GB/T 51408-2021 建筑隔震设计标准(完整正版、清晰无水印).pdf

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  • GB/T 51408-2021  建筑隔震设计标准(完整正版、清晰无水印)

    1.0.3除特殊规定外,隔震建筑的基本设防且标是:

    于本地区基本烈度的设防地震时,主体结构基本不受损坏或不 修理即可继续使用;当遭受罕遇地震时,结构可能发生损坏,经 复后可继续使用;特殊设防类建筑遭受极罕遇地震时,不致倒塌 发生危及生命的严重破坏。

    有专门要求时,除应符合基本设防目标外,尚应符合结构构件、

    1.0.5隔震建筑房屋高度、规则性、结构类型、隔震层设置等超过 相关标准的规定或抗震设防标准等有特殊要求时,宜按本标准附 录A采用结构抗震性能设计方法进行补充分析和论证。

    准外粉煤灰标准,尚应符合国家现行有关标准的规定

    为降低地震响应,在结构中设置隔震层而实现隔震功能 筑,包括上部结构、隔震层、下部结构和基础

    隔震建筑设置在基础、底部或下部结构与上部结构之间的全 部部件的总称,包括隔震支座、阻尼装置、抗风装置、限位装置、抗 拉装置、附属装置及相关的支承或连接构件等

    最震建筑位于隔震层以上的结构

    superstructure

    隔震层设置在建筑物柱顶或墙顶与顶层屋盖之I 体系。

    damping device

    通过吸收并耗散地震输入能量而使隔震层地震响厂 装置。

    2. 1. 10 抗风装置

    隔震层用于抵御上部结构风荷载作用的装置,可以是 座的组成部分,也可以单独设置

    隔震层中用于抵御上部结构倾覆作用引起的竖向拉 装置。

    2.1.13底部剪力比

    设防地震作用下建筑结构隔震后与隔震前上部结构底部 之比值。

    2.2.1作用和作用效应:

    用效应: 永久荷载; 极限安全地震作用; 结构总水平地震作用标准值: 振型i质点的水平地震作用标准值: 分别为i振型i质点方向、y方向及转角方向 的水平地震作用标准值; 洁构总竖向地震作用标准值; 质点i的竖向地震作用标准值; 质点的水平地震作用标准值:

    截面剪力值; Vw 底部加强部位截面组合的剪力计算值; Mwua一 抗震墙底部截面按实配纵向钢筋面积、材料强 度标准值和轴力等计算的抗震受弯承载力所对 应的弯矩值; Mw 抗震墙底部截面组合的弯矩值; 7vw一 抗震墙剪力增大系数; VGE一 重力荷载代表值作用下的构件剪力; VEk 地震作用标准值的构件剪力; Xj、Yji 分别为i振型i质点在方向、y方向的水平相 对位移; [] 弹性层间位移角限值; [,] 弹塑性层间位移角限值; i i振型i质点的相对扭转转角。

    平刚度设计值; Keq 隔震层水平等效刚度; k; 第隔震支座(含阻尼器)由试验确定的水平等交 刚度; K 天然橡胶水平刚度设计值; K, 由铅芯部分提供的水平刚度; K。 隔震支座屈服前水平刚度设计值; Keq 隔震支座等效水平刚度; Q 隔震支座水平屈服力设计值; W 支座承受的竖向荷载; U 滑移速度; 0 压应力; Op 隔震支座中铅芯剪切屈服应力; Yh 叠层橡胶支座水平剪切应变; Ye 隔震层等效阻尼比; S 第i隔震支座由试验确定的等效阻尼比。

