零基础学隔震结构设计(下)

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五、隔震支座设计


第一形状系数

规范规定：为了确保橡胶隔震支座在竖向荷载作用下的承载力，要求第一形状系数。
第二形状系数
地震作用下，橡胶支座会发生较大的水平变形，这就要求处于大变形的橡胶支座，在高压应力下不致失去自身的稳定性，为了控制橡胶支座的稳定性，引入第二形状系数S2，S2定义如下：

规范规定：第二形状系数S2≥5，但如果第二形状系数不能满足上述要求时，压应力设计值应适当降低。当5>S2≥4时，降低20%当4>S2≥3时，降低40%
竖向刚度

水平变形
橡胶隔震支座的水平变形指指支座上下连接板间的相对位移，通常就是隔震层的变形，用隔震支座的剪应变表示：

规范规定：隔震支座在表12.2.3所列的压应力下的极限水平变位，应大于其有效直径的0.55倍和支座内部橡胶总厚度3倍二者的较大值。
水平刚度

竖向极限压应力
竖向极限压应力指向橡胶支座在无任何水平变形的情况下可承受的最大压应力。规范规定：

竖向压应力设计值
橡胶隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过表12.2.3的规定。

通过实验得知，当橡胶隔震支座的第一形状系数S1≥15，第二形状形状S2≥3，橡胶硬度不小于40时，隔震支座的最小屈服应力值等于30MPa，行业标准中取30MPa。

竖向拉应力设计值限值
竖向拉应力是指支座在轴向拉力作用下产生的应力，要求极限拉应力不小于1.5兆帕，可以看出，橡胶隔震支座的竖向极限拉应力远小于竖向极限压应力，这是因为受拉承载力是由钢板与橡胶之间的粘接来保证的，因此设计时应尽量避免橡胶隔震支座受拉，如果不能避免，拉应力应小于等于1MPa！
等效粘滞阻尼

普通橡胶隔震支座的滞回环很窄，消耗的能量较小，等效阻尼比为1%~2%。铅芯橡胶隔震支座的滞回环比较丰满，消耗能量较多，等效阻尼比可达15%~25%。

之后进行屈曲失稳验算、钢板厚度验算，注意隔震预埋件与支墩钢筋冲突。

模型计算
1）复制一份隔震模型，对此模型进行在罕遇地震（大震）的时程（FNA法或直接积分法）计算；
2）选用计算水平向减震系数β时同样的地震波；
3）在弹性时程参数“主方向峰值加速度”中输入大震下的峰值加速度。


六、支墩设计
《抗规》12.2.9 -1：隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。可根据支座高度参数，在软件中建立独立柱层，施加节点荷载进行设计计算，得到支墩的配筋结果。

下支墩及其埋件施工方法
常规浇筑法、先浇后放法、二次浇筑法、倒置浇筑法。
防火构造
9mm后火克板，3mm厚不锈钢内填120kg/m3洛克威岩棉，砂加气混凝土板材粘接。


七、下部结构设计
1）按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）12.2.9条第1、2款：隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。
2）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，并按罕遇地震进行抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9要求。
3）这里嵌固刚度比，对于基础隔震无须考虑，对于层间隔震，即隔震层以下一层的层刚度比上隔震层以上一层的层刚度，不小于2即满足嵌固刚度比的要求。
4）层间隔震建筑，隔震层以下结构宜采用整体建模分析，将隔震支座建入模型，计算分析来得到下部结构内力，以设计下部结构。层间隔震，整体建模得到内力，结果比较准确。

八、基础设计
按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）12.2.9条第3款：隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按本地区抗震设防烈度进行，甲、乙类建筑的抗液化措施应按提高一个液化等级确定，直至全部消除液化沉陷。
将非隔震模型按本地区设防烈度（不降低设防烈度的）进行小震计算，然后到基础模块中进行基础建模及设计。



补充内容 (2017-1-11 12:24):
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