1、隔震建筑设计与施工 张志强 东南大学土木工程学院 电话：13951812102古建筑中的基础隔震 紫禁城 明成祖永乐帝1406 1420年建。 南北约1km，东西约 700m，面积72万平方米 的数百个建筑物组成的建 筑群，虽地处地震区，却 震害很少的原因： 其主要建筑建于大理 石高坛之上，下部设有一 层柔软的煮过的糯米拌石 灰层，起到了基础隔震效 果。基础隔震概念的提出 1881年日本河 合浩藏提出的 方法： 先在地基上横 竖交错地卧放 几层圆木，圆 木上做砼基础 ，再在砼基础 上盖房子。 1909年J.A卡兰特伦茨提出的方案： 在建筑物与基础之间铺一层滑石或云母。 注：一般认为，日本的地震
2、工程学始于1881年10月的浓 尾地震；美国的地震工程学则始于1906年的旧金山地震。 较早利用隔震思想进行工程实践的是美国的赖特。他 在1921年设计了东京Imperial Hotel。该工程所处场地有 一软土层，之上为约24m的硬土层。通过在上部土层密 集布置短桩，将建筑物与上部持力层构成一个整体，整个 系统“浮”在下部软弱土层上。这一设计与当时的传统做 法完全不同，引起很大争议。在1923年东京大地震中，建 筑物普遍遭到严重破坏，但该建筑则表现出优良的抗震特 性，结构本身没有发生任何破坏。世界中,美,日 三国 隔震结构工程应用 应用 层数:中国 19层，已建1000多 幢 美国 29层，
3、已建近 100 幢 日本 50层，已建 5000多 幢隔震建筑原理 隔震建筑就是在建筑物的基础和上部结 构之间设置隔震装置（或系统），形成隔 震层，以达到阻隔地震时地面振动向上部 结构传递地震力（或振动能量），降低结 构在地震下的振动反应的目的。基础 地震波 建 筑 物 地面 隔震装置 隔震原理示意图 隔震沟ELcentro加速度反应谱 ELcentro 位移谱 隔震动力学原理隔 震 建 筑 震源隔震结构 隔震机理 地震中表现 传统房屋 地震时 激烈晃动 房屋加速度放大 100% 250% 梁柱裂,内部装饰,设备破坏 隔震房屋 地震时 缓慢平动(长周期) 房屋加速度减少 100% 40% 结构
4、弹性(变形集中在柔软支座) 保护结构 和 内部装饰,设备 隔震/不隔震=1/6传统结构:底部固定,受力大,结构各层变形很大, 结构弯剪破坏 隔震结构:底部柔软,不受力,结构变形集中底部, 结构弹性平动地震时隔震建筑表现南加州大学医院 南加州大学医院（隔震结构），8层。南加州大学医院地震记录 基础加速度为 0.49g，而顶层加速度只有0.21g。南加州大学医院医院(隔震)Olive View医院(不隔震)Olive View医院(不隔震)Olive View Hospital without isolation 南加州 8 个医院, 1个隔震,完好无损, 7个抗震,全部瘫痪 隔震医院,成为急救中
5、心 兼 抗灾指挥中心USC University Hospital with isolation 房屋加速度 隔震/不隔震 0.21g /2.31g 提高安全度 11 倍芦山县人民医院隔震楼芦山县人民医院非隔震楼26 26 汶川县第二小学(全隔震) 2011 地震记录 2011.12.07 零辰 3时,汶川 M3.8 级地震,仪器记录如下: 地面竖向 房屋竖向 地面水平 房屋水平 汶川第二小学(隔震) 0.0035 0.0049 0.0067 0.0037 汶川第二小学(不隔震) 0.0035 0.0171 0.0067 0.0156 隔震/不隔震 1/4 0 10 20 30 40 时间（s
6、） -300 -200 -100 0 100 200 300 400 0 10 20 30 40 时间（s） 加速度（gal） El Centro(NS) 顶层加速度反应 隔震/抗震=1/6 老师说:地震时,不外跑 屋里比屋外更安全!27 27 汶川第二小学(全隔震)2013.4.20 芦山地震记录 2013.4.20 芦山 M7.0 级地震,仪器记录如下: 地面水平 房屋水平 汶川第二小学(隔震) 0.20 0.12 汶川第二小学(不隔震) 0.20 0.72 隔震/不隔震 1/6 0 10 20 30 40 时间（s） -300 -200 -100 0 100 200 300 400 0
