隔震周福霖

第12章隔震和消能减震设计广州大学工程抗震研究中心隔震报告人：周福霖谭平2010年10月27日11.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录23隔震结构延长自振周期地震中以柔克刚结构反应230%→40%4隔震结构能量平衡地震中表现隔震支座固定基础-300,000-200,000-100,0000100,000200,000300,000-0.010-0.0050.0000.0050.010曲率φP（1/ｍ）曲げモーメントMP（ｋN・m)-300,000-200,000-100,0000100,000200,000300,000-0.010-0.0050.0000.0050.010曲率φP（1/ｍ）曲げモーメントMP（ｋN・m)-10,000-7,500-5,000-2,50002,5005,0007,50010,000-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.4変位（ｍ）水平反力（ｋN)结构非线性,变形分散结构弹性结构无变形橡胶支座非线性结构变形集中隔震技术在各国的应用010002000300040005000600070001234567日本中国大陆俄罗斯意大利美国中国台湾法国世界隔震工程应用51.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录6适用范围原3.8.1“隔震和消能…主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑”新3.8.1“…可用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑”理由:原文引起歧义◆地震烈度不确定性◆仅适用特殊要求和高烈度◆欠考虑性能设计（12.1.6）7适用范围新的改动：取消对隔震设计结构类型限制废除“结构基本周期小于1.0s”,改为“结构高宽比宜小于4”理由1.高宽比较周期更能反映结构的变形特点2.国内外大量隔震建筑周期大于1s。3.国外成功经验8适用范围按使用功能，隔震结构可用于：◆安全性要求较高的建筑:重要建筑,学校,银行,保险,首脑机关,高档住宅,安居工程◆使用功能不能中断的建筑:医院,通讯,警察,消防,电力,应急指挥中心,以及放置贵重设备、物品的房屋◆有珍贵物品的建筑或珍贵建筑:博物馆,档案馆,文物馆,历史建筑,纪念性建筑◆已有建筑物的隔震加固。按场地类别，隔震结构可用于：◆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地◆当在Ⅳ类场地建造隔震房屋时，应进行专门研究和专门研究和审查91.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录10隔震层位置（1）基底隔震（有地下室）（2）首层隔震（无地下室）（3）层间隔震（竖向不规则）2001版规范新规范新规范新规范（隔震层设置在下部，对中上部需专门研究）12结构隔震层的位置下沉型抬高型6种隔震方案3向地震输入近100个试验工况层间隔震技术试验研究(广州大学抗震中心)13基础隔震二层底五层底三层底四层底基础固接六层底双层隔震基础隔震二层底五层底三层底四层底基础固接六层底双层隔震层间隔震：地震反应降至1/2～1/6,抗震安全性提高2～6倍试验研究:震动台14基础隔震我国第一棟橡胶隔震房屋(8层住宅）汕头联合国项目1989-199315基础隔震太原市图书挡案馆隔震楼(6层)1998隔震支座基底隔震16基础隔震新疆乌鲁木齐石化厂区隔震住宅楼群（38栋，13万m2）2000年,当年世界面积最大隔震住宅群(基础隔震)1711stories（3storiesunderground）reinforcedconcreteframesandshearwallsBase-isolatedbuildingACentralGovernment(7Ministries)OfficeBuilding基础隔震北京中央7个部委联合办公大楼2004（隔震大楼）昆明新机场隔震航站楼(北京市设计院)KunminIsolationNewAirport(2007-2010)18FloorArea:500,000M2(DesignbyBeijingArchitecturalDesignInstitute)基础隔震:昆明新机场隔震航站楼BaseIsolationKunminIsolationNewAirport(2007-2012)19BaseIsolationRubberBearings：隔震支座1892RB（∮1000）油阻尼器OilDampers：108OD（D=±600mm,F=150T）20层间隔震:首层顶隔震首层隔震广东澄海政府干部住宅楼（7层）HousesbuildingsinsouthernChina首层隔震21层间隔震:首层顶隔震首层隔震广州市地震监测指挥中心2000年首层隔震22层间隔震:首层顶隔震汕头博物馆1996年MuseuminShantouCity,southernChina首层隔震高层建筑首层顶隔震23隔震层层间隔震技术大底盘多塔楼地铁地面交通枢纽中心平台住宅区——北京通惠家园24整个二层平台长1300m宽250m难以采用基础隔震平台上建17栋9层层间隔震住宅楼面积22.27万平方米二层平台隔震层大平台：水平地震作用降为62％抗震安全性得到改善平台住宅区工程应用房屋(平台上)：水平地震作用降为23％提高安全性4倍25高层建筑中间层隔震（16层旧房屋加固）26高层建筑中间层隔震效果房屋承载力包络线隔震前隔震后1.