第42卷第35期 2 0 1 6 年 1 2 月
SHANXI ARCHITECTURE
山 西建筑
Vol.42No.35Dec. 2016
• 47 •
文章编号：1009-6825 (2016) 35-0047-03
建筑的隔震层设计
(太原普可佳工程设计有限公司，山西太原030001)
摘要:结合某综合门诊楼的工程概况，确定了该建筑的隔震设计目标与基本设计参数，介绍了隔震层的设计方案，并通过模型, 对隔震层进行了中震及大震作用下的抗震性能分析，指出采用隔震技术可使隔震层以上的非隔震结构烈度降低1度。
康建群
关键词：隔震层，隔震支座，地震波，减震系数
中图分类号:
TU352
隔震建筑就是在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震装 置，形成隔震层，以达到阻隔地震时地面振动向上部结构传递地 震力（或振动能量），降低结构在地震下的振动反应。隔震建筑不 仅能够保证结构不破坏，还能保护室内的家具与精密仪器在地震 中不被破坏。
隔震层一般由隔震支座和消能器组成。隔震支座一方面要 支撑建筑物的竖向重量，另一方面在水平方向提供一个较小的水 平刚度，并且具有自复位的功能。本工程采用的是叠层橡胶支座 和铅芯橡胶支座。用来吸收或耗散地震能量，抑制隔震层产生较 大的位移。
采用隔震技术的建筑，抗震设防水准高于同条件下的非隔震 建筑。当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震时应不损坏也不 影响使用功能;当遭受本地区设防烈度的地震时，产生非结构性 损坏，一般不需修复仍可使用；当遭受高于本地区设防烈度的预 估的罕遇地震时应不致发生危及生命的破坏和丧失使用功能。
1工程概况
本工程为一综合门诊楼，为提高该建筑物的抗震性能，减少
大震时的生命及财产损失，采用了隔震技术。本建筑抗震设防分
类为重点设防类（乙类），抗震设防烈度8度，设计地震分组第二 组，场地类别为m类。
该结构地下2层，地上10层，高度42.3 m。建筑平面的东西 方向长62.4 m，南北方向宽20.2 m，长宽比3: 1，高宽比为1:9,建 筑面积约16 660 m2。
地上第1层，2层层高分别为4.5 m，4.2 m,第3层~第9层 的层高均为3. 6 m,第9层为4. 2 m,楼电梯间突出顶层屋面4.2 m。地下第1层层高2.7 m、地下第2层层高4. 8 m。隔震层设置在地下第1层，部分楼电梯井的隔震层设置在地 下第2层底部。
1.1 隔震设计目标
1)使上部结构的水平向地震作用减小，水平向地震系数不大
于0. 4。2)在罕遇地震作用下减小构件的塑性损伤，确保建筑与 人员安全。
1.2基本设计参数
建筑结构设计使用年限:50年。抗震设防类别：乙类。抗震 设防烈度：8度（0.20g)。设计地震分组：第二组。场地类别:
ID类。结构阻尼比:〇.〇5。特征周期:0.55 s。计算振型数:49。 多遇地震加速度时程最大值:70 cm/s2。设防地震加速度时程最 大值:200 cm/s2。罕遇地震加速度时程最大值:400 cm/s2。基本 风压:0.4kN/m2。地面粗糙度:C类。
收稿日期=2016-10-08作者简介:康建群（19-)，女,工程师
:
A
2
隔震层设计
2.1隔震支座的布置
综合楼为框架一剪力墙结构，高宽比小于4。
风荷载标准值产生的总水平力分别为向580.0 kN，F向 1 707.0 kN。结构总重力的10%为:30 480.4 kN,风荷载标准值 产生的总水平力小于结构总重力的10%。
因此，结构满足《建筑抗震设计规范》第12. 1.3条对结构采 用隔震设计的基本要求。
考虑建筑功能和结构方案，隔震层设置在地下1层，楼电梯 井隔震支座设置在基础与上部结构之间。本工程支座数量统计 如下GZP：
700 共 3 个,GZY900 共 16 个，GZP1000 共 17 个，GZY1100 共5个，GZP1200共12个1
。隔震支座力学性能参数见表1。
表
隔震支座力学性能参数
型号
GZP700GZY900GZP1000GZY1100GZP1200橡胶材料弹性模量/MPa0.40.40.40.40.4有效直径/mm7009001 0001 1001 200支座形状参数
橡胶总厚度/mm130176197203203铅芯直径/mm—180—220—压应力限值/MPa
1212121212竖向性能
设计承载力/kN4 6187 6349 42511 40413 572竖向刚度/kN _ mm-12 6943 9673 8486 0426 871屈服后刚度/kN . m-1
