项目地点：海口市秀英区西秀镇
设计单位：广东省建筑设计研究院有限公司海南分公司
项目概况：体育馆地上2层，局部1层，无地下室，建筑高度8.7m，混凝土框架结构体系，楼板采用预制叠合板，其余为现浇。
抗震设防信息：抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度峰值为0.3g，设计地震分组第二组，Ⅱ类场地，场地特征周期0.4s，重点设防类。
减隔震技术应用要求：根据《建设工程抗震管理条例》（以下简称“条例”）第十六条要求，本项目处于高烈度区的中学体育馆，综合对比减隔震方案后，选择隔震方案；同时本项目按《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021（以下简称“隔标”）中设防地震水准设计，保证设防地震时满足正常使用要求。
图3：项目隔震设计流程
本项目单体共使用了20个支座，各类型支座数量及力学性能详下表：
表1 铅芯橡胶隔震支座力学性能参数
表2 天然橡胶隔震支座力学性能参数
图4：《隔标》基本设防目标
图5：隔震支座一体化建模
隔震结构的偏心率是隔震层支座布置合理性及整体化设计方法中控制支座拉应力的一个重要指标，《隔标》4.6.2明确：隔震层刚度中心与质量中心宜重合，设防烈度作用下的偏心率不宜大于3%。
本项目在进行隔震层设计时，也对隔震系统的偏心率进行了计算，计算结果为：X方向2.18%，Y方向2.88%，详见下表：
表4 偏心率
《隔标》4.6.3规定，对于不同的隔震支座类型按抗震设防类别给出了支座在重力荷载代表值作用下的压应力限值验算要求。本项目不同支座的具体压应力如下表所示，由表可知，支座压应力最大值为10.7Mpa，乙类建筑压应力限值为12 Mpa，支座有足够的安全储备。
表5 重力荷载代表值作用下压应力
《隔标》4.5.1规定，上部结构在设防地震作用下的结构楼层最大弹性层间位移角按钢筋混凝土框架结构体系应满足1/400的要求。软件后处理文本结果中可以默认显示不同工况下的结构楼层位移指标统计结果，需要注意根据不同位置规范上层间位移角的要求，可以人为调整“位移比和位移角规范限值”。本项目提取变形结果如下表所示：
表6 弹性层间位移角
《隔标》4.6.8规定：隔震层抗风承载力设计值（包括抗风装置和隔震支座的屈服力构成）应不小于风荷载作用下隔震层水平剪力标准值的1.4倍，隔震层必须具备足够的屈服前刚度和屈服承载力，以满足风荷载和微振动的要求。按《工程结构通用规范》GB 55001-2021中3.1.13-4：除第3款之外的可变作用，当对结构不利时不应小于1.5；当对结构有利时，应取为0。因此综合考虑上述两本规范的要求，本项目风荷载分项系数取1.5[A1] ，具体隔震层抗风承载力验算如下所示，从结果中可以看出，满足规范验算要求。
《隔标》4.2.2条及4.3.2条规定，采用基于复振型模态的振型分解反应谱法，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。目前PKPM软件支持复振型分解反应谱法和迭代的要求，同时通过多模型计算的功能，分别输出中震隔震模型及中震非隔震子模型结果。本项目提取两个子模型的前三阶周期整理如下表所示：
表7 隔震模型与非隔震模型周期对比
同传统隔震结构分部式设计方法不同，虽然不需要提取出隔震模型与非隔震模型的楼层剪力结果得到水平向减震系数，但是在《隔标》6.1.3条规定：隔震结构的抗震措施可按底部剪力比及相应的抗震设防烈度确定。因此有必要对比两个模型的楼层剪力对比，PKPM软件文本结果可支持输出子模型楼层剪力对比，整理如下表所示：
根据 PKPM 提供的 ETABS 接口，直接将 PKPM 模型转换为 ETABS 模型，通过内置的框架梁 M3 塑性铰、柱 P-M2-M3 纤维较、以及分层壳剪力墙 P-M3 纤维墙铰的功能来模拟各类结构构件的非线性行为。为保证模型转换的准确性，转换后模型进行自振周期、质量的比对。通过结果可以看出基本一致，属于工况可接受范围之内。一级建造师考试培训www.itk3.com
