涼山州某小學(xué)教學(xué)綜合樓隔震設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目為四川省涼山州某縣一新建小學(xué),項(xiàng)目包括教學(xué)樓、綜合樓、食堂、教室周轉(zhuǎn)房等建筑,總建筑面積約為6600平方米,其中教學(xué)、綜合樓約為4400平方米。教學(xué)樓為地上4層,綜合樓為地上5層,均無(wú)地下室,教學(xué)樓與綜合樓呈“L”形布局,設(shè)置結(jié)構(gòu)縫分隔,使用上相互聯(lián)系,由于地形高差原因,綜合樓下吊一層。教學(xué)樓、綜合樓、食堂均采用框架結(jié)構(gòu)體系,教師周轉(zhuǎn)房采用砌體結(jié)構(gòu)體系。
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本項(xiàng)目抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值為0.30g,設(shè)計(jì)地震分組為第三組,II類場(chǎng)地,場(chǎng)地特征周期為0.45s。本項(xiàng)目位于高烈度地震設(shè)防區(qū),且教學(xué)樓、綜合樓、食堂屬于重點(diǎn)設(shè)防類建筑,根據(jù)《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》國(guó)務(wù)院令第744號(hào)的要求,本項(xiàng)目教學(xué)樓、綜合樓和食堂需要采用隔震技術(shù)。本文僅介紹教學(xué)樓隔震設(shè)計(jì)情況,教學(xué)樓總層數(shù)為4層,室內(nèi)外高差0.300m,房屋總高度 15.900m,寬11.100m,高寬比1.43。教學(xué)樓采用疊層橡膠隔震支座進(jìn)行隔震,隔震層設(shè)置于筏板基礎(chǔ)頂,隔震層高度為2.100m,梁底凈高1.100m。文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html
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工程設(shè)計(jì)文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html
2.1文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html
設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html
本工程隔震設(shè)計(jì)所依據(jù)的主要規(guī)范、圖集如下:文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html

(1)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223-2008);文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html

(2)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2018);文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html

(3)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012);文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html

(4)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010)(2016 版);文章源自建筑隔震支座_隔震橡膠支座_密封件_廠家定制批發(fā)-http://www.shlexuan.com.cn/12268.html

(5)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51408-2021);

(6)《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》(CECS126:2001);

(7)《建筑隔震橡膠支座》JG118-2018

(8)《橡膠支座 第 3 部分:建筑隔震橡膠支座》(GB/T 20688.3-2006)

(9)《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》(03SG610-1);

(10)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)(2015 版);

(11)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011);

2.2
分析模型和設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)
在 PKPM 軟件中建立了隔震模型后,需對(duì)隔震分析信息進(jìn)行定義。該結(jié)構(gòu)整體規(guī)則,且高度小于60m,依據(jù)《新隔標(biāo)》4.1.3-2、3 條,采用復(fù)振型分解反應(yīng)譜法結(jié)合迭代計(jì)算的方法進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作,無(wú)需與大震時(shí)程下結(jié)構(gòu)彈塑性驗(yàn)算進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。

本項(xiàng)目距東側(cè)次級(jí)斷裂約350m,距西側(cè)次級(jí)斷裂約400m,考慮近場(chǎng)效應(yīng),地震力放大1.25。

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在 PKPM 軟件中定義隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法為“整體分析設(shè)計(jì)法”,底部剪力比由設(shè)防地震下的復(fù)振型分解反應(yīng)譜法結(jié)合迭代分析確定。特別地,在反應(yīng)譜分析中,為了考慮隔震層部分支座的非線性屬性,隔震層的等效剛度和等效阻尼比由軟件基于反應(yīng)譜結(jié)果多次自動(dòng)迭代確定,迭代計(jì)算中計(jì)算隔震層等效剛度和等效阻尼比的公式采用《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51408-2021)公式4.6.4-1、2。

根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第 4.4.6 條,需為隔震建筑進(jìn)行構(gòu)件性能目標(biāo)的分類(關(guān)鍵、重要、普通構(gòu)件)。參照該4.4.6 條的條文說(shuō)明,同時(shí)對(duì)該結(jié)構(gòu)的體系等信息進(jìn)行綜合考量后,對(duì)構(gòu)件的分類大致為:

