基础隔震设计的简化计算.docx

第37卷第3期地震研究V01．37，No．32014年7月JOURNALOFSEISMOLOGICALRESEARCHJul．．2014基础隔震设计的简化计算术黄锐(甘肃省建筑设计研究院，甘肃兰州730030)摘要：提出采用工程软件实现基础隔震计算分析的多种简化方法，主要包括计算模型的建立和地震作用效应的计算。对不同方法的适用条件和计算结果差异进行讨论，并通过算例加以说明，可供设计人员进行基础隔震设计时参考。关键词：基础隔震；隔震计算模型；隔震分析；减震系数中图分类号：TV352文献标识码：A文章编号：1000-0666(2014)03—0456—06件实现基础隔震计算分析的不同简化方法，主要0引言包括计算模型的建立和减震系数的计算，对不同方法间的适用条件和计算结果差异进行对比，并基础隔震是指在建筑物的上部结构与基础之通过算例说明。间设置隔震装置，以延长整体结构自振周期，降根据隔震技术在工程中的常用形式，研究对低上部结构地震反应的技术。隔震装置一般会配象选取为基础隔震的多层框架结构。隔震装置采合阻尼材料或阻尼器使用，以增大结构阻尼，控用叠层橡胶支座，隔震计算分析软件采用通用有制隔震层位移和减小地震作用。目前国内常用的限元软件MIDAS—GEN。隔震装置为铅芯叠层橡胶支座或普通叠层橡胶支座。1计算模型的建立基础隔震技术已经比较成熟，而且减震效果显著、可靠，在历次地震中均得到有效验证。国1．1整体结构模型内在抗震设防高烈度区也兴建了大量基础隔震建确定隔震结构的减震系数时，需要建立两个筑，特别是“5·12”汶川地震后，基础隔震技术计算模型，一个是隔震结构的模型，另一个是非得到广泛应用。隔震结构的模型。根据隔震结构模型和非隔震结现阶段在隔震结构的工程设计中，一般将计构模型计算各层剪力和弯矩，按《建筑抗震设计算分为两部分(国家标准建筑抗震设计规范管理规范》(2010)第12．2．5条计算水平向减震系数芦组，2010)，第一部分为前期的隔震计算分析，主和隔震后的水平地震影响系数最大值Ot。。，。要包括减震系数和隔震层层间位移的确定，该部隔震结构的计算模型包括上部结构构件(含分内容通常采用专门软件或通用有限元软件完成，隔震支座顶部梁板和上柱墩)、隔震支座和下部结需要模拟隔震支座的非线性特征，也是隔震设计构构件(含下柱墩)，结构嵌固部位在基础顶面。的核心内容。第二部分为隔震层以上的上部结构对于非隔震结构，除将隔震支座取消、下支内力、位移和配筋的计算，可根据减震系数采用墩延伸至上柱墩外，其余均同隔震结构计算模型。常规结构计算软件完成，隔震支座的效果通过减当采用简化方法进行隔震分析时，根据《建震系数体现，不再考虑隔震支座，完全按普通结筑抗震设计规范》(2010)，对变形特征为剪切型构进行计算分析，以方便设计。的结构可采用剪切模型；当隔震层以上结构的质本文主要讨论前期的隔震计算分析。从工程心与隔震层刚度中心不重合时，应计人扭转效应设计的实用性和操作的方便性，提出采用现有软的影响。对于手算阶段而言，该简化方法提供了木收稿日期：2013一07—31．万方数据第3期黄锐：基础隔震设计的简化计算457很大便利。目前商品化的三维空间结构计算软件，层橡胶支座表现出稳定的双线性恢复力特性，一包括通用有限元软件，已较为成熟，且可选择的般可近似为双折线模型(图lb)(党育等，2007；范围也较多，基于工程项目的复杂性和设计进度龚思礼，2002)。评价支座特性时，采用弹性刚的要求，设计单位已经很少采用手工方法进行简度、屈服力、屈服后刚度、卸载刚度、等效刚度、化计算，一般都采用专业软件进行考虑扭转耦联等效阻尼比等力学指标。的三维空间结构的整体分析，不再局限于剪切型隔震支座的滞回曲线具有非线性特征，采用模型的假定或按平面结构进行简化分析。在构件常规的弹性假定分析软件无法直接对其进行模拟，层面，上部结构和下部结构构件采用梁柱单元模一般需采用通用有限元软件。对隔震支座的模拟拟，隔震支座采用特殊连接单元模拟。实质是对其力—位移滞回曲线关系的表达。隔震计算分析一般均采用通用有限元软件，根据目前常用的商品化软件，可通过以下两如MIDAS、SAP2000等①②，而上部结构施工图种方式实现。设计时采用SATEWE、YJK等专业软件。为保证(1)采用如图1b所示的简化滞回曲线直接描隔震系数计算的准确性，隔震分析所用的模型与述，以“力一位移”的方式表达其非线性特征。施工图设计所用的模型应保持一致性，特别是在在通用有限元程序中一般使用隔震支座单元或非结构抗侧刚度方面，否则会造成减震系数与实际线性连接(单元)模拟，其中隔震支座单元实质不符。也是一种非线性连接。1．2隔震支座模型例如，在MIDAS-GEN程序中，支座两节点间隔震层是指被隔震的上部结构与下部结构可采用“一般连接”，并通过“模型一边