维普资讯 http://www.cqvip.com 科 建ｊ筑１工１程 多层建筑隔震设计分析 吴国斌 （厦门新区建筑设计院有限公司，福建厦门３６１００６） 摘要：隔震技术是采用一种特殊措施来隔离地震对上部结构的影响，使建筑物在地震时只产生很小的振动，这种振动不致造成结构和设施的 破坏，还能保证结构上的重要设备的正常运行。利用叠层橡胶支座对福建某地商住楼工程进行隔震设计，适＂３地提高它抵抗超烈度地震的能力，为 －今后在实际工作中遇到类似情况时提供一种有意义的、经验性的指导。 关键词：隔震设计；叠层橡胶支座；多层建筑 １概述 量统计见表２。 ｋ：、ｋ３、ｋ 、…一上部结构各单元（各楼层）水平刚 传统的抗震设计是利用结构的强度和结构构 表２隔震支座型号及数量统计 度； 件的塑性变形能力抵抗外来的地震力。主要是采 楼号ＧＺＹ４００ ＧＺＹ５００合计 ‘一上部结构阻尼比。 用加强建筑物的整体陛，加大空间刚度，设置剪力 ４３计算参数。隔震层和上部结构计算参数列 墙、圈梁、构造柱，改善支撑体系，改进节点构造， 长段 Ｉｌ ４０ ５ｌ 提高建筑材料的强度、廷ｌ生等措施。隔震技术则是 短段 １ ２ ６ １ ８ 于表３～表６中。 表３隔震支座 挹指标 采用一种特殊措施来隔离地震对上部结构的影 合计 ２３ ４６ ６９ 水平刚度 阻尼比响，使建筑物在地震时只产生很小的振动，这种振 ３４隔震支座上部楼板设计。隔震支座Ｅ部楼 ‘ｅｑ 支座型号 ．Ｉ（ｅ／ｋＮ［ｃｍ 动不致造成结构和设施的破坏，还能保证结构上 板应采用现浇板，以加强隔震层的整体陛，其厚度 ＝５０％ ｖ＝２５０％ －５０％ －２５０％ 的重要设备的正常运行。 不宜小于１４０ｍｍ。 ＧＺＹ４００ １９．３３ １１．２９ ０．３０ ０．２０ 商住楼工程进 ３．５梁柱节点设计。为了保证隔震支座的安 ＧＺＹ５（）ｏ ２７．９９ １６．８１ ０ ３０ ０．２０ 行隔震设计，适当地提高它抵抗超烈度地震的能 装，隔震支座Ｅ部梁柱节点的 、平面尺寸应取： 力，为今后在实际工作中遇到类似隋况时提供一 ＧＺＹ４００型：５５０ｍｍＸ５５０ｍｍ； 表４隔震层计算参数 种有意义的、经验陛的指导。 ＧｚＹ５ｏｏ型：６５０ｍｍｘ６５０ｍｍ。 楼号隔 鳢隔 恒 比 ２工程概况 梁柱节点的高度至少应取隔震层最大一根梁 房屋结构型式为框架结构，建筑的主要数据 的高度。梁柱节点的形状参见“隔震构造图集”，建 ｑ ｖ＝５ｏ％Ｙ：２５０％Ｙ：跚６ Ｙ：２５ｏ％ 见表１。设防烈度为８度（０．３０ｇ），设计烈度为７度 议梁在节点处要适当加强。 长段 １０４９４．５ １３３Ｚ２ ７９６．６ ０３０ １１２０ （ｏ．１５ｇ）。场地类别为Ⅱ类二组建筑场地，场地特征 ３．６隔震支座的连接。隔震支座与基础矮礅和 女Ｉ段 ２８４５ ３９９．９ ２３６．３ ０．３０ （１２０ 周期Ｔｒ－０．４ｓ。房屋至发震断层距离大于ｌＯｋｍ。 梁柱节点的连接示意图（见图１）。 表１建筑主要数据 零 表５长段上部结构各单元计算参数 楼号层数总高度ｒｆｔ最大高宽比层高ｒｆｔ平面尺寸ｉｎ 单元上端质量短边方向水平刚度长边方向水平刚度 且尼比 单元号… Ｇ／ｋＮ ｋ／ｋＮ／ｅｍ ｋ／ｋＮ／ｃｍ ‘ ３隔震方案和隔震支座 ３．１隔震方案 （１）将隔震支座设置在一层楼面以下，将一层 以上结构与基础隔开，以达到隔离地震能量、减小 上部结构地震作用的目的。 （２）将长段与短段分开，两者之间设置隔震 缝，柱边至注边的净距离为５０ｃｍ。 ．，一 单元上端质量Ｘ方向水平刚度Ｙ方向水平刚度阻尼比 （３）考虑３０％的竖向地震作用。 单兀号 ｋＮ ｋｉ，ｋＮ／ｃｍ ｋｉ，ｋＮ／ｃｍ ‘ ３２隔震支座位置 （１）隔震支座放置在基础矮墩Ｅ，其形心应与 矮墩截面形 重合。 （２）隔震支座顶面标高的确定原则：不同规格 的隔震支座其顶面都设计在同一标高上。具体确 定方法为：由一层地面的结构标高减去一层梁板 长段 短段 中最大一根梁的高度，若一层地面的结构标高是一 图２楼层示意图 ０．０３ｍ，假设一层梁板中最大一根梁的高度为 ４，２隔震分析计算简图（见图３）。 ４．４计算用地震波。参照 谖设计规范》 １．００ｍ，那么支座连接钢板的顶面标高即为一１Ｄ３ｍ。 