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录2728隔震支座国际标准（2006）IsolationRubberBearing橡胶隔震支座ISO22762-1TestingmethodISO22762-2IsolatorsforbridgesISO22762-3Isolatorsforbuildings编制：日本，美国，中国主编（2001-2005)29隔震支座国家标准（2007）《建筑隔震橡胶支座》2000，建设部产品标准JG118-2000《建筑与桥梁橡胶隔震支座》2007国家标准GB/T20688-2007第一部分隔震橡胶支座试验方法第一部分桥梁隔震橡胶支座第一部分建筑隔震橡胶支座隔震支座分类弹性滑板支座橡胶支座单独使用或复合隔震应用最广、最成熟30橡胶支座分类按材料分类橡胶隔震支座(RB)：竖向支持能力，水平恢复能力铅芯橡胶隔震支座(LRB)：具有竖向支持能力，水平恢复能力及阻尼，可单独使用。高阻尼橡胶隔震支座(HRB)：具有竖向支持能力，水平恢复能力及阻尼，但阻尼力略不足，和其它阻尼器配合使用。-500-400-300-200-1000100200300400500-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-500-400-300-200-1000100200300400500-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-500-400-300-200-1000100200300400500-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-500-400-300-200-1000100200300400500-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-800-600-400-2000200400600800-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-800-600-400-2000200400600800-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-800-600-400-2000200400600800-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-800-600-400-2000200400600800-300-200-1000100200300Displacement(mm)Force(kN)-2-1012-3-2-10123Shearstrain(-)Shearstress(N/mm2)31橡胶支座的分类II型按构造分类III型I型I型32橡胶支座的分类按极限性能分类类别支座极限剪应变A≥350%B[300%-350%)C[250%-300%)D[200%-250%)E[150%-200%)F150%uuuu33橡胶支座的分类按剪切性能的允许偏差分类类别单个试件测试值一批试件平均测试值S-A±15%±10%S-B±25%±20%3435中国已能提供“质量高，价格适当”的产品系列直径:400-1300型号:有铅（大阻尼）无铅（小阻尼）性能:中柔性（中等刚度）高柔性（低刚度）满足需要，出口日本，俄罗斯等1.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录36隔震设计的原则及要求1）设防目标一般应高于非隔震建筑：通过合理设计，设防目标可达到“小震不坏、中震不坏或轻微破坏，大震不丧失使用功能或可修”，甚至超过此目标，实现基于性态的设计思想。2）体型不规则时,应考虑扭转(扭转发生在隔震层)：应控制隔震器的布置，尽量使隔震后的刚心与结构的质心重合，偏心率控制在3％以下，确保隔震层的变形能力。3）适用于高宽比小于4的建筑：对高层或高宽比较大的建筑采用隔震技术时，应考虑地震荷载作用来验算隔震支座的拉应力，控制拉应力在1Mpa以内，同时验算结构的抗倾覆能力，保证结构的稳定性，防止上部结构与隔震层之间的提离。37隔震设计的原则及要求4）场地类别一般为I,II,Ⅲ。5）应对非地震的水平荷载（如风荷载）加以限制：非地震作用的水平荷载不超过结构总重力的10％，保证隔震建筑的舒适性。6）穿过隔震层的设备配管和电器、通信系统的配线，应采用柔性连接等适应隔震层罕遇地震水平位移的措施。7)采用钢筋或钢架接地的避雷设备，应设置跨越隔震层的接地配线。381.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录39隔震设计的一般步骤隔震支座的选型和布置结构体系计算,对比水平向减震系数计算罕遇地震下隔震层位移验算上部结构设计下部结构设计构造措施分部设计法401.隔震概述2.适用范围3.隔震层的位置4.橡胶支座的分类5.隔震设计的原则及要求6.隔震设计的一般步骤7.橡胶隔震支座的选型与检测8.隔震结构抗震计算分析9.隔震结构分部设计方法目录41橡胶隔震支座的选型151S52S橡胶隔震支座平均压应力限值建筑类别甲类建筑乙类建筑丙类建筑平均压应力（MPa）101215形状系数当第二形状系数S2小于5.0时应降低平均压应力限值：小于5不小于4时降低20%，小于4不小于3时降低40%。42橡胶隔震支座的选型隔震支座在表12.2.3所列压力下的极限水平变位；应大于有效直径的0.55倍和支座橡胶总厚度3倍二者的较大值橡胶支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于1MPa经历相应设计基准期的耐久试验后，刚度、阻尼特性变化不超过初期值的±20%；徐变量不超过支座橡胶总厚度的5%倍且小于10.0mm4344废除:（12.2.8）“隔震墙下隔震支座的间距不宜大于2.0m”理由:1