7、10 20 30 40 时间（s） 加速度（gal） El Centro(NS)隔震与非隔震结构地震反应对比 动画 (1对比试验)隔震层一般由隔震支座和消能器组成。隔震支 座一方面要支撑建筑物的竖向重量，另一方面在水 平方向提供一个较小的水平刚度，并且具有自复位 的功能。目前建筑常用的隔震支座主要有叠层橡胶 支座和滑板隔震支座。消能器又称阻尼器，主要用 来吸收或耗散地震能量，抑制隔震层产生较大的位 移。常用的阻尼器有金属变形阻尼器、粘弹性阻尼 器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。铅芯叠层橡胶支 座则是将叠层橡胶支座与铅阻尼器完美结合在一起 ，发挥隔震作用的同时，又能起消能的作用。 隔震层组成橡胶隔震
8、支座是由多层 橡胶和多层钢板或其他材 料交替叠置结合而成的隔 震装置，又称叠层橡胶隔 震支座，目前常用的橡胶 隔震支座有两种： 普通橡胶支座 铅芯橡胶支座。 橡胶隔震支座普通叠层橡胶支座铅芯叠层橡胶支座橡胶隔震支座的耐久性 1889年在澳大利亚墨尔本市的一座铁路高架桥上安装了天 然橡胶垫，这座高架桥至今仍在使用中。研究人员从使用 了100多年的天然橡胶垫上切下一块橡胶试样进行测试，发 现虽然橡胶中没有加抗氧化剂，但 在表面1.5mm产生老化 ，以下的橡胶性能未发生任何改变。这说明在一般情况下 ，橡胶的天然老化限制在表而区域。 1962建成的英国伦敦至肯特的M2高速公路桥上，使用了叠 层橡胶支座
9、，1982年移出两个进行了压缩和剪切刚度试验 ，并切开一个橡胶支座研究橡胶性能，结论是，支座的压 缩及剪切刚度没有明显变化，表面无任何开裂及老化征兆 。 1966年建成的伦敦奥尔班6层隔震公寓，采用了叠层橡胶 支座。之后每8年进行一次观测，从外观上未发现老化现象 ，硬度也无变化。 行业标准规定：叠层橡胶支座应具有 不小于60年的设计工作寿命。 老化性能是指支座在常温下的各项力学性 能如：竖向刚度、水平刚度、等效粘滞阻 尼比和水平极限变形能力等保持稳定。要 求变化率不超过20%，且外观无龟裂。 目前老化性能测试采用加热加速试验预测 。徐变试验 加速：（185h） 足尺 50年： 2001-205
10、1橡胶隔震支座技术参数 形状系数（第一形状系数，第二形状系数） 竖向刚度 竖向极限压应力 竖向极限拉应力 水平变形 水平刚度 屈服后刚度 等效阻尼比形状系数 第一形状系数 控制每层橡胶的厚度的形状系数称为第一形状系 数，用S1表示，定义如下： 规范规定： 为了保橡胶隔震在竖向荷载作用下 的承载力要求第一形状系数 S1 15。 第二形状系数 地震作用下，橡胶支座会发生较大的 水平变形，这就要求处于大变形的橡胶支 座在高压应力下不致失去自身的稳定性， 为了控制橡胶支座的稳定性，引入第二形 状系数S2， S2定义如下： 规范规定： 1. 第二形状系数 S2 5。 2. 如果第二形状系数不能满足上述要
11、求时， 压应力设计值应适当降低。 当5S2 4时，降低20%； 当4S2 3时，降低40%。竖向刚度 2 1 2 1 = P P K v剪切弹性模量0.392N/ N/ 竖向刚度 影响竖向刚度的主要因素： i) 橡胶材料的力学性能（硬度、E, K） ii) 形状系数（S1、S2, K，近似成正比 例关系) iii) 竖向轴压应力(, K) iv) 水平剪切变形(, K)水平变形 橡胶隔震支座的水平变形指支座上下连接板间 的相对位移，通常就是隔震层的变形，用隔震支 座的剪应变表示： % 100 = r t 规范规定： 橡胶支座在竖向平均压应力设计限值下 的极限水平变位，应大于其有效直径的 0.5
12、5倍（0.55d）和橡胶层总厚度3倍两者 的较大值。水平刚度 = + + U U Q Q K h 2 1 普通橡胶隔震支座滞回曲线铅芯橡胶隔震支座滞回曲线 Kpy Ks Keq + = + + + U Q Q U Q Q K gy gy py 2 1 = + + U U Q Q K h 2 1 屈服后刚度Kpy 等效刚度 水平刚度 影响水平刚度的主要因素： i) 橡胶材料的力学性能（硬度、E、G, K） ii) 隔震垫的形状系数(S1、S2, K;其中S1 影响轻微,S2 影响显著) iii）轴压应力 iv) 剪切变形(很小时, K较大；较大时(50300), K较小； 很大时(300), K
