建筑隔震设计规范20160924.pdf

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建筑隔震设计规范20160924.pdf

12.1.1本章适用于利用简易隔震支座作为隔震层以阻隔地震动的村镇低矮房屋隔震设计。 注:1本章低矮房屋是指村镇地区不超过3层的框架结构,砖砌体、砌块砌体和石砌体结构。 2本章简易隔震支座指无上下连接板的支座。 12.1.2村镇结构高宽比,6、7度不大于2.0,8度不大于1.5,9度不大于1.0;高宽比大 于上述规定的结构采用隔震设计时,应进行专门研究

12.2房屋隔震设计要点

12.2.1村镇低矮房屋隔震设计时,上部结构的总水平地震作用可按底部剪力法简化计算, 且应符合下列规定: 1隔震层顶部的梁板结构,应作为其上部结构的一部分进行计算和设计。当隔震层 以上结构的质心与隔震层刚度中心不重合时,应计入扭转效应的影响。 2对于村镇低矮房屋隔震后某丹溪花园5#公建房土建及水电安装工程施工组织设计,上部结构的水平地震作用应根据烈度、特征周期分 区、场地类别和隔震后体系的基本周期按设防烈度地震作用计算确定。 隔震后体系的基本周期按下式计算确定

式中:T一一为隔震后体系的基本周期; G一一隔震层以上结构的重力荷载代表值; K一一隔震层的水平等效刚度; 8一一重力加速度。 对于村镇低矮房屋结构,隔震层在罕遇地震作用下的水平剪力可按下式计算:

V, =n,α(Sg)G

式中:V。一一隔震层在罕遇地震作用下的水平剪力; 元,为近场系数; αi(5eg) 一一罕遇地震作用下的地震影响系数值,根据隔震层参数按前述方法取 值。 对于村镇低矮房屋结构,隔震层在罕遇地震作用下的水平位移可按下式计算:

μc = Asai(beg)G/K

式中:α一地震影响系数; αmax一地震影响系数最大值; T一特征周期; T一结构自振周期。 当简易隔震结构的阻尼比不等于0.05时,隔震后的水平地震影响系数按《建筑抗震 设计规范》GB50011第5.1.5的规定确定。 2.2.4村镇低矮房屋的隔震层应设置在上部结构与基础之间,隔震层上下应设置钢筋混 疑主圈梁。隔震支座的摆放位置应为受力较大的位置,其规格、数量和分布,应根据竖 向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过设防烈度地震作用计算确定。隔震层在室遇地震 作用下,不应出现拉应力。隔震支座的布置和选型原则如下: 1隔震支座的布置原则 1)纵横向承重墙的交接处; 2)独立柱和构造柱下; 3)其他需要设置隔震支座的部位,如楼梯间等。 2上部结构的质心与隔震层刚度中心应尽量重合。 2.2.5村镇低矮隔震房屋的隔震措施,应符合下列规定: 1隔震支座应放在基础与上部钢筋混凝土圈梁之间; 2村镇低矮隔震建筑构造措施应保证地震时隔震层能发生相对位移。隔震支座周围 00mm内不应有任何阻挡物体;隔震层上部结构与下部结构要设隔离缝;隔震结构与局 部非隔震结构要脱开:通过隔震层的管道要用软接头,具体做法如下: 1)隔震层变形构造: 若室内外高差较大,隔震层位置高于室外地面标高以上,不需要设置隔震沟: 若室内外高差较小,隔震层设置在地面标高以下,则沿建筑物四周均需设置一道 20mm高的隔震缝,缝宽不小于300mm,建筑物悬挑部分与地面要脱开。 2)隔震层工艺: ①先浇筑下圈梁,隔震支座可于下圈梁浇筑初凝前置于其上,按压固定 或在下圈梁凝固后,涂膜结构胶连接。支座安装后,其每个支座的平整度不大于 1/300。 ②支座置于下圈梁后,在支座四周放置可压缩挡件,支模浇筑上圈梁。 ③两支座之间的上、下圈梁之间的空隙的处理方式为无橡胶隔震支座处 砌一皮砖,上、下圈梁之间的空隙采用泡沫塑料板填充,施工时充当浇筑上圈 梁时的底模板,无需施工后拆卸,简单方便。 ④可压缩挡件的尺寸应与支座最大允许变形一致,一般不小于120mm。 ?室内土0.000平面以下依次为100mm厚混凝土;混凝土下为一层无纺布 或油毡塑料布,防止施工时砂浆漏浆;其下接着为不小于50mm厚的砂垫层;最 后为素土夯实层。地面底板与砂垫层之间可选择采用无纺布、油毡布等隔开。 ③支座在上、下圈梁之间,圈梁两侧以泡沫塑料与砂垫层以及素土夯实

