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12.2 房!屋隔震设计要点
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12.2.】1 本规范对隔震!的基本要求是通过】隔,震层的大变形来减】少其上部结构的地震!。作用从而减少地震破!。坏隔震?设计需解决的主要】问题:是隔震层位置—的确:定隔:震,。垫,的数量、《规格和布置隔震层】在罕遇地《震下的承《载力和变形控制【隔震层不隔》离竖向地震作用的影!响上部结《构的:水平:向减震系数》及其与?隔震层的连接—构造等
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《 , 隔震层的位置通】常位于第一层以【下当位于《第一层及《以上时隔震体系的特!点与普通隔震结构可!有较大差异隔—震层:以,下的结构设计计【。算也更?复杂:
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为便于】我国设?计人员掌握隔震设】。计方法本《规范提出了“水平向!减震系数”的概念按!减震系数《进,行设:计隔:震层以上《结构的水平地—震作用和抗震验【算构件承《载力留有一定—的安全储备对—。于丙类建筑相应的】构造要求《也可有?所降低但《必须注意结构所【受的地震作》用既:有水平向也》有,竖,向目:。前的橡胶隔》震支座只具》有,隔离水平地震的【功能对竖《向,地震没有隔》震效果隔震》后结构?的竖向地《震,力可能大《于水平地震力—应,予以:重视并做相》应的验?算采取适当的措施
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12.】2.2 《。 本条规定了隔震体!系的计算模》型且一般要求采用】时程:分析法进《行设计计算在—附录:L中提供了简化【计算方法
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图12】.2.2是对应【于,底,部剪力法的等效【剪切型结构的—示意:图;其他情况质点j!可有多?个自:由,度,隔震装置也有相【应的多?个自:由度
】 本次修【订当隔震结》构位于?发震断裂主断裂【带,10:km以?内时要求各个设【防类别的房屋均应计!及地震近场》。效应:
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12.2.3、1!2.2.4》 :规定了隔震层设【计的基?本要求
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《 ?1 关于》橡胶隔?震支座的压》应力:和最大拉《应力限值
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— ? 1)根据H!ar:i,ngx弹性》理论按?稳定要求以压—。缩荷载下叠层橡胶】。水平刚度为零的【压应力作为》屈曲应力《σcr?该,屈,曲应力取决》于橡胶的硬度、钢板!厚度与?橡胶厚?度的比值、第一【形状参数s1(有效!直径与?中央孔?洞直径之差D—-D0与橡胶层4】倍厚度4t》r之:比):和第二形状参数【s2(有效》直径D与橡胶层【总厚度ntr之【比)等
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《 通常隔!震支座?中间钢板厚度是单】层橡胶厚度的一【半,取比值?为0.5《对硬度?为30~60共【七种橡胶以及—s,1=11、13、1!5、17、19、2!0和s?2=:3、4、5、6、7!累计:。2,10种组合进行了计!算结果表《明满足s1》≥15和s2≥5】且橡胶硬《度不小于40—时最小的屈曲应力】值为3?4.0MPa
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《 将橡!胶支座在地震下发】生剪切变形后上【下钢板投影的重叠部!分,作为有效受压面【积以该有效受压【面积:得,。到的:平均应力达》到最小屈曲应—力作为控制橡胶【支座稳定的》条件取容许剪切变形!为0.55》D(D为支座有效直!径)则可得本条规定!的丙类建筑的压【应力限?值
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对s【。2<5且《橡胶硬度《不小于?4,0的支?座当s2=4,σm!ax=12.—0M:Pa:;当s2=3—σm:a,。x,=9.0《MP:a因此规定当s2<!5时平均压应力限】。值需予以降低—
】 2)】规,定隔震支座控制拉应!力主要考虑下列【三个:因素
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】 ? , : : ①橡胶受拉后内部!有损伤降低了支座的!弹性性能;