13、有增大的趋势。） v) 水平反复荷载循环次数（次数，K略为） vi) 水平反复循环加荷频率（加荷频率，K略有） vii) 材料温度（T，K）2010版抗震规范 隔震支座由试验确定设计参数时，竖向荷载 应保持表12.2.3的压应力限值；对设防烈度地震的 验算，应取剪切变形100%的等效刚度和等效黏滞 阻尼比；对罕遇地震验算，宜采用剪切变形250% 时的等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直 径较大时可采用剪切变形100%时的等效刚度和等 效黏滞阻尼比。竖向极限压应力 竖向极限压应力指橡胶支座在无任何水平 变形的情况下可承受的最大压应力。 规范规定： max 90 MPa。竖向平均压应力设计值 规
14、范规定：竖向平均压应力设计值不应超过下 表中的规定。 建筑类别 甲类建筑 乙类建筑 丙类建筑 平均压应力限值 （MPa） 10 12 15 当隔震支座外径小于300mm时，其平均压应力 限值对丙类建筑为12MPa。水平位移0.55D时的竖向压应力 橡胶支座变形后的受荷面积 通过试验知，当橡胶隔震支座的第一形状 系数S1 15，第二形状系S2 3，橡胶硬度 不小于40时，隔震支座的最小屈服应力值 =34MPa，行业标准中取30MPa。竖向拉应力设计值限值 竖向拉应力指支座在轴向拉力作用下产生 的应力，要求极限拉应力不小于1.5MPa。 可以看出，橡胶隔震支座的竖向极限拉应 力远小于竖向极限压应力
15、，这是因为受拉 承载力是由钢板与橡胶之的粘结来保证的 。因此设计时应尽量避免橡胶隔震支座受 拉，如果不能避免，拉应力1 MPa。等效粘滞阻尼2 ) ( 2 2 + + + = = U K W U Q W eq eq 2 ) ( 2 2 + + + = = U K W U Q W eq eq W - 表示滞回环的面积 反映阻尼的参数是等效阻尼比 eq 橡胶隔震支座小结 介绍两种橡胶隔震支座：有铅芯和无铅芯 相关技术参数： ）第一形状系数：保证竖向承载力稳定性 ）第二形状系数：保证水平承载力稳定性 ）竖向刚度 ）水平刚度：普通橡胶隔震支座只有一个水平刚度；铅芯支座有等效 刚度、初始刚度和屈服后刚度
16、 ）竖向极限压应力、水平位移0.55D时的竖向压应力和竖向拉应力设计 值限值。 ）水平位移的表达方式和水平向极限位移 ）等效阻尼比滑板隔震支座 平板式摩擦滑移隔震支座构造图平板式摩擦滑移隔震支座实物 平板式摩擦滑移支座的竖向刚度较大，可 视为刚性。竖向承载力取决于聚四氟乙烯 （PTFE）的抗压强度，PTFE的极限压应 力值可达68MPa，设计值一般取45MPa。 水平方向，在滑移前水平刚度也很大，设 计时可取刚性假定。滑动后，刚度为零， 只提供摩擦力： ) sgn(x N F = 摩擦滑移支座中聚四氟乙烯(PTFE)与不锈钢板之间 动摩擦系数 的主要影响因素与正压力、滑移速 度、环境温度以及润
17、滑剂的使用有关。 采用国内聚四氟乙烯(PTFE)进行的的摩擦系数与压 力的试验得到的压力与摩擦系数的关系为： 4268 . 0 0588 . 0 = 摩擦摆隔震支座（类型I） 摩擦摆隔震支座构造图摩擦隔震支座的工作原理 利用滑动面得工作周期来延长结构物的振 动周期 利用滑动面之间的摩擦来达到大量消耗地 震能量) sgn( W D R W F + = 摩擦摆的侧向刚度 R W K / = W gy Q 相当于屈服剪力 摩擦摆水平力摩擦摆隔震支座（类型I I ）混合基础隔震 混合基础隔震包括建筑隔震橡胶支座与滑 移支座的并联基础隔震、串联基础隔震和 串并联基础隔震等多种形式。其中并联基 础隔震和串
18、联基础隔震是混合基础隔震的 基本形式。滑移隔震装置 橡胶隔震装置 并联基础隔震简图并联基础隔震将两种支座结合起来，通过合理的配置， 可有效地提高隔震的效果。在并联基础隔震中，滑移支座可 以提供较大的阻尼，且有足够的初始刚度和承载能力代替铅 芯，以保证风载、环境振动等正常使用条件下的稳定，普通 橡胶垫支座可提供恢复力。由于两种隔震支座分别承担一部 分结构自重，故与橡胶垫隔震相比，可减少建筑隔震橡胶支 座的尺寸或数量，降低隔震层的造价；与滑移隔震相比，滑 移支座承担的结构自重减少，若提供相同的摩擦力，其摩擦 系数可加大，降低了对摩擦材料的要求，且减小了隔震效果 对摩擦系数变化时的敏感性，即放宽了摩
