《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）第4.7.1條規(guī)定：“隔震層下部結(jié)構(gòu)的承載力驗(yàn)算，應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)傳來的軸力、彎矩、水平剪力以及由隔震層水平變形產(chǎn)生的附加彎矩，可按本標(biāo)準(zhǔn)附錄C規(guī)定計(jì)算”，第9.2.8條第2點(diǎn)規(guī)定：“隔震層支墩或支柱及相連構(gòu)件，應(yīng)采用隔震建筑在極限安全地震動作用下橡膠隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進(jìn)行承載能力驗(yàn)算。支墩或支柱設(shè)計(jì)應(yīng)計(jì)入隔震層P-Δ效應(yīng)產(chǎn)生的附加彎矩”。
C.0.1橡膠隔震支座水平變形后，隔震支墩及連接部位（圖C.0.1）的附加彎矩應(yīng)按下式計(jì)算：
h——支座含連接板的總高度（mm）。
圖C.0.1 ?隔震支墩及連接部位變形示意圖
相信不少剛接觸減隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的小伙伴會疑惑：在SAUSG-PI軟件中勾選了考慮幾何非線性，輸入了彎曲剛度，為什么還要計(jì)算附加彎矩呢？筆者用親身的數(shù)值試驗(yàn)來告訴你，不考慮附加彎矩不行！
圖2 ?靜力加載變形
分別計(jì)算不考慮附加彎矩+不考慮幾何非線性、不考慮附加彎矩+考慮幾何非線性、考慮附加彎矩+不考慮幾何非線性、考慮附加彎矩+考慮幾何非線性四種工況。同時(shí)建立隔離體平衡方程，并根據(jù)實(shí)際節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算各節(jié)點(diǎn)彎矩理論值，如下表1所示。
首先，查看上支墩底部彎矩，發(fā)現(xiàn)只有考慮幾何非線性的工況結(jié)果是正確的，說明勾選考慮幾何非線性后，SAUSG-PI軟件在變形后的構(gòu)形上建立平衡方程，考慮了支墩的P-Δ效應(yīng)。
其次，查看下支墩頂部彎矩，可以發(fā)現(xiàn)，沒考慮隔震支座附加彎矩的工況，隔震支座頂部的剪力無法形成隔震支座底部的彎矩，這是因?yàn)楦粽鹬ё鶆偠染仃囍屑羟许?xiàng)和彎曲項(xiàng)不耦合造成的，而梁柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度矩陣中卻有耦合項(xiàng)，下圖為支墩和隔震支座單元剛度矩陣示意圖，其中紅色字體部分為彎剪耦合項(xiàng)。
圖3 ?支墩單元剛度矩陣
圖4 ?隔震支座單元剛度矩陣
對比可見，支墩單元剛度矩陣比隔震支座單元剛度矩陣多了彎剪耦合項(xiàng)，因而可以計(jì)算出由剪力引起的彎矩。如果想直接通過有限元分析得出隔震支座中由剪力引起的彎矩，就需要定義這些彎剪耦合項(xiàng)，而這將增加用戶操作上的麻煩，SAUSG-PI軟件考慮到用戶操作便利性，提供了“考慮附加彎矩”選項(xiàng)，用戶勾選后，軟件自動根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）附錄C.0.1條計(jì)算隔震支座的附加彎矩，疊加到支墩內(nèi)力中，并計(jì)算出支墩在大震下的配筋。
因此，建議用戶直接勾選“考慮附加彎矩”選項(xiàng)進(jìn)行非線性動力時(shí)程分析，這不僅省去了定義一般連接單元剛度矩陣中彎剪耦合項(xiàng)系數(shù)的麻煩，還能得到每個(gè)時(shí)刻隔震支座上下支墩真實(shí)的內(nèi)力、變形及配筋，比分析完成后再手算支墩附加彎矩進(jìn)行配筋更準(zhǔn)確。