层隔开,保证在地震作用时支座压缩泡沫以具有有效的位移变形空间。 3)限位措施: 由于隔震支座无连接件与上、下结构连接,可采用圈梁穿孔锚索拉结限位; 或者房屋四周设置防撞围护结构;或圈梁两支座之间设置碰撞挡块;或设置装配 式自带限位挡件的预制混凝土隔震基座。 4)楼梯处理: 建筑物外部的非隔震楼梯与隔震主体结构必须分开。 5)管道与避雷设备连接: ①穿越隔震层上下的水管采用软管; ②穿越隔震层的电气、通信系统的配线应采用绕曲柔性连接,并应留有大 于400mm的多余长度。 6)隔震层底部应采取排水措施,以防底部积水。 7)隔震设计中所使用的简易隔震支座应提供出厂检验报告。 8)隔震层所形成的缝隙采用泡沫等柔性材料封堵、填塞。

表B.0.1软土场地常规校核地震动记录

表B.0.2软土场地特殊校核地震动记录

附录C人工地震动加速度时程合成方法 C.0.1方法一:场地设计反应谱和天然波的相位谱

C.0.2方法二:场地设计反应谱和随机相位谱

图C.0.1场地设计反应谱和天然波的相位谱合成方法

图C.0.2场地设计反应谱和随机相位谱合成方法

附录D复振型影响系数计算公式

D.0.1不进行扭转耦联计算时,复振型分解反应谱法中第n阶振型和参与系数计算公式

A, + 0,B. Yn Pi+qi Yn a, +b?

r:地震作用位置向量: n、①:第n阶复振型对应的单自由度结构阻尼比和圆频率; ?、P:采用状态空间法进行复振型分解得到的振型向量中位移分量的实部和虚 部; M、C、K:分别为非比例阻尼结构的NXN阶的质量、阻尼和刚度矩阵。

阶数复振型对应的单向水平地震效用组合时的帮

PpPA,A. + Pw B,B.O,Om. +2pvDB,A.On m AA"+OA,B"+OB.A"+OBB3

附录E隔震支座连接设计

隔震支座的连接设计,从支座受力的角度应该考虑支座在受到轴向压(拉)力、水平 势力和弯矩三种力共同作用下的受力情况。而从隔震支座的连接构造角度考虑,需要考虑 .隔震支墩设计:最大受压承载力和最大受弯承载力(考虑局部受压);2.隔震支座连接 板与预埋板的连接:螺栓设计(抗拉以及抗剪);3.预埋件设计1)预埋锚栓的锚固长度计 算,2)栓钉受剪承载力。 在上述计算中,在考虑隔震支墩压弯作用下的最大承载力时,偏于保守地,认为支座 受到正常的压弯作用同时取NS;而在计算连接螺栓最大拉力下时,也偏于保守地,认 为支座在受纯弯作用(Λ0)。二者在计算过程中,等效混凝土柱截面所取中性轴位置是不 同的,请读者注意区别。 E.0.1由隔震层水平变形产生的隔震支墩及连接部位的附加弯矩应按下列公式计算