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根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.7. 條,隔震區(qū)域構(gòu)件(對(duì)于該結(jié)構(gòu)為上、下支墩)應(yīng)進(jìn)行罕遇地震下的承載力驗(yàn)算,需滿足抗彎不屈、抗剪彈性的要求,同時(shí)考慮隔震支座大變形帶來(lái)的附加彎矩作用。PKPM已內(nèi)置隔震區(qū)域構(gòu)件指定與大震承載力驗(yàn)算和配筋的功能,同時(shí)可以按照《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄C考慮支座的附加彎矩作用。類似的,隔震區(qū)域的也可采用復(fù)振型分解反應(yīng)譜法結(jié)合迭代剛度和阻尼的方法來(lái)初步計(jì)算大震受力并進(jìn)行配筋。出于安全考量,后續(xù)進(jìn)行罕遇地震彈塑性時(shí)程分析的時(shí)候還需對(duì)隔震區(qū)域構(gòu)件的性能狀態(tài)進(jìn)行特別評(píng)估。咩票特價(jià)電影票www.miepiao.com共丟廢品回收網(wǎng)www.gongdiu.com設(shè)計(jì)學(xué)徒自學(xué)網(wǎng)www.sx1c.com
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2.3
隔震支座布置
該結(jié)構(gòu)共使用了 27 個(gè)支座,各類型支座數(shù)量及力學(xué)性能詳見(jiàn)下表。隔震支座平面布置見(jiàn)下圖。隔震結(jié)構(gòu)屈重比為0.036。
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2.4
結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析
由下表可知,采用隔震技術(shù)后,結(jié)構(gòu)的周期明顯延長(zhǎng),隔震房屋兩個(gè)方向的基本周期相差0.3%,滿足相關(guān)規(guī)定要求。
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2.5
底部剪力比
由下表可知隔震層以上結(jié)構(gòu)隔震前后,結(jié)構(gòu)底部剪力比值的最大值為0.24,根據(jù)《隔標(biāo)》第6.1.3條,底部剪力比小于0.5時(shí),上部結(jié)構(gòu)按本地區(qū)設(shè)防烈度減小一度后確定抗震措施。
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2.6
設(shè)防地震下彈性層間位移角
表 3.7 中設(shè)防地震下上部結(jié)構(gòu)最不利層間位移角為:X 向:1/620,Y 向:1/569,二者均滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表 4.5.1 中規(guī)定的限值要求。
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2.7
隔震層偏心率
由上表可知,隔震層偏心率滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.6.2-4 的要求。
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2.8
隔震層抗風(fēng)承載力
根據(jù)《抗規(guī)》12.1.3 條,采用隔震的結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的產(chǎn)生的總水平力不宜超過(guò)結(jié)構(gòu)總重力的 10%, 本結(jié)構(gòu)隔震層以上風(fēng)荷載的產(chǎn)生的總水平力為 738.5kN,隔震層以上總重力為 51655kN,滿足要求。

根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第 4.6.8 條,由隔震層抗風(fēng)裝置和隔震支座屈服力設(shè)計(jì)值共同構(gòu)成的隔震層抗風(fēng)承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)不小于風(fēng)荷載作用下隔震層水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值的 1.4 倍。隔震層必須具備足夠的屈服前剛度和屈服承載力,以滿足風(fēng)荷載和微振動(dòng)的要求。如下按規(guī)范要求,進(jìn)行隔震層抗風(fēng)承載力驗(yàn)算:

γw*Vw*k≤ VRw ,即 1.5*738.5=1107.8kN<2115kN(各鉛芯支座的屈服力之和),滿足要求。

2.9
隔震層水平抗恢復(fù)力特性
隔震層必需具備足夠的屈服前剛度,以滿足風(fēng)荷載和微振動(dòng)的要求,將鉛芯橡膠支座水平剛度簡(jiǎn)化為 2 線性、天然橡膠支座的水平剛度簡(jiǎn)化為線性,隔震層的水平恢復(fù)力特性由鉛芯橡膠支座和天然橡膠支座共同組成。

隔震層屈服前的剛度為:

K1=18.69*15+1.14*12=294.03kN/mm

隔震層屈服后的剛度為:

K2=1.44*15+1.14*12=35.28kN/mm

經(jīng)驗(yàn)算,滿足要求。

隔震支座的彈性恢復(fù)力驗(yàn)算:

K100Ty ≥?1.4VRW

式中:K100—隔震支座在水平剪切應(yīng)變 100%時(shí)的水平等效剛度。

Ty—隔震支座內(nèi)部橡膠總厚度。

即有:

支座彈性恢復(fù)力

F=2.29*15*166+1.14*12*147=7713.06N

1.4VRW=1.4*2115=2961kN

F>1.4VRW

隔震支座彈性恢復(fù)力滿足要求。

2.10
?中震模型下隔震支座應(yīng)力、位移驗(yàn)算
為了文字看的清晰,僅以幾個(gè)隔震支座驗(yàn)算結(jié)果為例。

注:T1表示重力荷載代表值的壓應(yīng)力(MPa);T2表示最大壓應(yīng)力(MPa);T3表示最大拉應(yīng)力(MPa);T4表示地震工況下水平位移限值(mm)。各個(gè)橡膠隔震支座的壓、拉應(yīng)力滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.6.3-1、6.2.1的要求,水平位移滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.6.6-1 的要求。