    k; 第i隔震支座(含阻尼器)由试验确定的水平等 刚度; 天然橡胶水平刚度设计值; K, 由铅芯部分提供的水平刚度; K。 隔震支座屈服前水平刚度设计值; Keq 隔震支座等效水平刚度; Qy 隔震支座水平屈服力设计值; W 支座承受的竖向荷载; U 滑移速度; 0 压应力; Op 隔震支座中铅芯剪切屈服应力; Yh 叠层橡胶支座水平剪切应变; Seq 隔震层等效阻尼比; S 第i隔震支座由试验确定的等效阻尼比。 .2.3几何参数: 钢筋混凝土柱全截面面积; Ar 叠层橡胶横截面面积,不含橡胶层中间开孔面积; Ap 铅芯横截面面积; Aa 剪力墙端部暗柱中型钢或墙内钢板的截面面积; A 扣除型钢后的混凝土截面面积; Asp 剪力墙墙内钢板的横截面面积; Ab 单个螺栓截面积; Aab 单个锚筋截面积; B、L 分别为结构平面两正交方向的边长; e 偏心距; H,一 柱的净高; 房屋第i层距室外地面的高度;

    A一 钢筋混凝土柱全截面面积; 叠层橡胶横截面面积,不含橡胶层中间开孔面积; 铅芯横截面面积; Aa 剪力墙端部暗柱中型钢或墙内钢板的截面面积; A 扣除型钢后的混凝土截面面积; Asp 剪力墙墙内钢板的横截面面积; Ab 单个螺栓截面积: Aab 单个锚筋截面积; B、L 分别为结构平面两正交方向的边长; ? 偏心距; H.一 柱的净高; 房屋第i层距室外地面的高度;

    梁的净跨; 摩擦摆隔震支座等效曲率半径; r一 一i质点的转动半径; t一 橡胶层总厚度; y; 第个隔震支座与隔震层刚心之间在计算主轴法线 方向的投影。

    C 既有建筑水平地震作用调整系数; Cky 屈服后隔震支座水平刚度调整系数: 数,比例阻尼时等于1; c一一i复振型i质点的地震作用非比例阻尼影响系数,比 例阻尼时等于1; 地震影响系数; αmax 地震影响系数最大值: Y 地震影响系数曲线下降段的衰减指数; 7 阻尼调整系数; 阻尼比; α1 相应于隔震结构基本周期设防地震时的水平地震影 响系数; 一i振型的参与系数; Y 计人扭转的i振型的参与系数: Pji j振型与i振型的耦联系数; αvmax 竖向地震影响系数的最大值; 结构重要性系数; YRE一 构件承载力抗震调整系数; G一一重力荷载代表值分项系数; YQ 楼面活荷载分项系数;

    YW 风荷载分项系数; 考虑结构设计使用年限的荷载调整系数: dQdw 分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数; YEh 水平地震作用分项系数; YEv 竖向地震作用分项系数: YRa 承载力抗震调整系数; 入 水平地震剪力系数; 第i个隔震支座的扭转影响系数; S 轴压比调整系数; 框架柱端弯矩增大系数; b 梁剪力增大系数; 7ve 栓端剪力增大系数; αi (Seq) 罕遇地震作用下的地震影响系数值; Ms 滑移面摩擦系数; Seq 铅芯橡胶支座等效阻尼比; nb 螺栓数量; nst 栓钉数量; Ast 单根栓钉截面积。 2.2.5 其他: n 如结构计算总层数、螺栓与混凝土的弹性模量比 S1 隔震支座第一形状系数; S2 隔震支座第二形状系数; T一 隔震结构自振周期; Ti 隔震后体系的基本自振周期; T 特征周期; to 修正前温度; t 修正后温度; 入 近场系数

    3.1.1隔震建筑的抗震设防类别应按现行国家标准《建筑工程抗 震设防分类标准》GB50223的有关规定确定。 3.1.2隔震建筑应根据建筑抗震设防类别、设计地震动参数、场 地条件、建筑结构类型和使用要求,确定合理的隔震方案。 3.1.3在设防地震作用下,应进行结构以及隔震层的承载力和变 形验算;在罕遇地震作用下,应进行结构以及隔震层的变形验算, 并应对隔震层的承载力进行验算;在极罕遇地震作用下,对特殊设 防类建筑尚应进行结构及隔震层的变形验算。