19、擦材料的性能要求 及其波动范围在并联基础隔震中，存在的一个问题是，随着位移的增 大，两种隔震支座竖向刚度的比值会产生变化，并导致 不同的竖向变形，引起自重在各支座间的重分布，特别 是滑移装置上的压力和摩擦力的变化将影响到上部结构 的地震反应。橡胶垫 水平刚架 滑移支座 (a) 分层式 滑板 夹层橡胶 建筑基础 (b) 一体式 串联基础隔震的构造形式 串联基础隔震是指建筑隔震橡胶支座和滑移 支座在隔震层串联设置，共同承担上部结构的重 力荷载。串联基础隔震相当于有两个隔震层。其 构造形式概括起来有两种，即分层式和一体式。 其中，分层式在下层支座与上层支座间设一个平 面整体构架，以有利于协调上下支座
20、间的水平位 移，并使滑移支座保持一致滑移，其造价较高。 一体式即为去掉上述平面构架，将剪切变形功能 集于一个支座，水平侧力通过滑板和橡胶层相互 直接传递。 串联隔震系统比前述其它隔震系统所用的隔 震支座多，隔震层构造复杂，造价较高。因此， 对一般建筑，不宜采用串联隔震。对甲、乙类建 筑或构筑物，当其要求强震下有较大的安全性， 并且对上部结构隔震反应较严时，在经济许可的 情况下，可考虑选用串联隔震系统，如核电站和 危险品库等。串联基础隔震的典型实例为20世纪 80年代中期的EDF（法国）隔震系统，其中一座 核电站采用了该隔震系统。隔震技术应用范围和适用条件 2000抗震规范作如下要求： （1）隔
21、震设计，应主要应用于使用功能有特殊要求的建筑 及抗震设防烈度为8、9度的建筑。（3.8.1） （2）非隔震时，结构基本周期小于1.0s。（以下12.1.3） （3）体型基本规则，高度不超过40m，在两个主轴方向以 剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构， 以及近似于单质点体系的结构。 （4）建筑场地宜为、类，并应选用稳定性较好的 基础类型。 （5）风荷载和其它非地震作用的水平荷载标准值产生的总 水平力，不宜超过结构总重力的10%。 对一些使用功能有特殊要求的建筑，如地 震时不能中断使用的指挥机关、公安消防 部门，地震时不能损坏信息系统和重要设 备的银行、通讯部门，不能发生次生灾害 的
22、存放有毒、爆炸物品的建筑、高危试验 室，地震时要求有更大生安全保障的幼儿 园、中小学、医院等建筑，可以优先考虑 采用隔震技术。随着隔震技术的深入研究，隔震技术也 逐渐应用到了中高层建筑。在隔震发展成 熟的日本，隔震大量用于高层建筑，有些 甚至是超高层建筑。Osaka City ， 结构高 168.5m，地 下1层，地上 50 层，高宽 比：4.2（长 边）， 5.7（ 短边）。四川成都凯德风尚高层住宅区隔震 建筑，小区总建筑面积600,000m2，由 27栋1820层的高层住宅和2栋低层住 宅组成。隔震技术应用范围和适用条件 （1）隔震设计可用于抗震安全性、使用功能有较高要求或 专门要求的建筑
23、。（3.8.1） (以下12.1.3) （2）结构高宽比宜小于4且变特征接近剪切形，其最大高度 应满足规范非隔震结构要求；高宽比大于4的结构采用隔 震设计时，应进行详细分析，必要时通过试验确定。 （3）建筑建筑场地宜为、类，并应选用稳定性较 好的基础类型。 （4）风荷载和其它非地震作用的水平荷载标准值产生的总 水平力，不宜超过结构总重力的10%。.设防目标 采用隔震技术的建筑的抗震设防水准高 于同条件下的非隔震建筑。规定：达到的设 防目标是，当遭受低于本地区设防烈度的多 遇地震时应不损坏，且不影响使用功能；当 遭受本地区设防烈度的地震时，应似产生非 结构性损坏或轻微的结构损坏，一般不需修 理仍
24、可继续使用；当遭受高于本地区设防烈 度的预估的罕遇地震时，应不致发生危及生 命的破坏和丧失使用功能。（1）隔震建筑的体型应基本规则，上部建筑重心尽可能与 隔震层的刚度中心接近，保证隔震结构地震时不至因太大的 扭转而发生意外的破坏。 （2）合理设置隔结构的基本周期，避开场地周期和上部结 构的周期，有效发挥隔震技术的效用。 （3）隔震设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要 求，选择适当的隔震支座和阻尼器（消能器）。如果需要， 还要设置抵抗风荷载的部件（如抗风拉杆或抗风销键）。 （4）隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平 位移的验算。 2.隔震设计基本内容（5）隔震层以上结构的水平地震
