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重磅丨《建筑隔震设计标准》的若干关注点
发布日期:2022-05-12 浏览次数:614次

《建筑隔震设计标准》的若干关注点

郁银泉  谭平  邓烜  雷远德

《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021(以下简称《隔标》)与《建设工程抗震管理条例》在2021年9月1日同一天实施,其中“中震基本弹性”的设计要求与条例中“保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求”的规定不谋而合。《隔标》于10月25日在北京召开了宣贯会,并在会后向社会广泛征求实施过程中的意见。目前已收到超过30家设计院、200条意见反馈。主编单位广州大学与中国建筑标准设计研究院针对反馈问题进行了专题研讨,并对其中关注度较高、对工程设计影响较大的几个问题进行说明,希望对工程人员的设计上有一定的帮助和指导。

关注点1:隔震结构应依据哪些规范进行设计?

回复:对于隔震结构设计,应优先考虑《隔标》中的相关设计方法。对于《隔标》中未涉及的部分,可参考其他规范或标准中的相关要求。

解释:根据《条例》关于保持建筑保持正常使用功能的要求,需要保证建筑在中震下的性能。对比《抗规》和《隔标》,隔标设计方法可以通过一次设计满足相关要求;而采用《抗规》方法不能直接保证结构在中震水准的性能。

关注点2:隔震支座重力荷载代表值下的竖向压应力设计值是否需要考虑荷载分项系数?

回复:隔震支座在重力荷载代表值作用下的竖向压应力设计值不需考虑分项系数。

解释:隔震支座重力荷载代表值下的竖向压应力设计考虑的是保证支座在长期荷载作用的蠕变变形以及稳定性能,属于正常使用极限状态设计。根据《建筑结构荷载规范》中3.2.10条规定,荷载组合为准永久组合,采用重力荷载代表值不需要考虑荷载分项系数。

关注点3:隔震结构设计是否需要考虑扭转周期比?

回复:隔震结构设计不考虑扭转周期比。

解释:控制结构扭转周期比目的在于对结构整体布置合理性的把控,而对于隔震结构来说,由于隔震层相对于上部结构的刚度要小很多,结构的扭转周期比取决于支座的布置。一般地,通过控制隔震层的偏心率和将大刚度支座分布在结构四周,能够保证结构的第一阶振型为平动,且前三阶周期十分接近,扭转周期比小于1.00但大于0.90。此外,《隔标》第4.3.2条中给出了考虑扭转耦联影响的计算方法,能够有效计算结构扭转的影响。综上所述,隔震结构设计可不考虑扭转周期比。

关注点4:隔震结构是否考虑扭转位移比?

回复:隔震结构不考虑扭转位移比的限值要求。

解释:隔震结构的扭转变形可分为隔震层和上部结构。对于隔震层,不采用扭转位移比来控制隔震层的扭转变形,而是通过设防地震下隔震层偏心率以及隔震支座在罕遇地震下考虑扭转影响的水平位移进行控制;对于隔震结构来说,隔震层是结构体系中刚度最低的部位,地震中结构不规则带来的扭转变形将主要反映在隔震层,在进行了包括大震弹塑性在内的详细地震作用分析,且隔震层已经充分考虑了结构带来的附加扭转效应的情况下,上部结构本身可不考虑其不规则性带来扭转影响。因此,隔震结构不考虑扭转位移比的限值要求。

关注点5:框架结构首层柱是否算关键构件?

回复:根据结构形式分为基底隔震和层间隔震进行讨论。对于基底隔震,首层柱是指隔震层以上第一层的框架柱,不算关键构件;对于层间隔震结构,隔震层以下、室外地坪标高以上的竖向构件为关键构件。

解释:对于基底隔震,由于隔震层楼板的参与,一般认为隔震层梁板具有较强的类似“嵌固端”作用,为保证上部结构的变形破坏模式与一般框架结构保持一致,首层柱不按关键构件考虑;对于层间隔震,首层柱属于隔震层以下、地面以上构件,对防止结构连续倒塌和保护生命安全均具有重要作用,应按关键构件考虑。

隔标中的关键构件是指隔震层中的支墩、支柱及其相连构件(注意是隔震层中的构件),底部加强部位的重要竖向构件、水平转换构件及与其相连竖向支承构件等。

关注点6:隔震结构是否考虑周期折减?

回复:隔震结构可不考虑周期折减。

解释:周期折减目的在于考虑非承重墙体的刚度影响。隔震结构周期计算的刚度贡献可分为隔震层和上部结构,其中隔震层不存在非承重墙贡献无需折减,上部结构考虑非承重墙体贡献可进行折减。因此,折减后的隔震结构周期计算方法应为:隔震层(不折减)+上部结构(折减)。隔震结构设计考虑的是设防地震水准,通过大量算例分析发现周期折减对上部结构的地震反应影响很小(基底剪力影响忽略不计,上部结构楼层剪力影响一般小于2%),为简单起见可以不考虑周期折减。

关注点7:隔震结构在罕遇地震下计算方法应如何选取?

回复:隔震支座在罕遇地震、极罕遇地震下的拉压应力应采用弹塑性时程分析方法计算结果。

解释:隔震结构在罕遇、极罕遇地震下,上部结构可能会进入塑性状态,隔震支座可能会出现拉应力或提离,导致振型分解反应谱方法不再适用。因此,在计算隔震支座在罕遇、极罕遇地震下的拉压应力时,应采用弹塑性时程分析方法。

关注点8:隔震结构地基基础设计应如何考虑?

回复:地基基础设计应按设防地震作用进行设计。其中,地基部分应按照设防地震作用进行地基承载力验算;基础部分应按普通竖向构件和重要水平构件(《隔标》4.4.6条第2款)的要求进行设计,当基础构件(如筏板、基础梁等)与下支墩直接相连时,尚应按照《隔标》4.7.2条进行大震包络设计。地基基础部分设计示意图如下:

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关注点9:隔震建筑的建筑高度应如何取值?

回复:隔震建筑的建筑高度应与一般抗震建筑高度保持一致,从室外地面算起。

解释:房屋高度在隔震建筑设计中主要涉及两个问题,一个是结构体系的适用高度,一个是结构抗震等级。对于隔震建筑来说,其对高宽比的控制、大震工况的验算,能够有效保证结构体系的整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力等的宏观控制指标,隔震层位置可能会有一定的差异,但是对于不同结构体系的适用高度是能够保证的。而对于抗震等级来说,在《抗规》、《高规》中均有关于“接近高度分界”的表述,说明对于一些抗震有力的建筑,其抗震构造等级是可以适当调整的,隔震建筑在结构规则性、地震作用、可能的损伤模式上,均较常规抗震结构更加有利。因此,隔震建筑高度从室外地面算起是合理的。

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