高震支墩混凝土局部受压最大压应力应满足以下

图E.0.2隔震支墩有效混凝土柱截面应力分在

式中:0。 一隔震支墩混凝王局部受压最天压应力值; 螺栓与混凝土的弹性模量比,n=Es/E; 元D2/4 上下支墩有效混凝土柱截面直径,D。=D。+4t,D。为隔震支座有效直径,tf为 连接板厚度: B 混凝土强度影响系数:当混凝土强度等级不超过C50时,取1.0;当混凝土 强度等级为C80时,取0.8;其间按现行内插法确定; A B一一混凝土局部受压时的强度提高系数:取。 VA 示支墩截面面积,Ab表示局部受压面积Ab=元r²; f一支墩混凝土轴心抗压强度; 1+2nP Xn—中性轴位置,此处X,=0.5+ 16(1+ nP) rs一螺栓布置的半径; 一上下支墩有效混凝土柱截面半径,r=D/2。 计算说明:由于支墩受轴力不同,e(0,元);当支墩处于压弯情况下时e(元/2,元)。支 墩所受力或是弯矩可以分解为两个部分,混凝土部分和钢筋(螺栓)部分,截面应力 状态如下图所示。截面曲率取为,r=D/2。取图中的中性轴,不考虑受拉混凝土的 作用,截面钢筋按照均匀配筋环来考虑。 1)圆形连接板的隔震支座

易于验证,当混凝土柱截面处于截面处于抗规要求的0.55D。偏压情况下,处于控制 作用的必是支座的Nal和Ma1。同时由于我们在计算中在取中性轴是M值采用的是偏大的 保守值计算,故当反算截面受力状态求混凝土受压应力时,采用Nal的公式:

2)方形连接板的隔震支座

由于支墩受轴力不同,(0,元)。支墩所受力或是弯矩可以分解为两个部分,混凝土 部分和钢筋(螺栓)部分,截面应力状态如下图所示。截面曲率取为,r=D/2。取图中 的中性轴,不考虑受拉混凝土的作用,截面钢筋按照8根钢筋计算。

轴压力计算: 混凝土部分受压力积分为

2)钢筋屈服先于混凝土压溃,有W=f/E.r(r.c

与圆形隔震支座的计算结果分析相同,受压验算取用Na和Ma的计算公式,此处不 再赞述。同时可见Na2和Ma2的计算结果和圆形截面相比仅在分母上有不同,偏于保守 地,取cosθ,口1,则方形隔震支座可与圆形隔震支座采用相同计算公式。 主: 此处为隔震支墩的计算,当处于压弯状态为最不利状态。中性轴位置Xn和的关系为 支墩受力截面中性轴位置基本保持不变。当有轴力N时,中性轴的位置处于截面中心 即Xno=r。在此基础上,施加弯矩M之后,有如下关系:

=0 c1 Ox N a=E.A +E,A. M E.I, +E,I, M 元D 64 8 M 元D (1+ 2nP, 64

1 + 2nP, D? =N 1 + nP 16

其中M=PS/2+Qh/2,偏于保守地,令M=PS 1+ 2nP 产 则0x= 厂 D 1+nP 165

1+ 2nP, | 则x= r D 1+ nP 165

1+2nP X,= X.o +8x,=0.5+ D

E.0.3隔震支座连接螺栓受拉剪作用时应符合下列规定:

图E.0.3连接螺栓受力简图

式中:B 连接螺栓受拉应力: Jt 螺栓抗拉强度设计值; TB 螺栓受剪应力; f.b 螺栓抗剪强度设计值; 2 L一螺栓到中性轴的距离,其中中性轴距离距离隔震支座中心的距离为 As 螺栓总截面积。 计算说明:此处螺栓力计算参照规范《橡胶支座第3部分:建筑隔震橡胶支座》GB20688.3 中附录G连接螺栓的内容。 E.0.4隔震支座预埋件设计应满足下列要求:

