层间隔震结构不同设计方法算例对比

 01算例

截取某大底盘多塔隔震结构典型隔震塔楼部分进行分析,丙类建筑,设防烈度8度(0.2g),III类场地,地震分组第二组,特征周期Tg为0.55s。采用叠层橡胶支座隔震,隔震层设置在第6层,共布置32个隔震支座,结构模型如图1所示。

层间隔震结构不同设计方法算例对比插图

图1 结构模型图

02水平向减震系数计算

选取2组人工地震动(R1、R2)及5组天然地震动(T1~T5),按设防地震水准(峰值加为200cm/s²)施加地震作用。采用隔震结构直接分析设计SAUSG-PI软件中分部设计方法及快速非线性算法进行动力时程分析,其中非隔震模型由软件自动生成,边界条件取上支墩底部铰接。

SAUSG-PI软件可“一键”计算完成水平向减震系数,结果如表1~2所示。

表1 楼层剪力X向水平向减震系数

层间隔震结构不同设计方法算例对比插图1

表 2 楼层剪力 Y 向水平向减震系数

层间隔震结构不同设计方法算例对比插图2

根据计算结果,结构X向水平向减震系数为0.22,Y向水平向减震系数为0.24,本结构的水平向减震系数取为0.24。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第12.2.5条的规定,本工程上部结构水平地震作用可以降低一度设计;根据第12.2.7条的规定,本工程上部结构抗震措施可以降低一度设计;隔震后的水平地震影响系数最大值αmax1取为0.08。

03分部设计方法

将隔震模型去除隔震支座及以下裙房,上支墩底部取铰接,作为非隔震结构,采用PKPM-SATWE进行反应谱分析,将水平地震影响系数最大值设为0.08;为进行计算结果对比,在SAUSG-PI软件中采用上述7条地震动进行小震弹性时程分析,峰值加速度取7度(0.1g)对应的35cm/s²。各条地震动的楼层剪力如图2所示,其中为对比楼层结果,对应去除隔震支座后的楼层号不变,隔震层上楼层为第7层。

层间隔震结构不同设计方法算例对比插图3

图2 分部设计法各地震动的楼层剪力

04直接分析设计法

采用上述7条地震动在SAUSG-PI软件中进行中震动力时程分析,峰值加速度取8度(0.2g)对应的200cm/s²,考虑隔震支座的非线性属性。各地震动的楼层剪力如图3所示。

层间隔震结构不同设计方法算例对比插图4

图3 中震下各地震动直接分析设计的楼层剪力

05计算结果对比

分部设计方法与直接分析设计方法两个方向楼层剪力的平均值及对比如图4所示,其中分部设计方法两个方向的楼层剪力以“小震-X”及“小震-Y”表示,直接分析设计方法两个方向的楼层剪力以“中震-X”和“中震-Y”表示;直接分析设计与分部设计方法两个方向楼层剪力比值分别以“X向”和“Y向”表示。

层间隔震结构不同设计方法算例对比插图5

图4 直接分析设计与分部设计楼层剪力比较

06结论

1)隔震结构直接分析设计方法得到的楼层剪力总体要大于分部设计方法的结果,各层剪力比值在0.93~1.73倍左右;

2)由于直接分析设计方法直接考虑了隔震支座的非线性属性,所以地震作用相比分部设计方法增大了200/35=5.7倍,但楼层最大剪力比仅为1.73倍,个别楼层剪力比小于1.0;

3)采用设防地震作用下的直接分析设计方法更加符合隔震结构真实受力状态,也符合即将发布的《建筑隔震设计标准》规定;

4)相较于基础隔震结构,层间隔震结构采用分部设计方法可能存在设计结果更加偏于不安全的情况;

5)采用隔震结构直接分析设计SAUSG-PI软件,可以方便并更加准确地实现层间隔震结构设计。

 

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