表9 结构质量对比
表10 结构周期对比
根据《隔标》4.1.3-3 条规定，每条地震加速度时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱计算结果的 65%，多条时程计算的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%。同时为了确保地震波选择的严谨性，参照《建筑抗震设计规范(GB50011-2016)》第 5.1.2 条正文及条文说明要求。本工程选取了实际 5 条强震记录和 2 条人工模拟加速度时程，7 条时程曲线信息如下表 11 所示，7 条时程反应谱和规范反应谱曲线如下图 6 所示，隔震前结构的基底剪力对比结果分别如下表12 所示。咩票特价电影票www.miepiao.com共丢废品回收网www.gongdiu.com设计学徒自学网www.sx1c.com
图6 反应谱及时程曲线
表12 隔震结构基底剪力
根据《隔标》4.5.2 条规定，罕遇地震下的上部结构弹塑性层间位移角在钢筋混凝土框架结构体系下须满足 1/100 的要求。具体验算结果如下表所示，可以看出，满足《隔标》限值要求。
表13 弹塑性层间位移角
根据《隔标》4.6.6 条规定，隔震支座在罕遇地震作用下隔震橡胶支座的水平位移限值不应大于支座直径的 0.55 倍和各层橡胶厚度之和 3.0 倍二者的较小值。本项目按上述限值计算为 min(275mm,279)=275mm(本工程采用隔震支座最小直径为 500mm，即0.55×500=275;最小隔震支座橡胶层厚度 93mm，即 3*93=279mm)。罕遇地震下各支座的最大水平位移及罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角如下表所示。
表14 罕遇地震下隔震支座最大位移
表15 罕遇地震下弹塑性层间位移角
根据《隔标》6.2.1 条规定，对于重点设防类建筑，隔震橡胶支座在罕遇地震作用下竖向压应力不应超过 25MPa，竖向拉应力不应超过 1MPa，条文说明中对最大压应力和最小压应力的计算公式给出了建议:隔震支座拉应力验算取 1.0×恒荷载-1.0×水平地震-0.5×竖向地震;压应力验算取 1.0×恒荷载+0.5×活荷载+1.0×水平地震+0.4×竖向地震。
通过计算分析得到时程下的各个支座拉压应力如下表所示，通过比较均满足规范要求。
表16 罕遇地震下隔震支座拉、压应力
根据前述隔震结构构件性能目标设置要求，PKPM-GZ 能直接根据《隔标》4.4 节及国内其它规范要求，自动完成不同工况内力分析及内力组合、内力调整，基于设防地震水准按关键构件、普通竖向构件及重要水平构件、普通水平构件抗弯、抗剪要求，完成构件截面配筋验算。同时对于隔震层下部结构设置区域性能目标后，在考虑隔震层水平位移引起的附加弯矩基础上，也能自动完成中震隔震与大震隔震的包络设计，一键查看计算书并批量导出 DWG 计算书，方便快捷。CAD软件素材教程下载www.9npx.com四五设计网www.45te.com设计学徒自学网www.sx1c.com
图7 隔震结构施工图计算书
软件支持一键导出隔震专项审查报告，报告内容包含审查应用主要内容，如工程概况，设计依据的主要规范、隔震支座布置、偏心率验算、隔震与非隔震基底剪力对比等。
当前国内减隔震标准、图集、硬件支座及计算软件的发展，将为我国减隔震技术的落地实施带来直接的促进作用。广东省建筑设计研究院有限公司海南分公司位于高烈度区海口市，很早就在工程项目设计中广泛应用减隔震技术。本次基于 PKPM-GZ 完成了满足《条例》及《隔标》设防要求的学校类项目，希望通过本案例的分享，为行业减隔震技术的发展带来一定的帮助。由于本人水平有限，不足之处也欢迎大家留言批评指正，也欢迎大家在之后的减隔震工程项目中咨询。
