上一期主要介绍了项目概况,隔震目标确定,假定模型试算,智能筛选隔震支座建立隔震模型,构件性能水准指定,隔震计算参数等内容。本期将对隔震结构计算与结果查看,中大震反应谱分析,中大震FNA时程分析等内容进行介绍。

项目背景回顾

该项目为四川省成都市某大学校舍,由四川省建筑设计院建筑三院设计。本建筑应用了隔震技术,按照《新隔标》要求设计。成都虽然不属于高烈度地区,但随着新抗震管理条例的发布,重点地震监视区都应采用减隔震技术。

计算与结果查看

运行程序,执行计算,软件会自动生成中震隔震模型与非隔震模型。

1. 判断是否满足隔震目标,是否需要调整抗震等级:

执行计算后,查看隔震与非隔震最大的剪力比和倾覆力矩比为0.42,虽有变化,但仍在范围以内,说明支座的布置是合理的,满足隔震目标;底部(本项目为第三层)剪力比0.42,小于0.5,按照隔标可以降低1度来考虑抗震等级,将抗震等级调整为2级;

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(1)

2. 抗震等级调整:

按照隔标6.1.3条,6.1.4条,本项目地下一层抗震等级为一级,上支墩层及以上结构抗震等级为二级。

3. 查看结构周期与调整阻尼比,并重新计算:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(2)

第三周期阻尼比稍大,按工程经验指定为18%,操作如下,查看具体迭代过程可在damp文件中查看:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(3)

4. 整体指标及配筋结果查看:

与常规抗震结构结果查看方式基本相同,不同的地方如下:

1)框架结构位移角限值,隔震层以上楼层1/400,隔震层以下楼层1/500;

2)隔震层以上柱轴压比核验时需注意,竖向地震下的轴压比限值不降低,需按原抗震等级执行;

3)剪重比要求按原设防烈度对应的多遇地震执行;

4)周期比,位移比指标以试算模型为准。

5. 支座内力,变形验算:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(4)

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(5)

6. 重力荷载代表值的压应力,最大拉压应力,地震工况下的水平位移,质心刚心,屈重比验算:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(6)

软件有单独的隔震计算书,以下结果的查看,需要到隔震计算书中查看:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(7)

7. 隔震层支座信息统计结果查看(篇幅有限未全部展示):

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(8)

8. 隔震层偏心率验算:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(9)

9. 隔震层抗风验算:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(10)

至此中震反应谱的计算已经完成,下面将对中震FNA时程,大震反应谱,大震FNA时程,大震弹塑性分析进行说明。

中震FNA时程分析

为了更精确的分析底部剪力比,隔震支座受力状态,项目也存在转换,应采用FNA快速非线性时程分析方法进行补充计算,同时该时程分析可作为一个工况,与反应谱法工况包络计算配筋。

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(11)

加入已选好的地震波,参数设置如下,执行计算:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(12)

时程计算的底部剪力比在专项“隔震计算书”中查看,为0.42,反应谱法与时程分析结果一致;隔震支座验算查看同前,在“隔震支座”菜单下查看,计算均通过;配筋软件自动包络,无需手动操作。

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(13)

由于要校核剪力比,选波时要求同时满足中震隔震和中震非隔震两个模型,中震非隔震模型选波时阻尼比一般为5%,中震隔震模型选波时阻尼比一般为前两周期对应阻尼比的平均值,本项目取14.99%=(15.02 14.92)/2%。

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(14)

大震反应谱,大震FNA时程分析

为分析隔震支座在大震下的受力状态,校核最大拉应力,压应力,地震工况下的水平位移,验算下支墩及其相连构件在大震下是否满足正截面不屈服,斜截面弹性。可先进行大震反应谱,再进行大震FNA时程分析,操作与中震的操作类似,不再赘述,参数设置如下,大震FNA时程分析不可将阻尼比修改为7%,一般仍按5%计算。

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(15)

配筋只需查看在“隔震区域构件定义”中定义为“支墩、支柱及相连构件”和“隔震层以下构件”的构件配筋,其它构件配筋无需核对。“最大拉,压应力”,“地震工况下的水平位移”,“支座内力”,查看方法同上,只需要切换到大震模型,这里不再过多叙述。

软件左侧切换到大震模型查看配筋,这个配筋是大震弹性的配筋,若要查看大震不屈服的模型配筋,需要单独打开2级子模型。

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(16)

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(17)

与常规结构设计相比,隔震结构也有抗倾覆验算的要求,《新隔标》4.6.9要求大震下的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比不小于1.1倍,这个在大震子模型新版计算书中查看。

另外,在隔震专项计算书中,输出了通过FNA快速时程分析得到的滞回曲线,铅芯叠层橡胶支座的滞回曲线如下,也可以在时程分析模块结果中查看:

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(18)

大震弹塑性分析

主要目的是再次验算隔震支座的最大拉应力,压应力,地震工况下的水平位移,和计算结构的弹塑性层间位移角,以及观察损伤情况,由于篇幅限制这里不在详细叙述。

经验总结

1. 隔震技术减震效果明显,理论效果可达75%左右,建筑设计中效果一般可达50%左右,本项目达到了42%,处于经验值的范围以内。

2. 本项目性能目标达到“小震、中震不坏,大震可修”,安全储备高,说明隔震建筑可作为震后可能导致重大伤亡,财产损失,震时不能间断使用建筑的首选方案,例如,学校,医院,应急指挥中心等。

3. 隔震后上部结构梁、柱截面减小,室内使用面积增大,利于实现各种建筑功能,设计过程中也不影响上部房间布局与功能,建筑师发挥空间较大。

4. 假定隔震后的模型计算是最重要的一个环节,一般不可省略,除上文提到的可以得到经济的结构布置,发挥隔震优势以外,常常决定着支座验算是否能通过,特别是当柱墙底出现较大拉力时,支座拉应力验算时常难以通过,在试算模型阶段就需要注意。

5. 支座拉应力计算难以通过时,可查看支座参数里是否填入了实际的拉压刚度比,软件默认的是1,按保守考虑。设计中可输入实际值计算,也可以调整结构布置减小柱墙拉力,或设置抗拉装置来抵抗拉力。

成都教科院附中施工图纸(成都某校舍项目分享)(19)

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