隔震结构设计--ppt课件

隔震结构设计方法汇报：1PPT课件目录1.方案选择2.动力分析及计算3.隔震上部结构设计4.隔震层设计5.隔震下部结构设计6.基础及地基设计7.隔震构造措施2PPT课件1.方案选择2.动力分析及计算汇报：XXX学号：XXXXXXXX3PPT课件隔震结构设计流程方案选定动力分析计算上部结构设计隔震层设计下部结构设计基础和地基从建筑功能、场地条件、经济性等方面，选择是否采用隔震，并初步确定隔震结构的方案。设定上部结构和隔震层参数，取计算模型，进行动力分析，验证以上方案是否满足预期的设计要求，不满足，则调整上部结构或隔震层参数，重新计算。按传统抗震的设计方法分析计算上部结构，但水平地震作用取隔震后的数值，且部分抗震构造也相应变化。隔震装置在罕遇地震下的验算，隔震装置与上下结构之间的连接分析及设计，建筑构造处理等。按传统抗震的设计方法分析计算下部结构。按传统抗震的设计方法分析计算基础及地基。4PPT课件一、方案选择5PPT课件1.1适用范围建筑功能：可用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑。场地条件：自振周期较小，地基土坚硬。经济型：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%。6PPT课件1.2设防目标按本规范进行抗震设计的建筑，其基本的抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需进行修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，结构的损坏经一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗震设防目标。建筑抗震设计规范（GB50011-2010）7PPT课件1.3隔震设计的一般要求（1）隔震建筑的体型应基本规则，上部建筑重心尽可能与隔震层的刚度中心接近，保证隔震结构地震时不至因太大的扭转而发生意外的破坏。（2）合理设置隔震结构的基本周期，避开场地周期和上部结构的周期，有效发挥隔震技术的效用。（3）隔震设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震支座和阻尼器（消能器）。如果需要，还要设置抵抗风荷载的部件（如抗风拉杆或抗风销键）。（4）隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。8PPT课件1.3隔震设计的一般要求（5）隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定。考虑竖向地震作用时，竖向地震作用标准值8度和9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%。（6）隔震层以下结构(包括地下室)的抗震验算应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和弯矩进行设计。（7）隔震建筑地基基础的抗震验算仍应按抗震设防烈度进行。（8）穿过隔震层的设备配管、配线，应采用柔性连接或其他有效措施适应隔震层的罕遇地震水平位移。（9）体型复杂或有特殊要求的结构采用隔震方案时，宜通过模型试验后确定。9PPT课件1.4隔震层方案›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。›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›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。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。基底隔震首层隔震层间隔震10PPT课件1.4隔震层方案›隔震层设置在有耐火要求的使用空间中时，隔震支座和其他部件应根据使用空间的耐火等级采取相应的防火措施。›隔震层所形成的缝隙可根据使用功能要求，采用柔性材料封堵、填塞。›隔震层宜留有便于观测和更换隔震支座的空间。11PPT课件1.5橡胶隔震支座的选型与布置隔震支座布置：(1)剪力墙结构的隔震支座布置原则是纵横向承重墙交接处、墙体端部和墙身下。(2)一个建筑物的隔震支座可以放置在同一标高上，也可以放置在不同标高上。隔震支座放置在不同标高上并不影响隔震效果，但由于隔震支座周围须留有足够的变形空间。因此，隔震支座尽可能放在同一标高。同一建筑物中选用多个型号的隔震支座时，一般保证支座的顶标高相同。(3)隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合。(4)隔震支座的平面布置宜与上部结构和下部结构中竖向受力构件的平面位置相对应。12PPT课件1.5橡胶隔震支座的选型与布置13PPT课件1.5橡胶隔震支座的选型与布置(5)同一房屋选用多种规格的隔震支座时，应注意充分发挥每个隔震支座的承载力和水平变形能力。(6)同一支承处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距应大于安装和更换时所需的空间尺寸。（7）设置在隔震层的抗风装置宜对称、分散地布置在建筑物的周边。（8）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。隔震支座布置：14PPT课件二、动力分析及计算15PPT课件2.1动力分析及计算原结构隔震结构减震系数罕遇地震结构验算隔震构造及连接满足地震动隔震层大于假设值远小于假设值满足布置隔震层，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假设一个减震系数进行上部结构设计隔震分析报告形成分析报告，供其他部分设计参考不满足16PPT课件2.2布置隔震层›先按上部荷载大小选择隔震支座直径和型号；再按型号选择水平向参数，进行动力分析，验证是否满足减震目标。›隔震支座的承载力与建筑重要性分类有关。›上部荷载类型和大小要考虑减震系数，建筑物高宽比。方法：要求：竖向能承担上部的荷载；水平向达到减震目标17PPT课件2.3输入地震波›地震波至少选择地震波至少选择2条天然波，1条人工波。›具体波形没有强制要求，但建议按通则的要求选取比较合理。