層間隔震結構不同設計方法算例對比

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所屬分類:減隔震百科

?01算例

截取某大底盤多塔隔震結構典型隔震塔樓部分進行分析,丙類建筑,設防烈度8度(0.2g),III類場地,地震分組第二組,特征周期Tg為0.55s。采用疊層橡膠支座隔震,隔震層設置在第6層,共布置32個隔震支座,結構模型如圖1所示。

層間隔震結構不同設計方法算例對比

圖1 結構模型圖

02水平向減震系數計算

選取2組人工地震動(R1、R2)及5組天然地震動(T1~T5),按設防地震水準(峰值加為200cm/s2)施加地震作用。采用隔震結構直接分析設計SAUSG-PI軟件中分部設計方法及快速非線性算法進行動力時程分析,其中非隔震模型由軟件自動生成,邊界條件取上支墩底部鉸接。

SAUSG-PI軟件可“一鍵”計算完成水平向減震系數,結果如表1~2所示。

表1 樓層剪力X向水平向減震系數

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表 2 樓層剪力 Y 向水平向減震系數

層間隔震結構不同設計方法算例對比

根據計算結果,結構X向水平向減震系數為0.22,Y向水平向減震系數為0.24,本結構的水平向減震系數取為0.24。根據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)第12.2.5條的規定,本工程上部結構水平地震作用可以降低一度設計;根據第12.2.7條的規定,本工程上部結構抗震措施可以降低一度設計;隔震后的水平地震影響系數最大值αmax1取為0.08。

03分部設計方法

將隔震模型去除隔震支座及以下裙房,上支墩底部取鉸接,作為非隔震結構,采用PKPM-SATWE進行反應譜分析,將水平地震影響系數最大值設為0.08;為進行計算結果對比,在SAUSG-PI軟件中采用上述7條地震動進行小震彈性時程分析,峰值加速度取7度(0.1g)對應的35cm/s2。各條地震動的樓層剪力如圖2所示,其中為對比樓層結果,對應去除隔震支座后的樓層號不變,隔震層上樓層為第7層。

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圖2 分部設計法各地震動的樓層剪力

04直接分析設計法

采用上述7條地震動在SAUSG-PI軟件中進行中震動力時程分析,峰值加速度取8度(0.2g)對應的200cm/s2,考慮隔震支座的非線性屬性。各地震動的樓層剪力如圖3所示。

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圖3 中震下各地震動直接分析設計的樓層剪力

05計算結果對比

分部設計方法與直接分析設計方法兩個方向樓層剪力的平均值及對比如圖4所示,其中分部設計方法兩個方向的樓層剪力以“小震-X”及“小震-Y”表示,直接分析設計方法兩個方向的樓層剪力以“中震-X”和“中震-Y”表示;直接分析設計與分部設計方法兩個方向樓層剪力比值分別以“X向”和“Y向”表示。

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圖4 直接分析設計與分部設計樓層剪力比較

06結論

1)隔震結構直接分析設計方法得到的樓層剪力總體要大于分部設計方法的結果,各層剪力比值在0.93~1.73倍左右;

2)由于直接分析設計方法直接考慮了隔震支座的非線性屬性,所以地震作用相比分部設計方法增大了200/35=5.7倍,但樓層最大剪力比僅為1.73倍,個別樓層剪力比小于1.0;

3)采用設防地震作用下的直接分析設計方法更加符合隔震結構真實受力狀態,也符合即將發布的《建筑隔震設計標準》規定;

4)相較于基礎隔震結構,層間隔震結構采用分部設計方法可能存在設計結果更加偏于不安全的情況;

5)采用隔震結構直接分析設計SAUSG-PI軟件,可以方便并更加準確地實現層間隔震結構設計

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