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2.11
?罕遇地震動(dòng)輸入
本工程選取了實(shí)際5條強(qiáng)震記錄和2條人工模擬加速度時(shí)程,7條時(shí)程曲線下圖所示,考慮1.25近場(chǎng)放大系數(shù)。CAD軟件素材教程下載www.9npx.com四五設(shè)計(jì)網(wǎng)www.45te.com設(shè)計(jì)學(xué)徒自學(xué)網(wǎng)www.sx1c.com
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2.12
?罕遇地震隔震支座位移與拉壓應(yīng)力驗(yàn)算
經(jīng)過(guò)計(jì)算,隔震層最大水平位移268mm,小于0.55D=440mm(D 為最小隔震支座直徑,本工程采用隔震支座最小直徑為800mm)及3Tr≧441mm(Tr 為最小隔震支座的橡膠層總厚度)中的較小值,滿足要求。
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根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51408-2021 中 6.2.1 條規(guī)范規(guī)定:隔震橡膠支座在罕遇地震的水平和豎向地震同時(shí)作用下,拉應(yīng)力不應(yīng)大于 1.0Mpa。由計(jì)算?知,在罕遇地震作用下,在荷載組合 1.0D-1.0Fek-0.5Fvk 下,在 27 號(hào)支座出現(xiàn)最大拉應(yīng)力,為 0.64Mpa。荷載組合 1.0D+0.5L+1.0Fek+0.4Fvk 下支座壓應(yīng)力均小于限值 25MPa。滿足相關(guān)規(guī)范要求。

注釋:負(fù)值表示受壓,正值表示受拉。

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2.13
?罕遇地震下彈塑性位移角驗(yàn)算
罕遇地震下層間位移角驗(yàn)算,得到罕遇地震下隔震結(jié)構(gòu)層間位移角,詳下表 ,計(jì)算結(jié)果滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.5.2的要求。
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2.14
罕遇地震抗傾覆分析
根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第 4.6.9-2 條規(guī)定,隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行罕遇地震作用下的抗傾覆驗(yàn)算,由上部結(jié)構(gòu)重力荷載代表值計(jì)算的抗傾覆力矩與罕遇地震下傾覆力矩之比不應(yīng)小于 1.1。該隔震結(jié)構(gòu)的抗傾覆分析由復(fù)振型分解反應(yīng)譜(罕遇地震譜)法結(jié)合自動(dòng)迭代隔震層等效剛度和阻尼比的方法確定,結(jié)果如下表 ?所示。由表 結(jié)果易知,結(jié)構(gòu)罕遇地震下最不利抗傾覆與傾覆力矩比值為 1.21,滿足規(guī)范要求。
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2.15
?罕遇地震結(jié)構(gòu)損傷情況
由于篇幅限制,僅給出結(jié)論,結(jié)構(gòu)在大震下整體基本完好;部分梁進(jìn)入了塑性。保證了結(jié)構(gòu)足夠的安全富余度,減震效果明顯。
小結(jié)
使用PKPM和ETABS對(duì)非隔震結(jié)構(gòu)和隔震結(jié)構(gòu)在8度(0.3g)地震作用下進(jìn)行反應(yīng)譜分析和時(shí)程分析, 分析了設(shè)防地震作用下和罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),通過(guò)對(duì)比分析得出以下結(jié)論:

1. 非隔震結(jié)構(gòu)的自振周期為0.6636,隔震結(jié)構(gòu)的自振周期為2.2639,延長(zhǎng)3.41倍,避開場(chǎng)地特征周期后減小地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響;

2. 結(jié)構(gòu)中布置的隔震支座長(zhǎng)期面壓均未超過(guò)乙類建筑的要求(12MPa),滿足規(guī)范要求。

3. 隔震支座數(shù)量能滿足結(jié)構(gòu)抗風(fēng)需求。

4. 隔震結(jié)構(gòu)前兩階周期以平動(dòng)為主,兩階周期相差小于較小值的30%,滿足規(guī)范規(guī)定。

5. 所選地震動(dòng)中,單條地震動(dòng)的基底剪力大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%,多條地震動(dòng)基底剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%,滿足規(guī)范要求。

6. 隔震結(jié)構(gòu)兩主要方向的剪力比最大值為0.38,據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第6.1.3-2條,隔震結(jié)構(gòu)底部剪力比不大于0.5時(shí),上部結(jié)構(gòu)可按本地區(qū)設(shè)防烈度降低1度確定抗震措施。

7. 隔震結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下工作正常。

8. 對(duì)隔震結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明在罕遇地震作用下,隔震結(jié)構(gòu)滿足抗震性能目標(biāo),隔震層各支座的壓-剪地震響應(yīng)均未超過(guò)其極限性能,隔震層在罕遇地震下的位移未超過(guò)規(guī)范規(guī)定的限值。

9. 隔震結(jié)構(gòu)在大震下整體基本完好;整體結(jié)構(gòu)框架未進(jìn)入塑性狀態(tài)。保證了結(jié)構(gòu)足夠的安全富余度, 減震效果明顯。

 

說(shuō)明:本實(shí)例主要介紹了隔震結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)參數(shù)設(shè)置與驗(yàn)算要點(diǎn),關(guān)于隔震結(jié)構(gòu)的施工與維護(hù),隔震層的構(gòu)造措施、隔震支座的檢測(cè)應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行實(shí)施。

作者:陳亮? ?單位:中科科航工程設(shè)計(jì)有限公司涼山分公司

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  • 本文由 減隔震支座 發(fā)表于 2022年8月30日13:39:45
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