—1 887—1 847—水平
屈服力/kN—203.7—303—性能
等效刚度/kN • m-11 7952 6381 8023 3392 149等效阻尼比/%
—26.5—26.5—水平
变形性能
极限水平位移/mm
390
528
591
609
660
2.2隔震层的计算分析
隔震层的水平恢复力特性由铅芯和非铅芯支座组成，将铅芯 橡胶支座的水平刚度简化为双线性，可以得到隔震层的水平恢复 力特性，见图1。
12 000 10 000
-
8 000 6 000
50年风荷载4 000 ^一100年风荷载
2 000 -
0
/
...............................0.01
0.02 0.03
0.04 0.05
隔震层变形/m
图
1
隔震层恢复力特征
隔震支座在重力荷载代表值下支座最大面压力10.69 MPa,所 有支座的竖向压应力均小于12 MPa。隔震Z向偏心率稍大于
文献标识码• 48 •
3%
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，y向的偏心率小于3%。隔震层支座X向和F向屈服力均大
根据计算结果，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均超 于风荷载设计值(见表2,表3)。
表2
隔震层偏心率
参数
质心刚心偏心距扭转刚度 弹力半径
偏心率mmmkN • mm%X
23. 36124. 4150.50358 107 19421.9404.80Y
17.597
17.094
1.054
58 107 194
21.940
2.29
表3
隔震结构抗风验算
kN
风荷载方向
风荷载标准值
风荷载设计值
隔震层屈服力X
580.0
812.04 865. 42Y
1 707. 0
2 3. 8
4 865. 42
3隔震结构分析
3.1
模型验证
在8度地震作用下对
Satwe非隔震模型和Etabs非隔震模型
的质量和底部剪力进行了对比，地震作用计算采用振型分解反应
谱法，从表4 ~表6中结果可以看出，Etabs模型与Satwe
模型计算 结果比较接近，验证了
Kabs模型的准确性。
表4
质量对比
参数
Etabs/1Satwe/1Etabs/Satwe
M/t
30 480.4
29 820.2
1.02
表5
底部剪力对比
参数
Etabs/kNSatwe/kNEtabs/Satwe
X
42 874.543 446.30. 99Y
45 411.6
44 919
1.01
表6
周期对比
振型EtabsSatweEtabs/Satwe
11.0691.0980.9721.0111.0550.963
0.744
0.798
0.93
3.2地震波选取
对该工程的Etabs模型输人地震波，进行了支座非线性时程
分析。在罕遇地震的水平、竖向地震波同时作用下，支座的最大
地震拉力。
tw地震波采用两组天然波
EL centre,petrolia和一组人工波ar-
4共三组地震波(见图2)。
-50 10
20
30 40
(! )artw4人工波
图2地震波
过振型分解反应谱法计算结果的65% ,3条时程曲线计算所得的 结构底部剪力平均值大于振型分解反应谱法计算结果的80%，满 足规范要求。
3.3设防地震分析 3.3.1结构动力特性分析
对非隔震结构和隔震结构进行了动力特性分析，分析取 49个振型，振型质量参与系数满足规范要求。非隔震结构与隔震 结构基本周期对比见表7。
从表7中数据可以看出,结构隔震后大大延长了结构自振周 期，远离场地卓越周期，随着结构周期延长，结构地震作用可明显 降低。
表7
非隔震结构和隔震结构周期对比
振型123456非隔震结构1.040.990.710.260.240.17隔震结构
3.06
3.04
2.61
0.52
0.47
0.08
3.3.2 隔震层以上结构的水平向减震系数计算
计算减震系数时，用反应谱法计算，水平地震影响系数最大 值采用设计基本地震加速度时的值，隔震支座水平剪切应变采用
100%时的等效刚度。
1)隔震与未隔震下,上部结构南北X向的楼层剪力及倾覆力
矩计算结果如表8所示。
表8
上部结构
X方向的隔震与非隔震计算结果
隔震结构
非隔震结构
楼层楼层剪力 楼层倾覆力矩 楼层剪力 楼层倾覆力矩
