隔震结构设计-实例.docVIP

10.6隔震结构工程设计实例

10.6.1工程概况

某中学教学楼，地上5层，每层高度皆为3.6m，总高18m，隔震支座设置于基础顶部。上部结构为全现浇钢筋混凝土框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用肋梁式筏板基础。丙类建筑，设防烈度8度，设计基本加速度0.15g，场地类别Ⅱ类，地震分组第一组，不考虑近场影响。

根据现行《中小学建筑设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》相关规定对上部结构进行设计，其结构柱网布置如图10.9所示，各层的重量及侧移刚度如表10.3所示。

图10.9框架平面柱网布置图

表10.3上部结构重量及侧移刚度

层号

重力荷载代表值(KN)

侧移刚度（KN/mm）

1

6095.78

678

2

6095.78

597

3

6095.78

597

4

5897.86

597

5

5600.45

597

10.6.2初步设计

1.是否采用隔震方案

(1)不隔震时，该建筑物的基本周期为0.45s，小于1.0s。

(2)该建筑物总高度为18m，层数5层，符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。

(3)建筑场地为Ⅱ类场地，无液化。

(4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载未超过结构总重力的10%。

以上几条均满足规范中关于建筑物采用隔震方案的规定。

2.确定隔震层的位置

隔震层设在基础顶部，橡胶隔震支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。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。隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。

3.隔震层上部重力设计

上部总重力为如表10.3所示。

10.6.3隔震支座的选型和布置

确定目标水平向减震系数为0.50，进行上部结构的设计，并计算出每个支座上的轴向力。根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图10.10所示，即各柱底部分别安置橡胶支座）。

图10.10隔震支座布置图

1.确定轴向力

竖向地震作用

柱底轴力设计值

中柱柱底轴力

边柱柱底轴力

2.确定隔震支座类型及数目

中柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。

边柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。

其支座型号及参数如表10.4。

表10.4隔震支座参数

型号

设计承载力

竖向刚度

水平刚度

等效阻尼

GZY400

1884

1679

2.092

1.216

0.292

0.131

10.6.4水平向减震系数的计算

多遇地震时，采用隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比。

由式(10.2)

由式(10.3)

。

由式(10.1)

。

由式(10.6)

即水平向减震系数满足预期效果。

10.6.5上部结构计算

1.水平地震作用标准值

非隔震结构水平地震影响系数

由式(10.8)

2.隔震层分布的层间剪力标准值

由式(10.9)

计算层间剪力标准值,其结果见表10.5。

表10.5上部结构层间剪力标准值

层数

/kN

/kN

/kN

/kN

5

5600.45

29785.65

2023.40

380.45

380.45

4

5897.86

400.65

781.10

3

6095.78

414.10

1195.20

2

6095.78

414.10

1609.30

1

6095.78

414.10

2023.40

3.上部结构层间位移角

表10.6上部结构层间位移角

层数

/KN

侧移刚度（KN/mm）

层间位移(mm)

层高

(mm)

层间位移角

限值

5

380.45

597

0.64

3600

1/5650

1/550

4

781.10

597

1.31

3600

1/2752

3

1195.20

597

2.00

3600

1/1799

2

1609.30

597

2.70

3600

1/1336

1

2023.40

597

3.00

3600

1/1207

由表10.6可知，上部结构满足抗震设计要求。

10.6.6隔震层水平位移验算

罕遇地震时，采用隔震支座剪切变形不小于250%时的剪切刚度和等效粘滞阻尼比。

1.计算隔震层偏心距

本结构和隔震装置对称布置