›地震波的加速度峰值应按抗震设防烈度对应的峰值调整。›当处于发震断层10km以内时，输入地震波应考虑近场影响系数，5km以内取1.5，5km以外取1.25。18PPT课件2.4动力分析模型›隔震结构比较规则，框架或砖混结构，可采用层剪切模型，隔震层采用等效线性模型。›隔震模型是在不隔震模型上，增加一个质点。不隔震模型取的是假设隔震后的结构尺寸。›除隔震层外的上部各层质量可用PKPM的结果，对框架结构，上部结构各层刚度可用软件求得，即D值法，上部结构阻尼比钢筋混凝土结构取0.05。›隔震层质量是一层的柱，墙的一半加隔震层顶部楼板；隔震层刚度和阻尼比分别取：𝑘ℎ=𝑘𝑗，𝜉𝑒𝑞=𝛴𝑘𝑗𝜉𝑗𝑘ℎ隔震结构计算简图19PPT课件2.5水平向减震系数›水平向减震系数应根据结构隔震与非隔震两种情况下各层水平向层间剪力的最大比值，按表层间剪力的最大比值，按表1确定（抗震规范确定（抗震规范12.2.5，1款）。›结构的层间剪力代表了水平地震作用的取值和分布，用隔震时结构的层间剪力与不隔震时结构的层间剪力进行比较，就可以定量说明隔震后上部结构水平地震作用降低的情况。表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0.750.500.380.2520PPT课件2.6隔震后的水平地震影响系数最大值›我国采用水平减震系数的概念来反映隔震后隔震层以上结构水平地震作用降低这一概念，规定：隔震结构水平作用沿高度采用矩形分布，水平向地震影响系数最大值采用非隔震结构水平地震影响系数最大值与水平向减震系数的乘机。即：𝛼max1=𝛽𝛼𝑚𝑎𝑥𝜓式中：𝛼max1——隔震后的水平地震影响系数最大值；𝛽——水平向减震系数；𝛼𝑚𝑎𝑥——非隔震结构水平地震影响系数最大值；𝜓——调整系数，一般橡胶支座，取0.8，隔震装置带阻尼器取0.75。21PPT课件汇报：XXX学号：XXXXXXXX3.隔震上部结构设计4.隔震层设计5.隔震下部结构设计6.基础及地基设计7.隔震构造措施22PPT课件三、上部结构设计23PPT课件3.1上部结构的截面抗震验算应符合下列规定：（1）上部结构的截面抗震验算，应按规范对非隔震结构的规定进行。其中的水平地震作用效应，可依据水平向减震系数确定。（2）上部结构为框架、框架-抗震墙和抗震墙结构时，隔震层顶部的纵、横梁和楼板体系应作为上部结构的一部分进行计算。上部结构为砌体结构时，隔震层顶部各纵、横梁可按受均布荷载的单跨简支或多跨连续托墙梁计算；当按连续梁计算的正弯矩小于按单跨简支梁计算的跨中弯矩的0.8倍时，应按0.8倍单跨简支梁跨中弯矩取值。当计算出现负弯矩时，应进行双侧配筋。对托墙梁顶砌体应进行局部承压验算，并在构造上采取适当加强措施。24PPT课件3.1上部结构的截面抗震验算应符合下列规定：（3）计算托墙梁的地震组合弯矩时，由竖向荷载产生的弯矩可按下列方法确定：1）当上部砖墙不超过4层时，墙体自重及其承担的重力全部计入；2）当上部砖墙超过4层且在跨中1/2区段的墙体仅有一个洞口时，墙体自重及其承担的重力可仅取4层计入；（4）对砌体结构，在墙体截面抗震验算时，其砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数可按减去竖向地震作用效应后的平均压应力取值。（5）当房屋内放置有特殊要求的仪器设备而需限制楼层绝对加速度反应时，楼层加速度不应大于在罕遇地震作用下楼层的容许加速度。25PPT课件3.1上部结构的截面抗震验算应符合下列规定：（6）上部结构的抗震变形验算应按下列要求进行：1）对框架、抗震墙和框架-抗震墙结构应进行多遇地震和罕遇地震作用下的层间位移验算；砌体房屋可不进行层间位移验算。2）在多遇地震作用下，层间弹性位移角限值可按规范执行。3）在罕遇地震作用下，上部结构的层间弹塑性位移角限值可按规范规定值的1/2采用。26PPT课件四、隔震层设计27PPT课件4.1隔震支座的参数应进行竖向承载力的计算，在重力荷载代表值作用下的竖向压应力不应超过规范限制。对设防烈度地震的验算，应取剪切变形100%的等效刚度和等效黏滞阻尼比；对罕遇地震验算，宜采用剪切变形250%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直径较大时可采用剪切变形100%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比。当采用时程分析时，应以实验所得滞回曲线作为计算依据28PPT课件4.2隔震支座的水平剪力›隔震支座的水平剪力应根据隔震层在罕遇烈度地震下的水平剪力按各隔震支座的水平等效刚度分配；当按扭转耦联计算时，尚应计及隔震层的扭转刚度。›水平等效刚度和等效粘滞阻尼比公式：29PPT课件4.3隔震支座的位移›改变地震波峰值为罕遇地震，先求得隔震层位移。›再按照规则结构的简化方法，求得各隔震支座的位移。›判断隔震支座位移是否满足：›隔震支座罕遇地震下的拉应力验算。隔震层的支座的设计原则是罕遇地震下不破坏，且不应出现不可恢复的变形。如果大震位移不满足要求则需增加铅芯橡胶垫的数量，重复上面步骤.30PPT课件五、下部结构设计31PPT课件5.1隔震层下部结构设计›隔震层支墩、支柱及相连构件：采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的承载力验算。›隔震层以下的结构（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）中直接支承隔震层以上结构的相关构件，应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地震下进行抗剪承载力验算。目标：保证隔震设计能在罕遇地震下发挥隔震效果。32PPT课件5.1隔震层下部结构设计隔震层以下,地面以上的结构罕遇地震下的层间位移角限值，较非隔震结构提高了一倍33PPT课件六、基础和地基设计34PPT课件6.1隔震层下部结构设计›砌体房屋；›地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层（指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层）的下列建筑：›不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