25、作用应根据水平向减震系 数确定。考虑竖向地震作用时，竖向地震作用标准值8 度 和9 度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值 的20%和40%。 （6）隔震层以下结构(包括地下室)的抗震验算应采用罕遇地 震下隔震支座底部的竖向力、水平力和弯矩进行设计。 （7）隔震建筑地基基础的抗震验算仍应按抗震设防烈度进 行。 （8）穿过隔震层的设备配管、配线，应采用柔性连接或其 他有效措施适应隔震层的罕遇地震水平位移。 （9）体型复杂或有特殊要求的结构采用隔震方案时，宜通 过模型试验后确定。隔震层位置 隔震层在基础顶（无地下室）隔震层在基础和地下室之间隔震层设置在地下室内隔震层在地下室与上部结构之间隔
26、震层群房与上部结构之间中间层隔震隔震结构计算 隔震层刚度 隔震层阻尼比 水平向减震系数 水平地震作用计算 竖向地震作用计算 隔震结构设计计算模型隔震层刚度 隔震层刚度按下式计算： = j h K K j K j隔震支座(含阻尼器)由试验确定的水平 动刚度，当试验发现动刚度与加载频率有关时 ，宜取相应于隔震体系基本自振周期的动刚度 值。隔震层阻尼比 隔震结构阻尼比按下式计算： h j j K K = j j 隔震支座由试验确定的等效粘滞阻 尼比，单独设置的阻尼器时，应包括该阻尼 器的相应阻尼比水平向减震系数 在小震下的结构设计中采用分部设计方法 ，为此引入水平向减震系数。 分部设计方法把整个隔震
27、结构体系分成上 部结构(隔震层以上结构) 、隔震层、隔震 层以下结构和基础四部分,分别进行设计。 水平减震系数 ： 对于多层建筑，为按弹性计算时隔震与非隔 震两种情况各层层间剪力的最大比值。对高 层建筑结构，尚应按设防烈度下计算隔震与 非隔情况各层倾覆力矩的最大比值，并震两 种与层间剪力的最大比值相比较，取二者的 较大值。 水平地震作用计算 隔震结构按非隔震结构计算 水平地震影响系数的最大值 为调整系数，一般橡胶支座取0.80；支座剪切性 能偏差为S-A类，取0.85；隔震装置带有阻尼器时 ，取二者的较大值。 对多层结构，水平地震作用沿高度可按重力荷载 代表值。 / max 1 max = 1
28、 max 水平地震作用要求 按上述方法计算得到的水平地震作用还应满足下面条件（2010版）： 1）隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于非隔震的结构在6度设防 时的总水平地震作用； 2）各楼层的水平地震剪力尚应符合规范最小地震剪力系数的规定。 楼层最小地震剪力系数值 类别 7度 8度 9度 扭转效应明显或基本 周期小于3.5s的结构 0.016（0.024） 0.032（0.048） 0.064 基本周期大于5.0s的 结构 0.012（0.018） 0.024（0.032） 0.04 注：1. 基本周期介于3.5s和5.0s的结构，可插入取值 2. 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.
29、15g和0.30g的地区竖向地震作用计算 考虑到橡胶隔震支座对竖向地震的隔震效果较差， 竖向地震作用验算按下面要求进行（2010版）： （1）9度时和8 度且水平向减震系数不大于0.3 时， 隔震层以上的结构应进行竖向地震作用计算； （2）竖向地震作用取值：8 度（0.2g）、 8 度（ 0.3g）和9 度时分别不应小于隔震层以上结构总 重力荷载代表值的20 %、30%和40 %。各楼层 可视为质点，按规范计算其竖向地震作用标准值 沿高度的分布。砌体结构 隔震砌体结构采用软件设计时，可以按非 隔震结构建立计算模型，地震作用采用可 以采用上述简化算法。地震作用沿竖向分 布能取均匀分布最好，如果软
30、件不能提供 这种分布方式，采用倒三角的分布也是可 行的，墙体强度验算偏安全。隔震层设计包含: 隔震支座的布置 隔震支座承载力验算 罕遇地震下最大位移 水平屈服荷载 弹性水平恢复力验算。1. 隔震支座的布置 隔震装置布置时要同时考虑竖向和水平向的要求 。首先隔震装置要满足竖向荷载的要求，其次是 水平荷载。为了提高上部结构的减震效果，隔震 层的总水平刚度应尽量小，同时也要控制隔震层 的位移。 框架结构的隔震可以采用一柱一个隔震支座的形 式。当柱轴力非常大，一个支座无法满足承载力 的要求时，可以采取一柱多个隔震支座的形式。 剪力墙结构的隔震支座布置原则是纵横向承重墙 交接处、墙体端部和墙身下。要求剪