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? , 【 , ②隔震》支座:出现拉?。应力:意味着上部结构【存在倾覆危》险;
】 《 》 ?③规定隔震支座拉】应力σt《。<,1MPa理》由是1?)广州大《学工程抗《震,研究中心所》做的橡胶垫的抗【拉试验中其极限抗拉!强,度为(2《.0~2.5)MP!a;:2,)美国?U,BC规范采用的容许!抗拉强度为1.5】。MPa
! , 2 》 关于隔《震,层水平刚度和—等效黏滞阻尼比的计!算方法系根据振【动方程的复》阻尼理?论得到的其实部【为水平刚度虚部【为等效?黏滞阻尼比
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本】次修订考虑到随【着,橡胶隔震支座的制作!工艺越来越成熟隔】震支座的直径越【来越大建议在—隔震支座选》型时尽量选用大直】径的支?座对:300mm》直径的?支座由于其》直径小稳《定性差故《将其设?计承载力由》12MP《a降低到10M【Pa
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橡!胶支座随着》。水,平剪切变形的增大】其容许竖《向承载能《。力将逐?渐,减小为防《止,隔,震支座?在大变?形的:情,。况,下失去承《载能力?故要:求支:座的:剪切变形应》满足:σ≤σc《r(:。。1-:γ/:s2)式中》γ为水?平剪切变形s2为支!座第:。二形状系数σ为支】座竖向面压σcr为!支座:极限:抗压强度同》时支座的《竖,向压应力不大于【30MP《a,水,。平变:形,不大于0.》55D?和30?0,%的较小值
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隔】震支座直径》较大时如直》径不小于600mm!考,虑实际工程隔震后的!位移和?现有试验设备的条件!对,于罕遇地震》位移验算时的支【座设计参《。数,可取水?。平剪切变形100】%的:刚度和阻尼
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还】。需注意橡《胶,材,料是非?线性:弹性体橡胶隔震【支座的有效刚度与振!动周期有关动—静刚度的差别甚大因!此为:了保:证隔:。震的:有效:性最好取《相应于?。隔震体系基》本,周期:的刚度进行计—算本次修订将20】01规?范隐含加载频率【。影,响的“动刚度”【改为“等《效刚度”《。用语:更明确方便同国家】标,准橡胶?支座接轨《;之所以《去掉有关频率—对刚度影响的语句因!相关:的产品?标准:已有:明确的?规定
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12.2.5】 , 隔震后隔震—层以上结构》的,水平:地震作用可根—据水平向减震系数】确定对于多层结构】层间:地震剪力代表了【水平地震作》用,取值及其分》布,可用:来识别结构》的,水平向减震系数
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考虑到】隔震层不能隔离结构!的竖向地震作用【隔震结构的竖向地震!力可能大于其水【平,地震力?竖向地震的影响【不可忽略故至少要求!9度时?和8度水平》向减震系数为0.】30时应进》。行竖向?地震作用验算—
【 本次修订拟】对水平向减震系数的!。概,念作某?些调整直《接将:“隔震结构与非【。隔震结构最大水【平剪力的比值—”改:称为“水平向减震系!数”采用该概念【力图:使其意义更》明确以方便设计人】员,理解和操作(美国、!日本等?国也同样采用此【方法)
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隔震后上!部结构按本规范相】关结构的规定进行】设计时地震》作用可以降低降【低后的地震影响系】。数,曲线:形式参见本》规范5.1》.5条仅地震—影响:系数最大值αmax!l减:小
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《 200》1,规范确定隔震—后水平?地震作用时所—考虑的安全》系数1.4对于当时!隔震支座的》性能:是合:适的当前在国家【产品标准橡胶支座】 第3?部分:。。建筑隔震橡胶支座G!B, 2:0688《.3-2006中橡!胶支座按《剪切性能允许偏差】分为S-A和S-B!两类其中S-—A类的?允许偏差为±—15%S《-,。B类的允许偏—差为±25》%因此随着隔—震支座产《品性能的提高该系】数可适当减》少,本次修订按照—建筑:结构可?靠度设计统一标准G!B 50068的要!求确定设《计用的水平》地震作?用的:降低程度需根据概】率可靠?度分析提《供一定的概率—保证:一般考虑1.64】5倍变异系数于是依!。据支座剪变》。刚度与?隔震后体系周—期及对应地震总【剪力:的关系由支座刚度的!变异导出《地震总剪《力的:变异再乘以1—.,6,45则大致得到不】同支座?的ψ值S《-A类为0.85】S-:B类为0.80当】设置阻尼器时还需要!附加与阻尼》。。器有:关的变异系数—ψ值相?应减少对《于S-?。A类取0.》80对于S-B【类取0.75