    3.1.4隔震层中隔震支座的设计使用年限不应低于建

    没计使用年限。当隔震层中的其他装置的设计使用年限低于建筑 结构的设计使用年限时,在设计中应注明并预设可更换措施

    3.2场地、地基和基础

    3.2.1隔震建筑的场地宜选择对抗震有利地段,应避开不利地 段;当无法避开时,应采取有效措施。 3.2.2隔震建筑的地基应稳定可靠,所在的场地宜为I、Ⅱ、皿 类;当场地为V类时,应采取有效措施 3.2.3隔震建筑地基基础的设计和抗震验算,应满足本地区抗震 设防烈度地震作用的要求。

    3.2.2隔震建筑的地基应稳定可靠,所在的场地宜为I、

    《建筑抗震设计规范》GB50011的规定。对重点设防类建筑的地 基抗液化措施,应按提高一个液化等级确定;对特殊设防类建筑的 地基抗液化措施应进行专门研究,且不应低于重点设防类建筑的

    相应要求,直至全部消除液化沉陷。

    相应要求,直至全部消除液化沉陷。 3.3试验利

    3.3.1对特殊设防类隔震建筑、体型复杂或有特殊要求的隔震建

    3.1对特殊设防类隔震建筑、体型复杂或有特殊要求的隔震建 ,可采用结构模型的模拟地震振动台试验对隔震方案进行补充 证。

    3.3.2对较重要或有特殊要求的隔震建筑,应设置地震反应观测 系统。 高丽建饰 产壮黑

    3.3.2对较重要或有特殊要求的隔震建筑,应设置地震反应观测

    3.3.3隔震建筑宜设置记录隔震层地震变形响应的装量

    4地震作用和结构隔震验算

    4.1.1隔震建筑的地震作用应符合下列规定,

    4.1.3隔震结构地震作用计算,除特殊要求外,可采用下死

    1房屋高度不超过24m、上部结构以剪切变形为主,且质 量和刚度沿高度分布比较均匀的隔震建筑,可采用底部剪 力法; 2除本条第1款外的隔震结构应采用振型分解反应谱法;

    3对于房屋高度大于60m的隔震建筑,不规则的建筑,或隔 震层隔震支座、阻尼装置及其他装置的组合复杂的隔震建筑,尚应 采用时程分析法进行补充计算。每条地震加速度时程曲线计算所 得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多 条时程曲线计算所得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%。 4.1.4当处于发震断层10km以内时,隔震结构地震作用计算应 考虑近场影响,乘以增大系数,,5km及以内宜取1.25,5km以外可

    4.1.4当处于发震断层10km以内时,隔震结构地震作用计算应 考虑近场影响,乘以增大系数,5km及以内宜取1.25,5km以外可 取不小于1.15。

    4.1.4当处于发震断层10km以内时,隔震结构地震作用计算应

    4.2设计反应谱和地震动输入

    4.2.1当隔震结构的阻尼比为0.05时,地震影响系数应根据烈 度、场地类别、特征周期和隔震结构自振周期按地震影响系数曲线 图4.2.1)确定,其水平地震影响系数最大值αmax应按表4.2.1 采用,

    图4.2.1地震影响系数曲线 注:α一地震影响系数;αmx一地震影响系数最大值;T一隔震结构自振

    场地特征周期应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011 的有关规定执行,计算罕遇地震和极罕遇地震作用时,场地特征周 期应分别增加0.05s和0.10s。