1与连接螺栓相连锚杆的锚固长度要求

式中:lab 与螺栓相连锚杆的锚固长度; α 锚杆的外形系数,光圆表面取0.16,带肋表面取0.14 混凝土抗拉强度设计值; 一锚杆直径。 2预埋板中部栓钉受剪承载力要求:

图E.0.4预理件受力情况

la≥αd,且不小于300mm

2, =2≤Nt =0.7AJ

式中:Q1 单根栓钉所承受的剪力; b一 栓钉数量; Nb单根栓钉受剪承载力设计值; Ab1一—单根栓钉截面积; 栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比; f——栓钉抗拉强度设计值;当栓钉材料性能等级为4.6级时,fi=215N/mm²,=1.67 计算说明: 在预埋件设计中,认为隔震支座所受拉力由预埋锚杆承担、剪力由栓钉承担。 1锚固长度计算与《混泥土结构设计规范》GB50010混凝土结构设计规范中8.3.1节 第一款中的锚固长度计算方法相同。 2栓钉受剪承载力与《钢结构设计规范》GB50017钢结构设计规范中11.3.1节第1 款中的抗剪承载力计算方法相同。

附表E隔意支座在允许最大位移(0.55D)下的连接计算

附录F既有建筑与历史建筑隔震加固施工工艺流程

F.0.1隔震加固工程可按下列施工流程进行,可结合工程情况和现场条件进行穿插流水作 业,以缩短总工期。

图F.0.1隔度加固工程的施工流程

F.0.2在隔震层周边应布置沉降观测点,各沉降观测点之间的距离不宜超过15m,伸缩缝 两侧应各布置1个观测点,施工全过程及竣工后均需进行沉降观测,直至竖向变形量静 上。 .0.3墙体托换结构的施工应满足以下要求: 1严格根据设计图纸,进行现场测量放线,确定墙体开洞的位置, 2销键梁钢筋伸出墙外的长度应满足钢筋在混凝土中的锚固要求。 3销键梁的混凝土浇灌应与各托换梁同时进行,混凝土振捣应密实;销键梁、墙体、 托换梁、支墩应形成整体。 4隔震沟混凝土顶板钢筋可与托换梁钢筋同时绑扎,或在托换梁中按设计要求预留 隔震沟混凝土顶板钢筋。 5下支墩的钢筋应与加固基础梁钢筋同时绑扎,并满足锚固长度要求。 6加固基础梁钢筋及下支墩钢筋绑扎完成后,按几何尺寸支模,检查无误后进行混凝 土浇灌。 E0.4柱托换结构的施工应满足以下要求:

1严格根据设计图纸,进行现场测量放线,确定柱托换用的牛腿(或节点)位置。 2原结构柱在托换位置宜凿出凹槽,增加托换节点的抗剪性能。 3.在原结构柱的托换节点位置,应通过水平植筋或对穿钢筋(棒)的方式保证节点的 抗剪能力。 4托换节点中的混凝土应浇筑、振捣密实;保证原结构柱、混凝土、抗剪筋(棒)等 形成一个整体。 5隔震沟混凝土顶板钢筋可与上支墩钢筋同时绑扎,或在上支墩中按设计要求预留隔 震沟混凝土顶板钢筋。 F.0.5结构分离及安装隔震支座的施工应满足下列要求: 1分区分批切断准备安放隔震支座处的墙体(包括构造柱)和框架柱,并做支撑保护。 2在下支墩处安装隔震支座的下预埋钢板,将预埋钢板螺栓和下支墩钢筋进行有效连 接,确保浇灌混凝土时不移位不变形,并校准预理钢板的标高和水平度,经检查无误后进 行下支墩混凝土的二次浇灌。 3安装上部预埋钢板及螺栓,将预埋钢板螺栓和上支墩钢筋进行有效连接,确保浇灌 混凝土时不移位不变形,经检查无误后进行上支墩混凝土的二次浇灌。 4待混凝土达到一定强度时,方可进行隔震支座安装,

