浅谈隔震建筑物结构设计

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1、浅谈隔震建筑物结构设计【摘要】近儿年国家大规模进行基础设施建设，中国大部分地区地处环太平洋地震带上，每年发生大地震机率甚高，因此建筑物之耐震设计非常重要。在建筑结构中加入隔震设计或是在已有建筑中加入隔震技术的改造将有助于降低建筑物特别是高层建筑在地震中的影响。【关键词】隔震技术隔震设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加，高层建筑的安全性，坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。隔震即隔离地震。在建筑物基础与上部结构Z间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，减少输入到上部结构的地震

2、能量，降低上部结构的地震反应，达到预期的防震要求。地震时，隔震结构的震动和变形均可只控制在较轻微的水平，从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。1.隔震建筑结构设计分类近代的基础隔震技术基本上可分为两大类，即弹性隔震和基础滑动隔震。在弹性隔震中，叠层钢板橡胶垫隔震技术应用最多。这类隔震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的隔震层，使在地震过程中整个结构休系的周期变长，变形集中在底层，上部结构基本上是刚性运动。但主要用于隔震水平地震动，对于竖向震动则几乎没有隔离作用；另一方面，这种隔震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用，地震中的中高

3、频成分儿乎全部可以滤掉，但并不能完全避免结构共振。1.隔震设计的适用范围隔震结构主要用于体型基木规则的低层和多层建筑结构。日木和美国的经验表明，不隔震时基本周期小于1・0秒的建筑结构减震效果与经济性均最好，对丁•高层建筑效果较差。国外对隔震建筑工程的较多考察资料表明：硬土场地较适合于隔震建筑；软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的丿制期有可能增大而不是减小其地震反应。墨西哥地震就是一个典型的例子。日本“隔震结构设计技术标准”（草案）规定，隔震建筑适用于…、二类场地。我国I、II、III类场地的反应谱周期均较小，故都可建造隔震建筑。隔震设计中对风荷载和其

4、他非地震作用的水平荷载给予一些限制是为了保证隔震结构具有可靠的抗倾覆能力。2.隔震设计要点3.1分部设计方法把整个隔震结构体系分成上部结构邙鬲震层以上结构）、隔震层、隔震层以下结构和基础四部分，分别进行设计。3.2上部结构设计应用“水平向减震系数”设计上部结构。3.2.1水平向减震系数概念公式：其中——水平向减震系数。——设防烈度下，相应于结构隔震与非隔震时各层层间剪力比的最大值。——设防烈度下，结构隔震时第i层层间剪力与非隔震时第i层层间剪力比的最大值。——设防烈度下，结构隔震时第i层层间剪力。——设防烈度下，结构非隔震时第i层层间剪力。3.2.2水平向减

5、震系数计算与取值计算水平向减震系数的结构简图可可采用剪切型结构模型（图1）;当上部结构的质心与隔震层刚度中心不重和时，宜计入扭转变形的影响。分析对比结构隔震与非隔震两种情况下各层最大层间剪力，宜采用多遇地震下的时程分析。输入地震波的反应谱特性和数量，应符合规范规定。计算结果宜取其平均值。当处于发震断层10km以内时，若输入地震波未考虑近场影响，计算结果尚应乘以近场影响系数：5km以内取1.5,5〜10km取1.25O3.3.3上部结构水平地震作用计算一水平向减震系数应用%1水平地震影响系数的最人值可取规范规定的水平地震影响系数最大值（即，非隔震时的值）和水平

6、向减震系数的乘积。水平向减震系数不宜低于0.25,且隔震后结构的总水平地震作用不得低于非隔震时6度设防的总水平地震作用。%1隔震后，地震时上部结构基本处于平动状态。因此，上部结构水平地震作用沿高度可采用矩形分布。3.3.4上部结构竖向地震作用计算9度和8度且水平向减震系数为0.25时，上部结构应进行竖向地震作用计算；8度但水平向减震系数不大于0.5时，宜进行竖向地震作用计算。竖向地震作用标准值FEvk,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%。各楼层可视为质点，按本规范计算其竖向地震作用标准值沿高度的分布。3.3隔震层设计3.3

7、.1隔震层布置隔震层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、阻尼器以及抵抗地基微震动与风荷载提供初刚度的部件组成隔震层。隔震层位置宜设置在第一层以下部位。当位于第一层及以上时，结构体系的特点与普通隔震结构可有较大差异，隔震层以下的结构设计计算也更复杂，需作专门研究。隔震层的平面布置应力求具有良好的对称性，以提高分析计算结果的可靠性。3.3.2隔震支座竖向承载力验算隔震支座应进行竖向承载力验算。隔震层设计原则是罕遇地震不坏。橡胶隔震支座平均压应力限值和拉应力规定是隔震层承载力设计的关键。在罕迂地震作用下，不宜出现拉应力。3.3.3隔震

8、支座水平剪力计算隔震支座的水平剪力应根据隔震层在罕遇