《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010（2016版）（后續(xù)簡稱“抗規(guī)”）及《建筑隔震設計標準》GB/T51408-2021（后續(xù)簡稱“隔標”）對隔震支座的驗算均提出了相關的要求，隔震支座需要滿足長期面壓、罕遇地震作用下最大的壓應力、罕遇地震下的拉應力及罕遇地震下的變形等驗算?？挂?guī)和隔標對具體的驗算要求不盡然完全一致，比如，抗規(guī)對罕遇地震下的最大壓應力沒有要，隔標有相應的要求。按照隔標提取數(shù)據(jù)手工計算隔震支座的面壓計算結(jié)果與軟件輸出的長期面壓結(jié)果不一致，是否軟件計算結(jié)果有誤？
1.抗規(guī)對隔震支座的各項驗算要求
抗規(guī)12.2.3條對隔震支座在重力荷載代表值下的壓應力限值提出了相關的要求，同時對壓應力的計算要求按永久荷載和可變荷載的組合計算。
圖1 抗規(guī)對隔震支座壓應力的限值要求
抗規(guī)12.2.4條對隔震支座在罕遇地震下的拉應力限值提出了相關的要求，要求橡膠支座在罕遇地震下的拉應力不大于1MPa。
圖2 抗規(guī)對隔震支座在罕遇地震下的拉應力限值要求
抗規(guī)12.2.6條對隔震支座在罕遇地震下的變形限值提出了相關的要求，隔震支座的水平位移限值與支座有效直徑及內(nèi)部橡膠總厚度有關。
圖3 抗規(guī)對隔震支座在罕遇地震下的水平變形限值要求
抗規(guī)對隔震支座在罕遇地震下的最大壓應力未給出相關的要求，但是相關地方標準對支座在罕遇地震下的最大壓應力給出了限值要求。比如，《烏魯木齊建筑隔震技術(shù)應用規(guī)定》第2.4.2 條：隔震支座在罕遇地震作用下的最大壓應力不宜大于30MPa。
圖4 烏魯木齊建筑隔震技術(shù)應用規(guī)定第2.4.2條
對支座罕遇地震下最大壓應力要求
2.隔標對隔震支座的各項驗算要求
隔標4.6.3條對隔震支座在重力荷載代表值下的壓應力限值提出了相關的要求，不同的隔震支座類型，不同的建筑抗震設防類別對應不同的限值。
圖5 隔標對隔震支座壓應力的限值要求
隔標6.2.1條對隔震支座在罕遇地震下的最大壓應力給出了相關的要求，橡膠支座按照建筑的抗震設防類別分別對應各自不同的最大豎向壓應力限值。
圖6 隔標對支座罕遇地震下最大壓應力限值的要求
隔標6.2.1條對隔震支座在罕遇地震下的拉應力限值提出了相關的要求，要求橡膠支座在罕遇地震下的拉應力限值對于重點設防類建筑及標準設防類建筑不大于1MPa，特殊設防類建筑支座不允許出現(xiàn)拉應力。
圖7 隔標對支座罕遇地震下拉應力限值的要求
隔標4.6.6條對隔震支座在罕遇地震下的變形限值提出了相關的要求，隔震支座的水平位移限值與支座有效直徑及內(nèi)部橡膠總厚度有關。對支座在罕遇地震作用下的水平位移限值的要求，隔標與抗規(guī)的要求是一致的。
圖8 隔標對隔震支座在罕遇地震下的水平變形限值要求
3.隔震結(jié)構(gòu)中隔震支座的各項結(jié)果輸出
某框架結(jié)構(gòu)，采用底部隔震，采用新隔標進行整體設計，使用PKPM-GZ軟件，計算完畢后，形成中震隔震模型、中震非隔震模型及大震隔震模型。由于隔震支座需要驗算長期面壓、在罕遇地震下的壓應力、罕遇地震下的拉應力及罕遇地震下的支座變形。直接切換到“大震隔震模型”下，查看某支座的輸出結(jié)果，軟件中對應的支座四項驗算結(jié)果分別如下圖所示。
圖9 框架結(jié)構(gòu)底部隔震模型
圖10 大震隔震模型下隔震支座驗算結(jié)果輸出
該結(jié)構(gòu)中隔震支座的相關參數(shù)信息如下圖11所示。該隔震支座對應上支墩柱的截面為900mm*1000mm，該柱在罕遇地震下的單工況內(nèi)力如圖13所示。
圖11 結(jié)構(gòu)中隔震支座的相關參數(shù)信息
圖12 隔震支座上支墩柱的截面參數(shù)
圖13 隔震支座上支墩柱的單工況內(nèi)力
4.隔震結(jié)構(gòu)中隔震支座的各項結(jié)果手工校核
4.1隔震支座長期面壓手工校核
該隔震支座上支墩柱恒載下的軸力N=-2621.94kN，活載下的軸力N=-587.79kN，按照隔震標準的要求，支座在重力荷載代表值作用下的設計軸力為：
該隔震支座的有效面積為2820cm2；
對應該支座的長期面壓為：
軟件輸出的隔震支座在重力荷載代表值作用下的面壓T1=10.34Mpa，與手算結(jié)果不符。
由于軟件在進行隔震支座長期面壓計算時，按照重力荷載代表值的標準值進行驗算，并沒有按照隔標的要求進行長期面壓計算。
按照重力荷載代表值，不考慮其荷載分項系數(shù)進行該支座長期面壓的校核，該支座的長期面壓為：
手工校核結(jié)果與軟件輸出結(jié)果完全一致。
