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地震作用和结构隔震验算

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4.1 一般规定

4.1.1隔震建筑的地震作用应符合下列规定:

1 一般情况下,应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担;

2 有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用;更多精品 关注搜建筑

3 隔震结构可采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响;质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;

4 抗震设防烈度7度(0.15g)、8度和9度时的长悬臂或大跨结构,以及9度时的高层建筑结构,应计算竖向地震作用。

4.1.2隔震结构分析模型应符合下列规定:

1 所选取的分析模型应能合理反映结构中构件的实际受力状况;

2 上部结构和下部结构可选多质点系、空间杆系、空间杆-墙板元或壳元、连续体及其他组合有限元等计算模型;

3 隔震层的隔震支座和阻尼器应选择能正确反映其特性的计算模型。

4.1.3隔震结构地震作用计算,除特殊要求外,可采用下列方法:

1 房屋高度不超过24m、上部结构以剪切变形为主,且质量和刚度沿高度分布比较均匀的隔震建筑,可采用底部剪力法;

2 除本条第1款外的隔震结构应采用振型分解反应谱法;

3 对于房屋高度大于60m的隔震建筑,不规则的建筑,或隔震层隔震支座、阻尼装置及其他装置的组合复杂的隔震建筑,尚应采用时程分析法进行补充计算。每条地震加速度时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。

4.1.4当处于发震断层10㎞以内时,隔震结构地震作用计算应考虑近场影响,乘以增大系数,5㎞及以内宜取1.25,5㎞以外可取不小于1.15。

4.2 设计反应谱和地震动输入

4.2.1当隔震结构的阻尼比为0.05时,地震影响系数应根据烈度、场地类别、特征周期和隔震结构自振周期按地震影响系数曲线(图4.2.1)确定,其水平地震影响系数最大值应按表4.2.1采用。

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场地特征周期应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定执行,计算罕遇地震和极罕遇地震作用时,场地特征周期应分别增加0.05s和0.10s。

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4.2.2隔震结构自振周期、等效刚度和等效阻尼比,应根据隔震层中隔震装置及阻尼装置经试验所得滞回曲线对应不同地震烈度作用时的隔震层水平位移值计算,并应符合下列规定:

1 可按对应不同地震烈度作用时的设计反应谱进行迭代计算确定,也可采用时程分析法计算确定。更多精品 关注搜建筑

2 采用底部剪力法时,隔震层隔震橡胶支座水平剪切位移可按下述取值:设防地震作用时可取支座橡胶总厚度的100%,罕遇地震作用时可取支座橡胶总厚度的250%,极罕遇地震作用时可取支座橡胶总厚度的400%。

4.2.3当隔震构的阻尼比不等于0.05时,其水平地震影响系数a曲线应按地影响系数曲线(图4.2.1)确定,但形状参数和阻尼调整系数应按下列规定调整:

1 曲线下降段的衰减指数应按下式确定:

2 阻尼调整系数应按下式确定:

4.2.4隔震结构采用时程分析方法时,地震动加速度时程曲线的选择合成应符合下列规定:

1 地震动加速度时程曲线应符合设计反应谱和设计加速度峰值的基本规定,设计地震加速度最大值应按表4.2.4采用。

2 实际强震记录地震动加速度时程曲线应根据地震烈度、设计地震分组和场地类别进行选择,多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。

3 人工模拟地震动加点速度时程曲线应考虑阻尼比和相位信息的影响。

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4.3 地震作用计算

4.3.1采用底部剪力法时,隔震建筑上部结构的水平地震作用标准值应按下列规定计算:

1 结构总水平地震作用标准时,应按下式确定:

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2 质点i的水平地震作用标准值可按下式确定:

4.3.2采用振型分解反应谱法时,应将下部结构、隔震层及上部结构进行整体分析,其中隔震层的非线性可按等效线性化的迭代方式考虑。并应计算其地震作用和作用效应,且应符合下列规定:

1 对不进行扭转耦联计算的隔震结构,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:

1)结构j振型i质点的水平地震作用标准值应按下式确定:

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2)当相邻振型的周期比小于0.85时,水平地震作用标准值的效应可按下式确定:

2 考虑扭转耦联影响时,各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度,并应按下列要求计算隔震结构的地震作用和作用效应:

1)结构j振型i质点的水平地震作用标准值应按下式确定:

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2)单向水平地震作用下的效应,可按下列公式确定:

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3)双向水平地震作用下的效应可按下列公式中的较大值确定:

