隔震支座產(chǎn)品庫(kù),讓用戶能夠更加快速、高效的完成隔震支座的選型布置工作。
來(lái)源:SAUSG非線性仿真