31、力墙下的隔 震支座间距不大于2米。 规范要求隔震支座底面宜 布置在相同标高位置上， 必要时也可布置在不同的 标高位置上。 因此一个建筑物的隔震支 座可以放置在同一标高上 ，也可以放置在不同标高 上。隔震支座放置在不同 标高上并不影响隔震效果 。特别注意的是，隔震支 座周围须留有足够的变形 空间，见图。 同一建筑物中选用多个型 号的隔震支座时，一般保 证支座的顶标高相同。隔震支座布置符合下列要求： （1）隔震层由隔震支座、阻尼装置和抗风装置组成。阻尼装 置和抗风装置可与隔震支座合为一体，亦可单独设置。必要 时可设置限位装置。 （2） 隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合。 （3） 隔震支座的
32、平面布置宜与上部结构和下部结构中竖向受 力构件的平面位置相对应。 （4） 同一房屋选用多种规格的隔震支座时，应注意充分发挥 每个隔震支座的承载力和水平变形能力。 （5） 同一支承处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距 应大于安装和更换时所需的空间尺寸。 （6）设置在隔震层的抗风装置宜对称、分散地布置在建筑物 的周边。 （7）隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的 变形。2. 隔震支座承载力验算 隔震支座承载力验算包括承压验算和受拉 验算。 计算平均压应力设计值时，按永久荷载（静 荷载）和可变荷载（活荷载）组合计算；对 需验算倾覆的结构应包括水平地震作用效应 组合；对需进行竖向地震作
33、用计算的结构， 尚应包括竖向地震作用效应组合。橡胶隔震 支座的平均压应力设计值不应超过规范的规 定。隔震房屋抗倾覆验算应符合下列要求： 1 隔震房屋的高宽比超过抗震规范相应规定时 ，应进行抗倾覆验算。 2 隔震房屋抗倾覆验算包括结构整体抗倾覆验算和 隔震支座承载力验算。 3进行结构整体抗倾覆验算时，应按罕遇地震作用 计算倾覆力矩，并按上部结构重力代表值计算抗 倾覆力矩。抗倾覆安全系数应大于1.2。 4 上部结构传递到隔震支座的重力代表值应考虑倾 覆力矩所引起的增加值。5 在罕遇地震作用下验算倾覆时，01规范要求橡胶 隔震支座不易出现拉应力。隔震支座不宜出现受 拉应力是考虑到橡胶受拉后内部有损伤
34、，降低了 支座的弹性性能，隔震支座出现拉应力，意味着 上部结构存在倾覆危险。但随着对橡胶隔震支座 的深入研究，以及橡胶隔震支座生产水平的不断 提高，隔震支座橡胶可以承担一定的拉应力，因 此2010版抗震规范允许隔震支座在罕遇地震下出 现拉应力，但应控制在1MPa以内。 6 罕遇地震作用下验算倾覆时，隔震支座压应力取 3035MPa3. 隔震层罕遇地震下的位移 G V eq s c ) ( 1 = （1）罕遇地震下隔震层剪力直接按规范反应谱计算得到。 （2）隔震层质心在罕遇地震下的水平位按下式计算： h c e K V u / =（3）隔震层中各隔震支座在罕遇地震作用下的最 大水平位移应满足下列
35、要求（取大值）： D u 55 . 0 max t t u 3 max 隔震结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生 大变形的措施： （1）与水平方向固定物的脱开距离不宜少于隔 震层在罕遇地震作用下最大位移的1.2倍，且不小 于200mm；对相邻隔震结构，其缝宽取最大水平 位移值之和，且不小于400mm。 （2）上部结构与下部结构之间，应设置完全贯 通的水平隔离缝，缝高可取20mm，并用柔性材 料填充；当设置水平隔离缝确有困难时，应设置 可靠的水平滑移垫层。 （3）穿越隔震层的门廊、楼梯、电梯、车 道等部位，应防止可能的碰撞。4. 隔震层水平屈服荷载 为了保证隔震层在风载和微小地震作用下 ，防止
36、隔震层产生较大位移，影响隔震建 筑的正常使用，要求隔震层“不屈服”。 为实现这个目标，可以设置一些抗风装置 、使用具有一定刚度的铅芯橡胶隔震支座 和较大初刚度的位移型消能器（阻尼器） 。规范要求抗震风装置的水平抗震承载力按下式 进行验算： Rw wk w V V w wk V 风荷载分项系数，取1.4； 风荷载作用下隔震层水平剪力标准值 Rw V 抗风装置的水平承载力设计值； 通常情况下，采用适当数量的铅芯橡胶隔 震支座就可以达到这个要求，不足时可以 增加一些抗风拉杆。在风荷载较大的沿海 地区，还可以设置抗风销键，销键由金属 制成，用销键的抗剪强度抵抗风荷载的作 用，一但较大地震发生，抗风销键