在標準院工程技術(shù)所發(fā)出的《建筑隔震設計標準》的若干關注點中，目前已經(jīng)明確要求在進行長期面壓計算時，荷載組合為準永久組合，重力荷載代表值不考慮荷載分項系數(shù)。
由于該結(jié)構(gòu)屬于重點設防類建筑，建筑設防類別為乙類，按照隔標對于橡膠支座的長期面壓限值為12MPa。軟件輸出T1的限值與規(guī)范要求一致，程序自動根據(jù)隔標要求確定支座長期面壓的限值。
4.2隔震支座罕遇地震下最大壓應力手工校核
隔震支座在罕遇地震下短期面壓的驗算組合軸力為：
最大壓力=1.0恒載+0.5*活載+1.0*罕遇地震作用產(chǎn)生的最大軸力+0.4*豎向地震作用產(chǎn)生的軸力。
隔震支座上支墩柱恒載下的軸力N=-2621.94kN，活載下的軸力N=-587.79kN，罕遇地震下的最大軸力為EXY對應N=-595.7kN。
該結(jié)構(gòu)沒有計算豎向地震作用，因此，罕遇地震下最大組合軸力：
對應支座在罕遇地震下最大的壓應力為：
手工校核結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。
支座罕遇地震下的最大壓應力驗算時，水平地震和豎向地震作用產(chǎn)生的效應取標準值。
該結(jié)構(gòu)屬于重點設防類建筑，建筑設防類別為乙類，按照隔標對于橡膠支座在罕遇地震下最大壓應力限值為12MPa。軟件輸出T2的限值與規(guī)范要求一致，程序自動根據(jù)隔標要求確定支座在罕遇地震下最大壓應力的限值。
4.3隔震支座罕遇地震下最大拉應力手工校核
隔震支座在罕遇地震作用下拉應力的驗算組合軸力：
最大拉力=1.0恒載-1.0*罕遇地震作用產(chǎn)生的最大軸力-0.5*豎向地震作用產(chǎn)生的軸力
隔震支座上支墩柱恒載下的軸力N=-2621.94kN，活載下的軸力N=-587.79kN，罕遇地震下的最大軸力為EXY對應N=-595.7kN。
該結(jié)構(gòu)沒有計算豎向地震作用，因此，罕遇地震下最大組合拉力：
N=-2621.94+595.7 = -2026.24kN；
對應支座在罕遇地震下最大的拉應力為：
N/A =2026.24*1000/（2820*100）=7.18MPa
該支座在罕遇地震下最小壓應力為7.18MPa，大于0，不出現(xiàn)拉應力，軟件輸出的拉應力為0，手工校核結(jié)果與軟件一致。
支座罕遇地震下的最大拉應力驗算時，水平地震和豎向地震作用產(chǎn)生的效應取標準值。
由于該結(jié)構(gòu)屬于重點設防類建筑，建筑設防類別為乙類，按照隔標對于橡膠支座在罕遇地震下最大壓應力限值為1MPa。軟件輸出T3的限值與規(guī)范要求一致，程序自動根據(jù)隔標要求確定支座在罕遇地震下最拉壓應力的限值。
4.4隔震支座罕遇地震下變形的手工校核
隔震支座在罕遇地震下X，Y兩個方向支座的變形輸出結(jié)果分別如圖15所示及圖16所示，軟件根據(jù)支座兩個方向的變形量，得到支座的最大變形，輸出了支座在罕遇地震作用下的最大的變形結(jié)果T4=480.15mm。
圖15 隔震支座在X向罕遇地震作用下的變形
圖16 隔震支座在Y向罕遇地震作用下的變形
按照隔標對于橡膠支座在罕遇地震下水平位移最大限值取0.55D和3Tr二者的較小值。
隔震支座的0.55D=0.55*600=330mm，由于支座參數(shù)中無橡膠厚度，軟件無法判斷3Tr的結(jié)果，對支座水平位移限值僅僅輸出了0.55D控制要求。
軟件輸出的支座變形限值與隔標要求一致。
圖17 隔震支座在罕遇地震下的變形驗算
5.結(jié)論
PKM-GZ軟件按照隔標的要求對隔震支座進行了各項驗算，包括支座在重力荷載代表值下的長期面壓、罕遇地震作用下最大的壓應力、罕遇地震下的拉應力及罕遇地震下的變形等驗算。支座的各項驗算結(jié)果及是否能滿足限值要求，只需要在對應的大震隔震模型下查看即可。
需要注意以下幾點：
1. 軟件已經(jīng)根據(jù)支座的相關特性自動進行了支座的各項驗算，并輸出了支座的各項限值。如果支座驗算結(jié)果超限，軟件中會按紅色給出提示。
2. 對于長期面壓的計算，軟件按照按照重力荷載代表值的標準值進行驗算，并沒有按照隔標的要求，考慮重力荷載的分項系數(shù)進行長期面壓計算。
3. 對罕遇地震下支座拉應力的驗算，如果支座不出現(xiàn)拉應力，軟件并沒有輸出最小的壓應力，直接輸出拉應力結(jié)果為0。
4. 對隔震支座在罕遇地震下的水平位移限值軟件僅僅判斷了0.55D的控制要求，并輸出相應的限值。
5. 對于長期面壓及罕遇地震下短期面壓限值的判斷，軟件要根據(jù)“地震參數(shù)”下的“建筑抗震設防類別”來判斷，因此，設計中需要正確選擇“建筑抗震設防類別”。
按照隔標進行手工校核支座的各項驗算結(jié)果與軟件輸出的結(jié)果完全一致。
