教学楼#隔震分析报告

- -教学楼教学楼#-#-隔震分析报告隔震分析报告1 1工程概况工程概况本工程位于，抗震设防烈度 8 度，设计基本地震加速度峰值为 0.30 g，设计地震分组第二组，II类场地， 场地特征周期 0.40s。采用框架结构形式，楼层数为 5 层，建筑结构高度 21.60m，宽64.32，高宽比 0.34。属于重点设防类，乙类建筑。2 2设计依据设计依据本工程隔震设计所依据的主要规范、图集如下：（1） 建筑抗震设防分类标准（GB502232008）；（2） 建筑结构荷载规范（GB500092012）；（3） 建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）；（4） 建筑抗震设计规范（GB 500112010(2016 版)）；（5） 叠层橡胶支座隔震技术规程（CECS126：2001）；（6） 混凝土结构设计规范（GB500102010(2015 版)）；（7） 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32010）；（8） 建筑地基基础设计规范（GB500072011）；（9） 建筑结构隔震构造详图（03SG6101）；（10） 建筑隔震工程施工及验收规范（JGJ3602015）；ETABS 模型建立以及准确性验证本工程使用大型有限元软件 ETABS 建立隔震与非隔震结构模型，并进行计算与分析。ETABS 软件具有方便灵活的建模功能和强大的线性和非线性动力分析功能，其中连接单元能够准确模拟橡胶隔震支座。本结构模型依据 PKPM 建模得到。ETABS 模型如图 1 所示。图图 1 1 结构三维模型图结构三维模型图将 EATBS 和 SATWE 非隔震模型计算得到的质量、周期和层间剪力（振型分解反应谱法）进行对比，结果如表 1表 3 所示。表中差值为：。%100)(SATWESATWEETABS表表 1 1 非隔震结构质量对比非隔震结构质量对比SATWE(Ton)ETABS(Ton)差值(%)19794 19059 3.7 由表 1 可知，两软件模型的质量非常接近。表表 2 2 非隔震结构周期对比非隔震结构周期对比阶数SATWEETABS差值(%)11.146 1.108 3.2 21.129 1.106 2.0 31.102 1.067 3.1 由表 2 可知，两软件模型的前三阶模态的自振周期也非常接近。表表 3 3 非隔震结构地震剪力对比非隔震结构地震剪力对比SATWE（KN）ETABS（KN）差值(%)层数XYXYXY 7916 930 939 865 2.5 6.9 614514 15012 13762 14152 5.2 5.7 527008 27843 26096 26548 3.4 4.7 436955 38043 35959 36665 2.7 3.6 344971 46287 43950 44894 2.3 3.0 251848 53326 50693 51638 2.2 3.2 1（隔震层）54930 56318 54110 54999 1.5 2.3 由表 3 可知，两软件模型各层层间剪力非常接近。由表 1、表 2 和表 3 可知，ETABS 模型与 SATWE 模型的结构质量、周期和顶层以下各层间剪力差异都很小。综上所述，用于本工程隔震分析计算的 ETABS 模型与 SATWE 模型是一致的。3 3地震动输入地震动输入建筑抗震设计规范（GB50011-2010，以下简称抗规）5.1.2 条规定：采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程，其中实际强震记录的数量不应少于总数的 2/3，多组时程的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。弹性时程分析时，每条时程计算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%。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 条时程曲线如图 2 所示，7 条时程反应谱和规范反应谱曲线如图 3 所示，基底剪力对比结果如表 4 所示。表表 4 4 非隔震结构基底剪力非隔震结构基底剪力工况反应谱REN1REN2N176N177LWD N90N949时程平均X54110 43844 47147 45775 41083 39650 45671 48852 44574 剪力 （kN）Y54999 42133 44921 51919 50157 40784 44186 51813 46559 X100 81 87 85 76 73 84 90 82 比例 （%）Y100 77 82 94 91 74 80 94 85 注：1、比例为个各时程分析与振型分解反应谱法得到的结构基底剪力之比；2、时程信息如下：时程 简称时程全称归一后 峰值加 速度 (cm/s²)设防地震采 用地震加速 度最大值 (cm/s²)罕遇地震采 用地震加速 度最大值 (cm/s²)采集 间隔布点 数量REN1ren11003005100.021501 REN2c141003005100.021501 N176NGA_176IMPVALL.H-E13_FP1003005100.0057901 N177NGA_1177KOCAELI.ZYT_FP1003005100.00525856 LWDLWD_DEL AMO BLVD_90_nor1003005100.021770 N90NGA_1190CHICHI.CHY019_FN1003005100.00426750 N949NGA_949NORTHR.ARL_FN1003005100.0219980510152025303540-101LWD020406080100120140-101N177020406080100120-101N900510152025303540-101N1760510152025303540-101N949051015202530-101REN2051015202530-101REN1图图 2 2 7 7 条时程曲线条时程曲线抗规规定：输入的地震加速度时程曲线的有效持续时间，一般从首次达到该时程曲线最大峰值的 10%那一刻算起，到最后一点达到最大峰值的 10%为止；无论是实际的强震记录还是人工模拟波形，有效持续时间一般为结构基本周期的（510）倍。