图中：０、１、２、… 中关于选用计算用地震波的要求，在每一时程分 （３）隔震支座底面标高的确定：由隔震支座连 节点号 析时都选用了三条地震波（两条天然波和一条人 接钢板顶面标高减去两块连接钢板的厚度（２ｏｘ２＝ ①、②、③、…一 丁波）。鉴于隔震小震、隔震大震、不隔震三种情况 ４０ｍｍ），再减去支座的高度即为支座底面标高。本 单元号 的结构基本周期不同，每栋建筑共选用了９条地 工程由于采用了两种型号的支座（ＧｚＹ４ｏ０和 Ｇｌ、Ｇｌ、Ｇ３、…一 震波。地震波加速度峰值取为： ＧｚＹ５ｏ０），因此支座底面标高有两种。 各节点（楼层）重力 多遇地震：１１０．０ ｃｍ／ｓ ； ３３隔震支座的型号及数量。由于本工程是丙 荷载代表值 罕遇地震：５１０．０ ｃｍ／ｓ 。 类建筑，根据 抗震设计规范》，隔震支座平均 ｋｉ－隔震层水平 在选择地震波时还注意了所选地震波的地震 压应力限值应小于等于１５．０Ｍｐａ，即可由上部结构 “’刚度； 影响线曲线在结构基本周期附近同 筑抗震设 按７度（ｎ１５ｇ）设防计算出每个支座处的轴力设计 长段 短段 《哪＿隔震层等效 计规范》中的地震影响线曲线比较靠近，可实现三 值，确定出每个支座的直径。隔震支座的型号及数 图３时程分析计算简图 阻尼比； 条波的平均地震影响线曲线与规范地震影响线曲 一２２６一 维普资讯 http://www.cqvip.com
建ｌ筑ｌ工ｌ程 科 线有良好的统计意义相符。其中，ＥＬ－ＣＥＮＴＲＯ地 在ＥＬ－ｃｅｎｔｒｏ波、ＴＡｒｒ波与人工波作用下的地震 表１７长段Ｙ方向最大层问住移对￣ｂ（ｃｍ） 震波的时程曲线见下图４所示。 响应。取用三条波结果的平均值如下表１２－－￣１９。 表１２长段Ｘ方向最大层间剪力（ｋＮ）对比 董 謦 罾 ０ ５ ｌ０ ｌ５ 时间，ｓ 图４ ＥＬ－ＣＥＮＴＲＯ波加速度时程曲线 ５计算结果 ５．１结构周期 表１８短段ｘ方向最大层间位移对比（ｃｍ） 周期列于表７。 表７结构基本周期 表１３长段ｙ方向最大层间剪＃ｌ（ｋＮ）ｍ］＇ｒｇ 结构基本周期／ｓ 楼号 隔震前 小震隔震后大震 ｘ方向ｙ方向ｘ方向ｙ方向ｘ方向ｙ方向 注：以长段的长边、短段的短边为Ｘ方向。 表１９短段Ｙ方向最大层问住移对比（ｃｍ） 从表７可知：隔震后结构的第一周期比不隔 震动第一周期延长了很多。大震下结构的第一周 期比小震下结构的第一周期大。 由地震反应谱理论可知，隔震后的体系其地 震作用将大大降低。大震下体系的控制效果将大 表１４短段Ｘ方向最大层间剪力（ｋＮ）对比 Ｔ／Ｊ、震下体系的控制效果。 ５２偏心距 表８偏心距 由上面的计算可知，福建某地商住楼工程通 过在基础矮墩上安放橡胶隔震支座，有效的降低 ５．３设计烈度 了长段和短段在ｘ、ｙ两个方向地震作用，解决了地 表９减震系数与对应设计烈度 震作用下构件内力过大的问题，而且同时解决了 地震作用下层间位移过大的问题。因此，建｝义采用 表１５短段ｙ方向最大层间剪力（ｋＮ）对比 隔震技术。 ６结论 经过隔震分析，本工程可以实现隔震目标。即 ５．４空 平位移和最 在设防烈度８度（０．３０ｇ）的地震环境下，隔震后上 大剪力 部结构的地震反应降低到７度（０．１５ｇ）的反应水 计人扭转和偶然偏心后，支座的最大位移及 平；隔震支座强度和罕遇地震下支座的水平位移 最大剪力见表１０和表１１。 也能满足安全要求。 表１０长段隔震支座最大水平住移和最大剪力 参考文献 方 向 最不利支座号 最大位移，ｃｍ 最大剪力／ｋＮ ［１】唐家祥，刘再华．建筑结构基础隔震【 ．武汉：华 中理工大学出版社，１９９３． 『２】周福霖。工程结构减震控制 ｌ北京：地震出版 表１６长段Ｘ方向最大层间位移对比（ｃｍ） 社．１９９７． ［３ 象胶隔震支座产品标准圈． 表１ １短段隔震支座最大水平位移和最大剪力 ［４］ＧＢ ５００１１－２００１，建筑抗震设计规范阎． 方 向 最不利支座号 最大位移／ｃｍ 最大剪力，ｋＮ ［５］ＧＢ５０００９－２００１，中华人民共和国国家标准，建 筑结构荷栽规范陶． 同徐忠根，周福霖．我国首栋橡胶垫隔震住宅楼动 力分析叨世界地震工程，１９９６，１２（１）：３８＿’４２ 『７＿１江宜诚，唐家祥．多层框架隔震结构的地震扭转 反应分棚．工程抗震，２０００，１３（２）：１２－１４、 ５５隔震前后各层最大层间剪力对比、最大层 间位移对比以下利用ＡＮＳＹＳ分别时程分 谚强室筑 责任编辑：宋义 一２２７—
