隔震结构设计-实例

精品文档 隔震结构工程设计 1 1 工程概况工程概况 某商业办公楼，地上6 层，首层5.1m,其余层高度皆为 3.6m，总高24.6m，隔震支座设 置于基础顶部。上部结构为钢框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用独立基础。丙类建 筑，设防烈度7 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。 表 1.1 上部结构重量及侧移刚度 重力荷载代表值(KN) 7760 7760 7760 7760 7760 5100 层号 1 2 3 4 5 6 侧移刚度（KN/mm） 815 796 796 796 796 796 2 2 初步设计初步设计 2.12.1 是否采用隔震方案是否采用隔震方案 (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 24.6m，层数 6 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。 2.22.2 确定隔震层的位置确定隔震层的位置 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。 2.32.3 隔震层上部重力设计隔震层上部重力设计 上部总重力为如表 1.1 所示。 3 3 隔震支座的选型和布置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1.1 所示，即各柱底部分别安置橡胶支座） 。 图 1.1 隔震支座布置图 3.13.1 确定轴向力确定轴向力 竖向地震作用 F evk  vG =19261kN 。1 欢迎下载 精品文档 柱底轴力设计 N 1.2 (恒载  0.5  活载）  1.3  竖向地震作用  84679kN 中柱柱底轴力 N 中  2057.92kN 边柱柱底轴力 N 边  1884.86kN 3 3．．2 2 确定隔震支座类型及数目确定隔震支座类型及数目 中柱支座：LRB600 型，竖向承载力 2673KN，共 20 个。 边柱支座：LRB600 型，竖向承载力 2673KN，共 20 个。 其支座型号及参数如表 3.1。 表 3.1 隔震支座参数 标准竖向 荷载 竖向刚度 水平性能 100% 屈服后刚度 kN/mm 1.236 屈服力kN 62 等效刚度 kN/mm 2.31 等效阻尼比% 24 型号 kN LRB6002673 kN /mm 3211 4 4 水平向减震系数水平向减震系数的计算的计算 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 K h  由式  eg  由式  K j K h  2.092  40  83.68kN/mm  40  2.092  0.292  0.292。 83.68  K jj T 1  2 G 1.27S  5T g  50.4  2.0s。 K h g 0.05 eg 2 1 0.57 0.061.7 eg 0.05 eg 0.9  0.78 0.55 eg 由式 2 2 (T g /T 1) (T 0 /T g )0.9 0.37  0.5 即水平向减震系数满足预期效果。 5 5 上部结构计算上部结构计算 5.15.1 水平地震作用标准值水平地震作用标准值 T g 非隔震结构水平地震影响系数0    T  1  0.40    2max  0.45 1.00.24  0.216    0.9 由式 F ek  0Geq  0.370.21625317.8  2023.4kN 5.25.2 隔震层分布的层间剪力标准值隔震层分布的层间剪力标准值 由式 F i  G i  G i1 n F ek (i 1,2,n) i 计算层间剪力标准值,其结果见表 5.1。 。2 欢迎下载 精品文档 表 5.1 上部结构层间剪力标准值 层数 6 5 4 3 2 1 G i /kN 5548.38 5600.45 5897.86 6095.78 6095.78 6095.78 G /kN i F ek /kN F i /kN 368.82 380.45 400.65 414.10 414.10 414.10 V i /kN 275.36 380.45 781.10 1195.20 1609.30 2023.40 29785.652023.40 5.35.3 上部结构层间位移角上部结构层间位移角 层数 6 5 4 3 2 1 V i /KN 275.36 380.45 781.10 1195.20 1609.30 2023.40 表 5.2 上部结构层间位移角 侧移刚度层间位移层高 （KN/mm）(mm)(mm) 5970.583900 5970.643900 5971.313900 5972.003900 5972.703900 5973.005100 层间位移角 1/6431 1/5650 1/2752 1/1799 1/1336 1/1207 限值 1/550 由表 5.2 可知，上部结构满足抗震设计要求。 6 6 隔震层水平位移验算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。 6.16.1 计算隔震层偏心距计算隔震层偏心距e 本结构和隔震装置对称布置，偏心距e=0。 6.26.2 隔震层质心处的水平位移计算隔震层质心处的水平位移计算 根据场地条件，特征周期为Tg 0.4s。 由式 K h  由式  eg  由式 T 1  2 K j K h  1.216  40  53.504kN/mm  40  1.216  0.131  0.131 53.504  K jj G 1.66s K h g  2 1 0.05 eg 0.061.7 eg 0.05 eg 0.050.131  0.9 0.9 0.83 0.55 eg 0.550.131   0.4     2max  1.66     0.83 1 0.050.131  0.71 0.061.70.131 设防烈度 7 度(0.15g)罕遇地震下 max 1.20。 T g 1(eq )    T  1 由式 u c  0.711.20  0.261  s1(eq )G K h  0.179m 179mm 6.36.3 水平位移验算（验算最不利支座）水平位移验算（验算最不利支座） 本工程隔震层无偏心