详细情况见下表：表表 5 5 7 7 条时程反应谱持续时间表条时程反应谱持续时间表时程名称第一次达到该时程曲 线最大峰值 10%对应的 时间（S）最后一次达到该时程 曲线最大峰值 10%对 应的时间（S）有效持续时间（S）结构周期 （S）比值REN10.580 20.500 19.920 2.528 7.9 REN20.680 20.360 19.680 2.528 7.8 N1762.705 34.560 31.855 2.528 12.6 N17719.100 81.970 62.870 2.528 24.9 LWD 0.040 33.640 33.600 2.528 13.3 N9020.172 84.448 64.276 2.528 25.4 N9492.180 24.180 22.000 2.528 8.7 由表 5 可知，满足规定。012345600.10.20.30.40.50.60.7反 反 (S)反 反 反 反 反 反Absolute ARSLWD N177 N90 N176 N949 REN2 REN1 反 反 反 反 反 反 反 反 反 反图图 3 3 7 7 条时程反应谱与规范反应谱曲线条时程反应谱与规范反应谱曲线由图 3 可知，各时程平均反应谱与规范反应谱较接近。抗规规定：多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于 20%。详细情况见下表：表表 6-16-1 7 7 条时程反应谱与规范反应谱曲线对比表条时程反应谱与规范反应谱曲线对比表振型ETABS（非隔震）时程平均影响系数（）规范反应谱影响系数（）差值（%）11.108 0.105 0.097 8.2 21.106 0.105 0.097 7.9 31.067 0.109 0.101 8.7 表表 6-26-2 7 7 条时程反应谱与规范反应谱曲线对比表条时程反应谱与规范反应谱曲线对比表振型ETABS（隔震）时程平均影响系数（）规范反应谱影响系数（）差值（%）12.528 0.049 0.055 -10.3 22.521 0.049 0.055 -10.1 32.230 0.055 0.056 -1.3 4 4隔震支座隔震支座布置布置本工程采用的橡胶隔震支座，在选择其直径、个数和平面布置时，主要考虑了以下因素：（1）根据抗规12.2.3 条，同一隔震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀，竖向平均应力不应超过乙类建筑的限值 12Mpa。 （2）在罕遇地震作用下，隔震支座不宜出现拉应力，当少数隔震支座出现拉应力时，其拉应力不应大于 1MPa。（3）在罕遇地震作用下，隔震支座的水平位移限值应小于其有效直径的 0.55 倍和各橡胶层总厚度 3 倍二者的较小值。本工程共使用了 82 个支座，各类型支座数量及力学性能详见表 7，隔震支座平面布置见图 4。隔震结构屈重比为 0.030。表表 7-17-1 有铅芯隔震支座力学性能参数有铅芯隔震支座力学性能参数类别符号单位LRB500-LRB600-LRB700- 使用数量N套223019 支座总高度Hmm201222.5266.5表表 7-27-2 无铅芯隔震支座力学性能参数无铅芯隔震支座力学性能参数类别符号单位LNR500-LNR600- 使用数量N套65 支座总高度 Hmm201222.5图图 4 4 隔震支座编号及布置图隔震支座编号及布置图6 6 验算隔震结构的偏心率验算隔震结构的偏心率隔震结构的偏心率是隔震层设计中的一个重要指标，日本和台湾规范明确规定隔震系统的偏心率不得大于 5%。本报告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1.69%，Y 方向 0.15%，详见表 8。表表 8 8 隔震结构的偏心率隔震结构的偏心率全局坐标重心(M)刚心(M)偏心距 （M）扭转刚度 (KN.M)弹力半径 （M）偏心率X39.88 40.39 0.05 1.69% Y50.39 50.62 0.51 124385.18 30.35 0.15%7 7 验算隔震支座压应力验算隔震支座压应力荷载组合为：1.0 恒载+0.5 活载，各个支座压应力见表 9，由表可知，支座压应小，支座有足够的安全储备。表表 9 9 恒载和可变荷载组合下各支座压应力恒载和可变荷载组合下各支座压应力1.0 恒+0.5 活支座 编号支座 类型P（kN）压应力 （Mpa）1LRB600-2929 -10.36 2LRB600-2876 -10.18 3LRB700-2891 -7.52 4LRB700-3078 -8.00 5LRB700-3072 -7.99 6LRB600-2508 -8.88 7LRB600-2859 -10.12 8LRB600-2794 -9.89 9LRB600-2915 -10.31 10LRB600-2906 -10.28 11LRB600-2438 -8.63 12LRB700-2844 -7.39 13LRB700-3049 -7.93 14LRB700-3087 -8.02 15LRB600-2565 -9.08 16LRB600-3007 -10.64 17LRB600-2738 -9.69 18LRB600-