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— 隔震》后的上部结构用软件!计算时直接取α【ma:xl进行《结构计算分析从宏观!的角度可以将隔震后!结构的?水平地震《作用大致《归,纳为比非隔震时降低!半,。。度、一度和一度半三!个档次如表7所示(!对于一般橡胶支【座);而上部结构的!抗震构造只能按降低!一度分挡即以β=0!.40分挡》
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【 本次修》订对20《01规范的规定还有!下列变化
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】 》1 计算水—平减震系数的隔震支!座参数橡胶》支座:的水平?剪切应?变由50%改为1】00%大致》。接近设防地》震的变形状态支座】的等效?刚度比20》01:规范减少《计算的隔《。震的效果更明显【
【 【2 多层隔—。震结构的《水平地震作用沿【高,度矩形分《布改为按重》力荷:载代表值分布还【补充了高层隔震建筑!确定水平《向减震系数的—。方法
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《。 ? 3 —对8度设《防考虑竖向》地,震的要求《有所加严《由“宜”改为“应】”
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12【.2.7 》。 隔:震,后上部结《构的:抗震措施可以适【。当降低一般的橡胶支!座以水平向》减震系数《0.40为界划分】并,明确降低的要求不得!超过一度对于不同】的设防烈度如—表8所示
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】需注意本规范的抗】震措施一《。般没有?8度:(,0.30g)—和7:度(0.1》5g)的具》体规定因《此当β≥《0.40时抗震措施!不降低对于》7度(0.15g)!设防时即使β—<0.4《0隔:震后的抗震措施基】。本上不降低
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】砌体结构隔震—后的抗震《措施在附录》L中有较为》具体的规定对混【凝土结构《的具体要求可—直接按?降低后的烈度确【定,本次修订《不再给出具体—要求:
】 , ,考虑到隔震层对竖向!地震作用没有—隔振效果《隔震层以上结—。构的抗震构造措施】应保留与《竖向抗力有关的【要求本次修订与抵抗!竖向地?震有关的措施用【条,注的方式予以—明确
1!2.:2.:8, 本次修订删去2!001规范关于【墙体下隔震》支座的间距不宜大】于2m的规定使【大直径?的,隔震支座布置—更为:合理
】 ? 为了保证隔震层能!够整:体协:。调工作隔《震层顶?部应:设置:平面内刚度》。足够大的梁板体系】当采用装配整体【。式钢筋混凝土楼【盖时为使纵》横梁体系《能传递竖向荷载【并协调横《向剪力在每个—隔震支座的分配支】座上方的纵横梁体】系应:为现浇为《增大隔?。震层顶部梁》板的平?面,内刚:度需:。加大梁的截面尺【。。寸和配筋
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—。隔震支座附近—的梁、柱受力—状态复?杂地震时还会—。受到冲切应加—密,。。箍筋必要时》。配置:网状钢筋
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《 ,上部结构的底—部剪力通过隔震支座!传给基础《结构因此上部—结构与隔震支座的】连接件、隔震支座与!基础的连接件应具有!传递上部结构最大底!。。部剪力的能力
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?。1,2.2.9 【对隔震层以下的结构!部分主要设计要求是!保证隔震设计能在】罕遇地?。震下发挥隔震效【果因:此,需进行与设防地震】、罕遇地震有—关的验?算并:。。适当:提高抗液化措施
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本次修】订增加了隔震层位】于,。下部或大底盘—顶部:时对隔震层以下结】构,的规定进一步—明确了按隔震后【而不:是隔震前的》受,力和变?形,状态进行抗震承载力!和变:形验算的要》。求
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