37、剪断， 隔震支座发挥作用。5.隔震层弹性恢复力 地震下隔震层应保证具有一定的弹性恢 复力，保证地震后建筑物回到初始位置。 规范要求： Rw r V t K 4 . 1 100 6. 隔震层的构造要求： 1 隔震层顶部应设置梁板式楼盖，且应符合下列 要求： 1)隔震支座的相关部位应采用现浇混凝土梁板 结构，现浇板厚度不应小于160mm。 2)隔震层顶部梁、板的刚度和承载力，应满足 框支梁和转换层楼板的设计要求；楼面大梁应进 行罕遇地震下的承载力验算。 3)隔震支座附近的梁、柱应计算冲切和局部承 压，加密箍筋并根据需要配置网状钢筋。 2 隔震支座和阻尼装置的连接构造，应符合下列 要求： 1)隔震支
38、座和阻尼装置应安装在便于维护人员接 近的部位； 2)隔震支座与上部结构、下部结构之间的连接件 ，应能传递罕遇地震下支座的最大水平剪力和弯 矩； 3)外露的预埋件应有可靠的防锈措施。预埋件的 锚固钢筋应与钢板牢固连接，锚固钢筋的锚固长 度宜大于20倍锚固钢筋直径，且不应小于250mm 。3、其它构造： （1） 利用构件钢筋作避雷线时，应采用柔性导线 连通上部与下部结构的钢筋。 （2） 穿过隔震层的竖向管线应符合下列要求： 1）直径较小的柔性管线在隔震层处应预留伸 展长度，其值不应小于隔震层在罕遇地震作用下 最大水平位移的1.2倍；2）直径较大的管道在隔震层处宜采用柔 性材料或柔性接头； 3）重要
39、管道、可能泄漏有害介质或燃介 质的管道，在隔震层处应采用柔性接头。（5） 隔震层设置在有耐火要求的使用空间中时， 隔震支座和其他部件应根据使用空间的耐火等级 采取相应的防火措施。 （6） 隔震层所形成的缝隙可根据使用功能要求， 采用柔性材料封堵、填塞。 （7） 隔震层宜留有便于观测和更换隔震支座的空 间。 （8）上部结构及隔震层部件应与周围固定物脱开 。1.下部结构设计 隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构 罕遇地震下隔震支座的竖向力、水平力和力矩进 行承载力验算。 隔震层以下的结构、地下室和隔震塔楼下的底盘 中直接支承塔楼结构的相关构件，应满足嵌固的 刚度比和设防烈度下的抗震承载力要求
40、，并按罕 遇地震下进行抗剪承载力验算。隔震塔楼的底盘 在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9 要求。表12.2.9 隔震塔楼下部底盘结构罕遇地震作用下层 间弹塑性位移角限值 下部结构类型 p 钢筋混凝土框架结构和钢结构 1/100 钢筋混凝土框架-抗震墙 1/200 钢筋混凝土抗震墙 1/250 2.基础设计 隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按 本地区抗震设防烈度进行。 隔震建筑承担地基不均匀沉降的能力较弱，而地 震时，当地基为液化土时，又极易产生不均匀沉 降，因此，隔震建筑地基必须采取抗液化措施。 采取抗液化措施前先对地基进行地基的液化判别 ，根据液化等级和地基情况采用取不
41、同措施。目 前地基抗液化的方法有：置换法、灌浆法、深层 搅拌、降低水位法、振冲水冲法、强力夯实法、 深层挤密法、砂井预压法，等等。对甲、乙类建 筑的液化判别和抗液化措施应按提高一个液化等 级确定，直至全部消除液化沉陷。1.上部结构的截面抗震验算应符合下列规定： （1） 上部结构的截面抗震验算，应按规范对非隔震结构的规 定进行。其中的水平地震作用效应，可依据水平向减震系数 确定。 （2） 上部结构为框架、框架-抗震墙和抗震墙结构时，隔震层 顶部的纵、横梁和楼板体系应作为上部结构的一部分进行计 算。 上部结构为砌体结构时，隔震层顶部各纵、横梁可按受 均布荷载的单跨简支或多跨连续托墙梁计算；当按连续
42、梁计 算的正弯矩小于按单跨简支梁计算的跨中弯矩的0.8倍时， 应按0.8倍单跨简支梁跨中弯矩取值。当计算出现负弯矩时 ，应进行双侧配筋。对托墙梁顶砌体应进行局部承压验算， 并在构造上采取适当加强措施。（3）计算托墙梁的地震组合弯矩时，由竖向荷载产生的弯矩 可按下列方法确定： 1）当上部砖墙不超过4层时，墙体自重及其承担的重力 全部计入； 2）当上部砖墙超过4层且在跨中1/2区段的墙体仅有一个 洞口时，墙体自重及其承担的重力可仅取4层计入； （4）对砌体结构，在墙体截面抗震验算时，其砌体抗震抗剪 强度的正应力影响系数可按减去竖向地震作用效应后的平 均压应力取值。 （5） 当房屋内放置有特殊要求的
