深度解读《建筑隔震设计标准》！

2022-7-21 23:34| 发布者: admin| 查看: 1349| 评论: 0

摘要: 消能减震和隔震技术可以提高建筑安全性，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡和次生灾害，减小地震灾害产生的社会影响和经济损失。隔震结构是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层，以延长整个结构体系的自振周期、 ...

消能减震和隔震技术可以提高建筑安全性，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡和次生灾害，减小地震灾害产生的社会影响和经济损失。隔震结构是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层，以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼、减小输入上部结构的地震作用，达到预期的防震作用。基础隔震技术被美国地震专家称之为“40年来世界地震工程最重要的成果之一，基础隔震技术的使用使建筑在地震中不倒塌真正成为可能，使其成为减轻地震灾害最有效的手段之一”。

住房和城乡建设部新发布的《建筑隔震设计标准》GBT 51408-2021将于9月1号正式实施，隔震设计标准的出炉将给建筑抗震设计带来革命性变化。

目前隔震设计按照《建筑抗震设计规范》第12章隔震和消能减震设计进行设计。根据抗规进行的隔震设计采用分步式设计，包括上部结构设计、隔震层设计、下部结构设计和地基基础设计四个部分，而新隔标要求对下部结构、隔震层及上部结构进行整体分析。现行的分步式隔震设计方法和新隔标的直接设计方法有一定的区别，本文对两本规范进行对比，帮助大家了解新隔标的相关技术要点。

一、抗震性能目标

《建筑隔震设计标准》第1.0.3节：除特殊规定外，隔震建筑的基本设防要求是：

1、当遭受相当于本地区基本烈度的设防地震时，主体结构基本不受损伤或不需修理即可继续使用；

2、当遭受罕遇地震时，结构可能发生损坏，经修复后可继续使用；

3、特殊设防类建筑遭受极罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

抗规对隔震结构的抗震性能目标要求高于基本设防目标（小震不坏、中震可修、大震不倒），新隔标对隔震结构的抗震性能目标为“中震基本不坏，大震可修，巨震不倒”。相对抗震规范，新隔标的基本抗震设防目标大大提升。

新隔标从常规结构的小震设计直接过渡到中震设计。在设防地震作用下，应进行结构以及隔震层的承载力设计和变形验算；在罕遇地震作用下，应进行结构以及隔震层的变形验算，并应对隔震层的承载力进行验算；在极罕遇地震作用下，对特殊设防类建筑尚应进行结构及隔震层变形验算。

对比抗震规范，新隔标提出应验算在设防地震作用下结构的承载力和变形，结构的性能将有较大提升；应验算在极罕遇地震作用下隔震支座的变形，对支座性能提出了更高的要求。

二、设计方法

抗规第12章提出了隔震设计的一般规定和隔震设计要点。隔震设计需要满足两个相互限制的条件，即上部结构达到减震效果的同时，隔震层位移不能大于隔震器的水平极限变形。而上部结构的减震效果可用“水平向减震系数”来定量确定，因此，隔震结构的动力分析主要围绕着求解水平减震系数和隔震层位移这两个参数进行。隔震设计采用分步式设计，分为隔震层上部结构设计、隔震层设计、隔震层下部结构设计及地基基础设计四个部分。

现行的分步式隔震设计流程

新隔标不同于现行的分步式设计方法，采用一体化直接设计方法，对下部结构、隔震层及上部结构进行整体分析。上部结构建模→初定隔震方案，确定隔震层参数→隔震结构分析计算→罕遇和极罕遇地震下上部结构及隔震层验算。直接设计方法能真实地体现隔震结构的地震响应情况和受力状态。

隔震结构一体化直接设计法

三、分析方法

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％。

新隔标对地震作用的计算提出了三种分析方法，底部剪力法，振型分解反应谱法和时程分析法。新隔标中隔震结构分析方法在原来振型分解反应谱法的基础上，增加了复振型分解反应谱方法。将上部结构和隔震层作为整体进行分析设计时，上部结构与隔震层阻尼比存在明显差异导致振型对于阻尼矩阵不再满足正交条件，动力方程式无法直接进行解耦求解，如果强行解耦，则会导致计算结果产生较大误差。尤其当隔震层阻尼比较大、或同时采用了阻尼器装置时，应采用基于复振型理论的振型分解反应谱方法。