3 隔震层阻尼比小于10%,结构高度不超过24m、质量和刚度沿高度分布比较均匀且隔震支座类型单一的隔震建筑,可按本标准附录B第B.0.3条的规定执行。

4.3.3当采用时程分析法时,计算模型的确定应符合下列规定:

1 对特殊设防类、重点设防类隔震建筑及标准设防类不规则隔震建筑,隔震体系的算模型宜考虑结物杆件的空间分布、弹性楼板假定、隔震座的位置、隔震建筑的质量偏心、在两个水平方向的平移和扭转、隔震层的非线性阻尼特性以及荷载-位移关系特性等。

2 在设防地震作用下,隔震建筑上部和下部结构的荷载一位移关系特性可采用线弹性力学模型;隔震层应采用隔震产品试验提供的滞回模型,按非线性阻尼特性以及非线性荷载-位移关系特性进行分析。在罕遇地震或极罕遇地震作用下,隔震建筑上部结构和下部结构宜采用弹塑性分析模型。

3 隔震支座单元应能够合理模拟隔震支座非线性特性,计算分析时,应按实际荷载工况顺序合理加载。更多精品 关注搜建筑

4.3.4采用时程分析法时,应选用足够数量的实际强震记录加速度时程曲线和人工模拟地震动加速度时程曲线进行输入。宜选取不少于2组人工模拟加速度时程曲线和不少于5组实际强震记录或修正的加速度时程曲线。地震作用取7组加速度时程曲线计算结果的峰值平均值。

4.3.5采用振型分解反应谱法和时程分析法同时计算时,地震作用结果应取时程分析法与振型分解反应谱法的包络值。

4.3.6对特殊设防类和房屋高度超过60m的重点设防类隔震建筑,宜采用不少于两种程序对地震作用计算结果进行比较分析。

4.3.7对于抗震设防烈度为9度的隔震高层建筑,竖向地震作用标准值的计算应符合下列规定:

1 采用振型分解反应谱法计算竖向地震作用时,其竖向地震影响系数最大值

可采用本标准第4.2.1条规定的水平地震影响系数最大值的65%,但特征周期均可按设计第一组采用。

2 计算上部结构的竖向地震作用标准值时,各楼层可视为质点;设防地震作用下楼层的竖向地震作用标准值可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配,并应按下列公式确定:

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3 隔震层竖向阻尼比可取上部结构阻尼比,且不宜大于0.05。

4.4 构件截面设计

4.4.1 隔震结构构件的承载力应符合下列规定:

1 持久设计状况、短暂设计状况应按下式进行设计:

2 地震设计状况应按本标准第4.4.4条与第4.4.6条规定进行验算。

4.2.2持久设计状况和短暂设计状况下,当荷载与荷载效应线性关系考虑时,荷载基本组合的效应设计值应按下式确定:

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注:对书库、档案库、储藏室、通风机房与电梯机房,本条楼面活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.9。

4.4.3持久状况设计和短暂设计状况下,荷载基本组合的分项系数应按表4.4.3采用。

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4.4.4地震设计状况下,隔震结构构件设计采用不计入风荷载效应的地震基本组合,并应根据本标准第1.0.1条的基本设防目标进行设防地震作用下的承载力设计。

4.4.5隔震结构构件根据性能要求可分为关键构件、普通竖向构件、重要水平构件和普通水平构件。对于承受压力的钢构件,除应按本标准第4.4.6条验算强度外,尚应验算其稳定性。

4.4.6在设防地震作用下,隔震建筑的结构构件应按下列规定进行设计:

1 关键构件的抗震承载力应满足弹性设计要求,并应符合下式规定:

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2 普通竖向构件及重要水平构件的受剪承载力应符合式(4.4.6-1)的规定,正截面承载力应符合式(4.4.6-2)、式(4.4.6-3)的规定:

3 普通水平构件的抗剪承载力应符合式(4.4.6-2)的规定,构件正截面承载力应符合式(4.4.6-4)的规定:

4.4.7设防地震作用计算时,隔震结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合式(4.4.7)的要求:

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4.5 上部结构变形验算

4.5.1上部结构在设防地震作用下,结构楼层内最大的弹性层间位移应符合下式规定:

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4.5.2上部结构在罕遇地震作用下,楼层内最大的弹塑性层间位移应符合下式规定:

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4.5.3特殊设防类隔震建筑上部结构的结构楼层内最大弹塑性层间位移,尚应按本标准式(4.5.2)进行极罕遇地震作用下的验算,且弹塑性层间位移角限值应符合表4.5.3的规定。

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