隔震支座的选型和验算

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所属分类:减隔震百科

隔震结构通过在建筑物的上部和基础之间设置隔震层,延长整体结构体系的自振周期、增大阻尼、减小输入上部结构的地震作用,使建筑物达到预期的防震作用。实践证明:隔震后一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右。在隔震设计中,隔震层的设计和验算至关重要。

规范中对隔震支座的布置方式没有明确的规定,实际工程中,隔震层隔震支座布置一般按以下步骤进行(以橡胶隔震支座为例),

1. 根据《建筑隔震设计标准》GB/T51408-2021(以下简称《隔标》)表4.6.3关于隔震支座有关面压限值的要求,可以初步选定隔震支座的大小,结合隔震支座产品规格,得到隔震支座的各项参数;

2. 在原来支座布置方案上选取外围位置,替换橡胶隔震支座为铅芯隔震支座,通过计算大致满足剪重比的要求;

3. 计算隔震层的其他各项参数,满足规范要求;

4. 对布置好的结构进行整体有限元分析,验算各项指标满足规范要求。

隔震算例

SAUSG-PI软件对应《隔标》开发了各种隔震支座验算功能,用户可直接查看各项验算的计算结果,下面通过一个算例展示如何在SAUSG软件中进行隔震支座的选型与验算。

隔震支座的选型和验算

该工程结构体系为钢筋混凝土框架结构体系,地上5层,结构高度20.5米。抗震设防烈度为 8 度,设计基本地震加速度为0.20g,设计地震分组为第二组,场地类别为Ⅱ类。选择基底隔震的形式,在结构底层柱底布置隔震支座,外围设铅芯隔震支座,内部设普通橡胶隔震支座。SAUSG提供丰富的隔震支座产品库供用户选用,本例中铅芯隔震支座参数定义见下图;

隔震支座的选型和验算

《隔标》要求验算隔震支座在地震作用下的水平位移,其中隔震橡胶支座在罕遇地震下要求不应大于支座直径的0.55倍和各层橡胶厚度之和的3.0倍二者的较小值,因此建议在设计信息中填写相关参数,这样软件就可以自动对隔震支座的水平位移进行验算。

隔震支座设置完成后在【设计准备】-【初步分析】中对结构进行初始重力加载分析以及模态分析,即可得到隔震层的初步验算结果。

隔震支座的选型和验算

隔震支座在重力荷载代表值作用下的压应力限值

根据《隔标》第4.6.3条款,隔震支座在重力荷载代表值作用下,竖向压应力设计值不应超过表4.6.3的规定:

隔震支座的选型和验算

隔震层验算

风荷载作用隔震层产生的总水平力验算:根据《建筑抗震设计规范》第12.1.3-3条款,风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。

隔震支座的选型和验算
隔震层偏心率验算:根据《隔标》第4.6.2-4条款,隔震层刚度中心与质量中心宜重合,设防烈度地震作用下的偏心率不宜大于3%。

隔震支座的选型和验算

隔震层抗风验算:根据《隔标》第4.6.8条款,风荷载分项系数(可1.4)* 风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值 <= 隔震层抗风承载力设计值,隔震层抗风承载力由抗风装置和隔震支座的屈服力构成,按屈服强度设计值确定。
隔震支座的选型和验算

隔震层屈重比验算:隔震建筑屈重比是参考日本隔震设计相关规定,我国规范未做此方面相关要求,有关资料研究表明屈重比对高层建筑隔震效果影响明显,对多层建筑结构影响相对较小,SAUSG软件中取屈重比下限值为2%。

隔震支座的选型和验算

隔震层弹性恢复力验算:根据《叠层橡胶支座隔震技术规程》第4.3.6条款,隔震支座的弹性恢复力应符合下列要求:

隔震支座的选型和验算

隔震支座的选型和验算

可以发现初选结果中的隔震层偏心率不满足要求,需要调整隔震支座规格直至偏心率在3%之内。

随后可以对隔震结构进行大震弹塑性分析,并进行相关验算。

竖向拉、压应力:依据《隔标》6.2.1,罕遇地震作用下隔震支座的竖向受力应符合相应规定。

水平位移验算:依据《隔标》4.6.6,隔震支座在地震作用下的水平位移应符合相关规定,如果隔震支座产品参数部分填写了相关参数,软件可自动对隔震支座位移进行验算。

隔震支座的选型和验算

查看验算结果时,【分析工况】可以切换各工况下隔震支座的验算结果,同时也提供各工况结果的平均值和包络值供用户查看。超出限制的验算结果将以红色高亮显示,若支座中出现拉应力,则受拉验算一项也会高亮对用户进行提示。

计算完成之后,在【审查报告】-【规范审查】中用户可查看隔震支座和隔震层的所有验算数据,软件将对未通过规范审查的项目以及支座做高亮处理。

隔震支座的选型和验算

结论

隔震层的布置大多需要经过反复试算,以满足规范的要求。SAUSG-PI软件结合《隔标》自动对隔震支座的各项参数进行验算,结合丰富的隔震支座产品库,让用户能够更加快速、高效的完成隔震支座的选型布置工作。

来源:SAUSG非线性仿真

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