43、仪器设备而需限制楼层绝 对加速度反应时，楼层加速度不应大于在罕遇地震作用下 楼层的容许加速度。（6）上部结构的抗震变形验算应按下列要求 进行： 1） 对框架、抗震墙和框架-抗震墙结构应 进行多遇地震和罕遇地震作用下的层间位移 验算；砌体房屋可不进行层间位移验算。 2） 在多遇地震作用下，层间弹性位移角 限值可按规范执行。 3） 在罕遇地震作用下，上部结构的层间 弹塑性位移角限值可按规范规定值的1/2采 用。2. 上部结构的构造措施应符合下列要求： （1）隔震层以上结构的抗震措施，当水平向减震系 数大于0.40（设置阻尼器时为0.38）不应降低非隔 震时的有关要求；水平向减震系数不大于0.40
44、（设 置阻尼器时为0.38），可适当降低本规范有关章节 对非隔震建筑的要求，但烈度降低不得超过1度, 与 抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低。 注：与抵抗竖向地震作用有关的抗震措施，对钢筋混 凝土结构，指墙、柱的轴压比规定；对砌体结构， 指外墙尽端墙体的最小尺寸和圈梁的有关规定。 （2）砌体结构隔震层的构造应符合下列规定： 1 多层砌体房屋的隔震层位于地下室顶部时，隔 震支座不宜直接放置在砌体墙上，并应验算砌体 的局部承压。 2 隔震层顶部纵、横梁的构造均应符合本规范第 7.5.8条关于底部框架砖房的钢筋混凝土托墙梁的 要求。 （3） 丙类建筑隔震后上部砌体结构的抗震构造措施应符 合下
45、列要求： 1 承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离及圈梁的截面和 配筋构造，仍应符合规范第7.1节和第7.3节的有关规定。 2 多层砖砌体房屋的钢筋混凝土构造柱设置，水平向减 震系数大于0.40（设置阻尼器时为0.38）时，仍应符合规 范表7.3.1的规定；79度，水平向减震系数不大于0.40 （设置阻尼器时为0.38）时，应符合表L.2.3-1的规定。 3 混凝土小砌块房屋芯柱的设置，水平向减震系数大于 0.40（设置阻尼器时为0.38）时，仍应符合本规范表 7.4.1的规定；79度，当水平向减震系数不小于0.40（ 设置阻尼器时为0.38）时，应符合表L.2.3-2的规定。 4 上部结构的其他
46、抗震构造措施，水平向减系数大于 0.40（设置阻尼器时为0.38）时仍按本规范第7章的相应 规定采用；79度，水平向减震系数不大于0.40（设置 阻尼器时为0.38）时，可按规范第7章降低一度的相应规 定采用。隔震支座检验要求 隔震支座应依据建筑隔震橡胶支座中进行检测， 具体内容如下： （1）出厂检验可采用随机抽样的方式确定检测试件。若有 一件抽样试件的一项性能不合格，则该次抽样检验不合格 。不合格产品不得出厂。 （2）对一般建筑，产品抽样数量应不少于总数的20%；若 有不合格试件，应重新抽取总数的30%，若仍有不合格试 件，则应100%检测。 （3）对重要建筑，产品抽样数量应不少于总数的50
47、%；若 有不合格试件，则应100%检测。 （4）对特别重要的建筑，产品抽样数量应为总数的100%。 （5）一般情况下，每项工程抽样总数不少于20 件，每种规 格的产品抽样数量不少于4 件。施工技术要点 1施工安装 支承隔震支座的支墩（或柱），其顶面水平度误差不宜大 于5；在隔震支座安装后，隔震支座顶面的水平度误差 不宜大于8。 隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于 5.0mm。 隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5.0mm。 同一支墩上多个隔震支座之间的顶面高差不宜大于5.0mm 。 隔震支座连接板和外露连接螺栓应采取防锈保护措施。 在隔震支座安装阶段，应对支墩（或柱）顶面、隔震支座 顶面的水平度、隔震支座中心的平面位置和标高进行观测 并记录。 在工程施工阶段，对隔震支座宜有临时覆盖保护措施。请大家批评指 正 ！