某装饰施工组织设计附录G建筑隔震支座性能规格 附录H村镇低矮房屋简易隔震装置及构造 附录I 隔震橡胶支座性能选用表

附录G建筑隔震支座性能规格 附录H村镇低矮房屋简易隔震装置及构造 附录I 隔震橡胶支座性能选用表

附:条文说明 第10 章 既有建筑与历史建筑隔震加固设计

第10 章既有建筑与历史建筑隔震加固设计

10.1.1在我国现行抗震设计规范中,对混合结构、砖木结构等结构形式已不再列入,但 在目前我国的加固实践中,这儿类结构形式仍会遇到,尤其是对于中小学校舍以及文物建 筑。此时,隔震技术仍是一种有优势的可选方案,具体应经专项论证后实施。 10.1.3在美国、日本、意大利、葡萄牙等国家,隔震技术在办公楼、医院、文物建筑等 加固工程中已有不少成功实践。我国近年来也有一些中小学校舍、医院和文物建筑采用了 隔震加固。由于隔震加固技术影响范围较小(主要集中于建筑首层),工期较短且对建筑 内外立面影响较小,因此在其适用范围内具有较为突出的优势。 通过国内近年来的应用调研发现,经合理设计的隔震加固工程,其造价可以与传统 加固方法相当,而综合考虑工期、装修恢复等因素后,其经济性将进一步突出。在中小学 校舍加固工程中,往往可以在暑假2个月期间完工。对于不可再生的文物建筑而言,其意 义尤为显著。 当然,所有加固技术均有其适用范围,特别是对于既有建筑的加固,往往受到结构材 科强度、结构形式、高宽比、平面布置、基础理深、邻近建筑的诸多影响,因此在选择隔 震加固方案时,应做个案分析和经济技术指标对比。 10.1.4随着时间的推移,不再以《建筑抗震鉴定标准》GB50023第1.0.4条的标准作为 划分依据。 10.2既有建筑的隔震加固设计 10.2.5此条主要针对我国现行抗震设计规范不再列入的混合结构、砖木结构等结构形式。 10.2.7由于隔震后的上部结构需要与周边完全脱开并需要有一定的位移空间,因此独栋 建筑相对而言更加适合隔震加固。对于平面设缝的建筑以及紧邻周边建筑的加固项目,应 做专项论证。 对于多栋建筑的隔震加固,目前一般有几类做法:(1)隔震层形成整体,上部结构不 连接。此时应验算各栋单体之间的地震作用耦合效应以及位移需求;(2)隔震层和上部结 构均在各楼层表格处连接,此时应做整体模型的抗震分析,并仍需满足原结构温度缝等设 置需求;(3)单体做少量平移,以满足隔震建筑的位移需求;(4)在单体间设置耗能阻尼 装置,兼有限位作用。 10.2.8我国建国后至90年代前兴建的建筑往往没有设置构造柱、圈梁等抗震构造措施 对于此类建筑,有条件时应尽量补充抗震构造措施,以增强整体性。 预制装配式楼板在我国90年代的房屋中应用较广,而现行规范不再采用此类形式。 对于隔震加固工程中的预制装配式楼板,应与传统加固方式有所区分。这主要是考虑到隔 震后上部结构的位移以平动为主,楼板相对变形大大减小。另一方面,传统加固方法对于 预制楼板往往需凿除其面层并叠浇钢筋混凝土面板,此类方式对原结构带来一定损伤且增

GB 50661-2011标准下载1一隔震支座;2一连接螺栓:3一连接板(上);4一预理埋钢板(上);5一上支墩;6一连接板(下) 预埋钢板(下):8一下支墩:9一上托换变截面梁:10一下托换变截面梁:11一原上部结构