(1)/(3)(2)/(4)(5)及(6)^/kN(l)^/kN-m(2)^^(3)Mn/kN-m(4)(5)(6)的最大值首层14 097.2315 483.047 337.081 217 904.880.300.26212 844.5253 039.145 605.121 016 7.810.280.25311 556.8199 868.143 054.56836 723.440.270.24410 295.4158 808.740 169.71690 569.880.260.2358 993.7122 178.336 799.02553 580.940.240.2267 728.290 137.833 097.04427 286.120.230.210.30
76 387.662 652.428 922.67312 722.310.220.2085 006.239 913.624 229.28211 3.670.20<0.2093 565.122 134.618 691.16125 390.05<0.20<0.20101 947.19 557.011 285.3858 509.91<0.20<0.2011
400.2
1613.6
2 661.80
11 179.55
0.15
0.14
2)隔震与未隔震下，上部结构东西F向的楼层剪力及倾覆力
矩计算结果如表9所示。
表9
上部结构r
方向的隔震与非隔震计算结果
隔震结构
非隔震结构
楼层楼层剪力 楼层倾覆力矩 楼层剪力 楼层倾覆力矩
(1)/(3)(2)/(4)(5)及(6)
^/kN(l)^/kN-m(2)^^(3)Mn/kN-m(4)(5)(6)的最大值首层14 078.6315 507.849 6.981 272 4.750.280.25212 821.4253 161.547 590.141 063 1.250.270.24311 533.5200 101.344 809.27877 417.000.260.23410 278.2159 136.341 779.02726 502.120.250.2258 988.1122 574.638 335.19584 877.620.230.2167 735.590 557.334 634.953 719.030.220.200.28
76 407.163 047.230 492.92333 950.120.21<0.2085 034.0 239.525 7.03227 150.470.20<0.2093 596.422 359.420 061.65135 855.38<0.20<0.20101 972.39 670.512 323.09 222.27<0.20<0.2011
402.7
1 624.0
3 018.85
12 679.16
0.13
0.13
3)水平向减震系数;6、隔震后的水平影响系数最大值、隔震措 施。由上表计算分析结果知，该隔震结构的水平向减震系数yS为
〇. 3;从而隔震后的水平地震影响系数最大值〇；_;为：
«max； =^max/l/,〇
〇4，因而隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于
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房屋结构抗震设计探讨
摘要介绍了目前常用的房屋结构抗震设计方法，针对房屋结构抗震设计中存在的问题，从柱梁配筋率、内力计算、结构检验计
算等方面，提出了房屋抗震设计的优化策略，旨在增强房屋的抗震性能。
:
(晋中市建筑勘察设计院，山西晋中030600)
高晓东
关键词:房屋结构，抗震设计,配筋率，抗弯刚度中图分类号TU352
:
文献标识码A
实自身的抗震基础理论，深人研究抗震设计，才能在较短时间中， 设计出更为科学、合理的房屋结构抗震设计方案，才能有效解决 房屋结构抗震中存在的各种问题。因此，本文对房屋结构抗震设 计进行深人研究，具有重要意义。
:
〇引言
在近些年来,世界各国常常会出现各种自然灾害，尤其是地 震，因而人们越来越关注房屋结构的抗震设计，重视建筑工程的 安全问题。当前大部分房屋抗震设计人员研究的重点内容包括 通过有效、合理的抗震设计，以保证房屋建筑的安全性，将房屋建 筑结构抗震设计过程中存在的问题进行巧妙避免等。作为房屋 结构抗震设计工作人员，只有不断积累自身成功的设计经验，扎
SO-S 9-O-S 9-O-S
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SO-S 9-O-S 9-O-S
SO-S 9-O-S
SO-S 9-O-S 9-O-S
