本工程為山西省晉中學(xué)院一新建綜合樓，總建筑面積29037.2㎡。地下一層，地上5層。首層層高6.0m，二、三層層高5.0m，四層層高為5.05m，五層（機(jī)房層）樓層層高為3.6m，建筑高度為24.9m。本工程結(jié)構(gòu)體系采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限50年，安全等級(jí)一級(jí)，重點(diǎn)設(shè)防類（乙類），抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值為0.20g，場(chǎng)地類別為Ⅲ類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)地特征周期為0.55s，基本風(fēng)壓（50年一遇）為0. 45kN/㎡。
技術(shù)條件
2.1 設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料
本工程隔震設(shè)計(jì)所依據(jù)的主要規(guī)范、圖集如下：1、《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223－2008）；
2、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009－2012）；
3、《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068－2018）；
4、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011－2010）（2016版）；
5、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010－2010）（2015版）；
6、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2011）；
7、《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）；
8、《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》（GB55001－2021）;
9、《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》（GB55002－2021）;
10、《混凝土結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》（GB55008-2021） ；
11、《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》；
12、《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51408-2020）
2.2 隔震設(shè)計(jì)思路
本工程采用PKPM2024版V2系列結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)的建模與分析設(shè)計(jì)。根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采用整體設(shè)計(jì)方法，對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)、隔震層與下部結(jié)構(gòu)采用一體化建模進(jìn)行整體分析。首先確定隔震目標(biāo)，依據(jù)《隔標(biāo)》6.1.3條，隔震結(jié)構(gòu)的抗震措施可按底部剪力比及相應(yīng)的抗震設(shè)防烈度確定，本工程將隔震結(jié)構(gòu)底部剪力比控制在0.5以下，上部結(jié)構(gòu)按本地區(qū)設(shè)防烈度降低1度即7度確定抗震措施。手機(jī)游戲下載www.diuta.com
為滿足隔震建筑的基本設(shè)防目標(biāo)，需選取合理的隔震支座布置方案，隔震設(shè)計(jì)要同時(shí)滿足以下要求：
1）設(shè)置隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能目標(biāo)，滿足性能設(shè)計(jì)的要求（《隔標(biāo)》4.4.5），指定隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件，滿足罕遇地震作用下承載力驗(yàn)算要求（《隔標(biāo)》4.7.2）；
2）隔震結(jié)構(gòu)上、下部結(jié)構(gòu)分別滿足設(shè)防、罕遇和極罕遇地震下的變形驗(yàn)算要求（本工程為重點(diǎn)設(shè)防類，無需考慮極罕遇地震作用下的變形驗(yàn)算）（《隔標(biāo)》4.5.1~3、4.7.3）；
3）驗(yàn)算隔震支座的偏心率、恢復(fù)力、拉應(yīng)力和壓應(yīng)力、罕遇地震作用下的支座位移、隔震層的抗風(fēng)承載力和結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗(yàn)算等是否滿足規(guī)范要求（《隔標(biāo)》4.6.1~9）；
隔震設(shè)計(jì)
3.1 分析模型和設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)建立一體化整體隔震分析模型后，需對(duì)隔震信息進(jìn)行定義。本工程整體規(guī)則且高度小于60m，依據(jù)《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)設(shè)計(jì)，無需采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。本工程隔震參數(shù)設(shè)置如下：
結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析
4.1 周期
表2 隔震前后周期對(duì)比
設(shè)防地震作用下，隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)的周期對(duì)比詳表2，《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：隔震房屋兩個(gè)方向的基本周期相差不宜超過較小值的30%。由表2可知，采用隔震技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的周期明顯延長(zhǎng)，且滿足規(guī)范要求。設(shè)計(jì)學(xué)徒自學(xué)網(wǎng)www.sx1c.com
4.2 底部剪力比
4.3 設(shè)防及罕遇地震下結(jié)構(gòu)層間位移角
4.4 隔震層偏心率
4.6 隔震層抗傾覆驗(yàn)算
4.7 隔震層恢復(fù)力和屈服力驗(yàn)算
根據(jù)《隔標(biāo)》第4.6.1-4條規(guī)定，隔震層在罕遇地震作用下的水平最大位移所對(duì)應(yīng)的恢復(fù)力，不宜小于隔震層屈服力與摩阻力之和的 1.2倍。如表7所示，隔震支座恢復(fù)力和屈服力驗(yàn)算結(jié)果可滿足規(guī)范要求。軟件分析結(jié)果可詳模型目錄下ISOLATE_QRQY_VLDT.OUT文件。4.8 隔震支座驗(yàn)算隔震支座的壓、拉應(yīng)力滿足《隔標(biāo)》4.6.3-1、6.2.1的要求，水平位移滿足《隔標(biāo)》4.6.6-1 的要求。圖6為部分隔震支座拉壓應(yīng)力及位移驗(yàn)算結(jié)果，其中T1為重力荷載代表值下的支座壓應(yīng)力，T2為大震下支座的壓應(yīng)力，T3為大震下支座的拉應(yīng)力，T4為大震下隔震支座的水平位移。
結(jié)論
本工程使用PKPM隔震軟件分析了隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震和罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，通過計(jì)算結(jié)果得出以下結(jié)論：1）非隔震結(jié)構(gòu)的自振周期為1.215，隔震結(jié)構(gòu)的自震周期為3.424，基本周期延長(zhǎng)了2.82倍，有效的減小了地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。2）隔震支座拉、壓應(yīng)力及水平位移均未超過乙類建筑的要求，滿足規(guī)范要求。3）隔震層滿足偏心率、抗風(fēng)驗(yàn)算、抗傾覆驗(yàn)算、恢復(fù)力驗(yàn)算要求。4）隔震結(jié)構(gòu)前兩階周期以隔震層的平動(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）隔震結(jié)構(gòu)兩主要方向的剪力比最大值為0.35，據(jù)《隔標(biāo)》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。
6）隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)防及罕遇地震作用下的變形滿足規(guī)范要求。
7）隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)防及罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足抗震性能目標(biāo)，隔震層在罕遇地震下的位移未超過規(guī)范規(guī)定的限值。
供稿丨孫毅? ?審稿丨劉孝國(guó)、黃怡萍、李斌編輯丨王蕊? ?責(zé)編丨張躍飛
內(nèi)容來源：結(jié)構(gòu)先聲