10.2.13尽管目前的隔震加固多选用以叠层钢板隔震橡胶支座,但近年来也出现了多种滑 多隔震支座以及简易但行之有效的隔震措施。本规范对此并未限制使用,但为确保隔震支 座的有效性和耐久性,其他类型的隔震支座应通过省级以上管理或检测单位的鉴定要求。 10.2.15由于隔震层的现浇混凝土梁板具有一定的厚度,将显著增加传至基础的荷载;同 时,若上部结构存在构件加固或装修改造并引起荷载显著增加时,应将该部分的荷载增量 一并考虑。 对于墙下条形基础,隔震加固后上部荷载将由线性均布荷载变为点式荷载,此时可 参考柱下条形基础的模式进行基础承载力的验算和加固。 10.3历史建筑的隔震加固设计 10.3.6历史建筑结构承载力验算时,其荷载取值可考虑不同加固安全等级的要求。 1永久荷载应按现行荷载规范取值,若历史建筑中所用材料和构造方式在现行设计 中已不再采用,应以实测为准。 2可变荷载取值中,对于三级建筑加固,当有可靠控制措施时,可按实际使用荷载

确定,但不得低于现行规范标准值的80%。 10.3.10对于历史类建筑,在遭遇同样的地震影响时,其损坏程度可略大于相同后续使月 年限的其它建筑。 10.3.11现有计算机软件,多根据线形建筑标准和常用的建造方式进行设计,其计算模型 以线形建筑结构形式和结构的连续性为前提,与历史建筑的实际情况的吻合程度往往存有 一定偏差,如木结构中各向异性材料的模拟,木结构或砖木结构连接部位的转动刚度等 因此软件和模型对结构验算的正确性影响极大,要求使用者要严格判断,综合分析,对计 算结果合理评价。 10.3.12针对结构构件承载力不足的情况,可以转变以往补强的思路。上部卸载法可以道 过拆除以往使用中搭建、加建等部分,以达到减少上部恒载的目的;同时也可以改变建争 的用途,使其使用荷载变小。 历史建筑建造年代久远,设计理念多为考虑竖向受力,凡乎未对地震作用进行分 析,且因长期使用,整体性一般较差,特别是砖木结构。因此,增设支撑可以改善这 问题,而增设防屈曲支撑可以避免发生屈曲现象,相比于普通支撑可以控制支撑所需的 截面面积,在满足小震层间位移的情况下尽量减小结构的整体刚度,减小地震作用。同 时,防屈曲耗能支撑在超越小震作用下全截面屈服消耗能量,并且增设的支撑易于识别 和更换拆除。也可以采用阻尼器技术,以提高结构的水平抗侧刚度和整体性。 混凝土构件的加大截面法,由于其不可逆,不可识别,以及增加自重,不建议在优 秀历史建筑物中使用。碳纤维增强复合材料(CFRP)加固法可以适用于多种结构形状及 结构部位的加固修补。因其不改变结构形状和外观,无须对原有结构构件打孔穿洞,基 本不增加构件自重及体积,施工便捷不需大型施工机械等特点,可作为一种有效的方法 应用在历史建筑的加固保护中,但其防火问题,外包材料与原构件的协同性应引起重 视。 10.3.13可识别原则,加固修复时的添加物要和整体协调,但又要和原来的部分有明显 区别;可逆性原则,要求加固修复做法是可逆的,在加固修复过程中加之于建筑的加 固、连接构件和更替构件,都应该易于拆除并且不可因为拆除它们而损伤文物建筑的原 有部分。 10.3.17对于有些加固难度较高、有特殊保护要求的历史建筑,可以采用持久的观测及终 护方法来保护。通过定期对结构构件和房屋整体的检查和检测,如:木结构构件的白蚁 朝湿和腐朽状况,铁质构件的锈蚀和破裂,砌体的风化和开裂,房屋整体的倾斜和变形等, 并采取一定的方式进行表面防腐或减小使用荷载来达到保护目的。进行日常维护可以避负 更严重间题的发展

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