1房屋结构抗震设计方法
基于抗震的概念设计方法，就是指将建筑工程和地震灾害等
1.1 基于抗震的概念设计方法
SO-S 9-O-S 9-O-S
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SO-S 9-O-S
SO-S 9-O-S 9-O-S
SO-S 9-O-S 9-O-S SO-S 9-O-S 9-O-S
SO-S 9-C
非隔震结构6度设防时的总水平地震作用。并应进行抗震验算。 因此隔震后上部结构的地震作用可按水平地震影响系数最大值 =0.07进行设计计算。设计采用楼层水平地震剪力同时要满
足《抗规》第5.2.5条的最小地震剪力系数的规定。
由于jS«0. 38,根据GB 50011—2010抗规，隔震层以上结构 的抗震措施可按非隔震结构烈度降低1度后的抗震等级采取抗 震措施。其中，墙、柱的轴压比限值不降低，仍按原抗震设防烈度 控制。
3.4罕遇地震分析 3.4.1隔震层水平最大位移
经计算隔震支座X向最大水平位移288. 7 mm, F向最大水平 位移300. 7 mm,不大于所采用支座位移的最小值,0.55 x 700 = 385 mm和3 x 130 =390 mm取其中最小值385 mm,满足《抗规》 第12. 2. 6条要求。3.4.2隔震支座拉力
经计算隔震支座罕遇地震作用下支座承受的拉力均小于 1 MPa,满足规范要求。3.4.3隔震支座压力
经计算隔震支座罕遇地震作用下支座承受的压力小于 30 MPa，满足规范要求。4
1) 隔震支座在正常使用情况下工作状态良好。平均压应力
均小于12 MPa,并有足够的初始刚度保证结构在风等水平荷载作 用下的稳定性。
2) 隔震支座在罕遇地震作用下工作正常。本文进行了隔震 支座在罕遇地震作用下的变形和拉、压应力校核。计算结果表 明，隔震支座拉应力小于1 MPa,满足规范要求，隔震支座水平变 形能力满足要求。
3) 隔震后上部结构的水平地震作用效应降低，上部结构水平 地震作用计算时，水平地震影响系数最大值可取为〇. 07。设计采 用的楼层地震剪力同时要满足《抗规》第5. 2. 5条的最小地震剪 力系数的规定。
通过分析计算可以看出，采用隔震技术可使隔震层以上的非 隔震结构烈度降低1。
参考文献：
[1]
结语
GB 50011—2010,建筑抗震设计规范[S].
[2] GB 50223—2008,建筑工程抗震设防分类标准[S].[3] 03SG610—1,建筑结构隔震构造详图[S].[4] JG 118—2000,建筑隔震橡胶支座[S].
[5] CECS 126:2001,叠层橡胶支座隔震技术规程[S].
[6] GB 20688.3—2006,橡胶支座第3部分:建筑隔震橡胶支座
[S].[7] 设计单位提供的有关设计资料[Z].
Kang Jianqun
(Taiyuan Pukejia Engineering Design Co. , Ltdf Taiyuan 030001, China)
Abstract ： Combining with the comprehensive clinic building engineering conditions, the paper determines the building isolation design targets and basic design parameters, introduces the seismic isolation layer design scheme, analyzes the seismic performance of the seismic isolation layer under medium-size earthquake and large-size earthquake, and finally points out that can reduce 1 degree of non-seismic isolation structure intensity over the seismic isolation layer.Key words： seismic isolation layer, seismic isolation bearing, seismic wave, seismic releasing coefficient
收稿日期=2016-10-10作者简介:高晓东（19-),男，工程师
Design of building seismic isolation layer