    表 4. 2. 1 水平地震影响系数最大值 αma

    4.2.2隔震结构自振周期、等效刚度和等效阻尼比,应根据隔震 层中隔震装置及阻尼装置经试验所得滞回曲线对应不同地震烈度 作用时的隔震层水平位移值计算,并应符合下列规定: 1可按对应不同地震烈度作用时的设计反应谱进行迭代计 算确定,也可采用时程分析法计算确定。 2采用底部剪力法时,隔震层隔震橡胶支座水平剪切位移可 按下述取值:设防地震作用时可取支座橡胶总厚度的100%,罕遇 地震作用时可取支座橡胶总厚度的250%,极罕遇地震作用时可 取支座橡胶总厚度的400%

    4.2.3当隔震结构的阻尼比不等于0.05时,其水平地震影响

    数α曲线应按地震影响系数曲线(图4.2.1)确定,但形状参数和 阻尼调整系数应按下列规定调整: 1曲线下降段的衰减指数应按下式确定:

    式中:一 曲线下降段的衰减指数; ——阻尼比,取隔震结构振型阻尼比。 2阻尼调整系数应按下式确定:

    0.05 y=0.9+ 0.3±6

    式中: 阻尼调整系数,当小于0.55时应取0.55。

    : 阻尼调整系数,当小于0.55时应取0.55。 4 隔震结构采用时程分析方法时,地震动加速度时程曲线的 合成应符合下列规定,

    4.2.4隔震结构采用时程分析方法时,地震动加速度

    选择合成应符合下列规定:

    选择合成应符合下列规定:

    1地震动加速度时程曲线应符合设计反应谱和设计加速度 峰值的基本规定,设计地震加速度最大值应按表4.2.4采用。 2实际强震记录地震动加速度时程曲线应根据地震烈度、设 计地震分组和场地类别进行选择,多组时程曲线的平均地震影响 系数曲线应与振型分解反应谱所采用的地震影响系数曲线在统计 意义上相符。 3人工模拟地震动加速度时程曲线应考虑阻尼比和相位信 的影响

    表4.2.4时程分析所用水平地震加速度时程的最大值(cm/s)

    注:括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区。

    3.1采用底部剪力法时,隔震建筑上部结构的水平地震作用标 值应按下列规定计算: 1结构总水平地震作用标准值,应按下式确定:

    Fek = αiGed

    代中:FEk 结构总水平地震作用标准值(N); 1 相应于隔震结构基本周期设防地震时的水平地震 影响系数;应按本标准第4.2.1条、第4.2.2条计 算确定;其中计算隔震结构的基本周期时其刚度可 取隔震层等效刚度,阻尼比可取隔震层等效阻 尼比; Geg一上部结构等效总重力荷载(N)。 2质点i的水平地震作用标准值可按下式确定:

    式中:F:一一质点i的水平地震作用标准值(N); G;、G一一分别集中于第i、j质点重力荷载代表值(N)。 4.3.2采用振型分解反应谱法时,应将下部结构、隔震层及上 部结构进行整体分析,其中隔震层的非线性可按等效线性化的 选代方式考虑。并应计算其地震作用和作用效应,且应符合下 列规定: 1对不进行扭转耦联计算的隔震结构,应按下列规定计算其 地震作用和作用效应: 1)结构i振型i质点的水平地震作用标准值应按下式 确定:

    F = α;Y;X,G; (i=1,2,...,n;j=1,2,...,m)

    Sek = /Z(1+é)S)

    一个转角共三个目由度,并应按下列要求计算隔震结构的地震作 用和作用效应: 1)结构j振型i质点的水平地震作用标准值应按下式 确定:

    Fxji =α;YtjX,G; Fyji = α;Y,Y,G; (i=1,2,...,n,j=1,2,..,m) Fr: = α,YμrorG;

    ;Y,Y,G (i=1,2,...,n,j=1,2,...,m)

    分别为i振型i质点的方向、方向 和转角方向的水平地震作用标准值

    (N); 分别为i振型i质点在、y方向的水 平相对位移(mm); i振型i质点的相对扭转转角(): 质点的转动半径,可取质点绕质心 的转动惯量除以该质点质量的商的正 二次方根; 计人扭转的i振型的参与系数。 用下的效应,可按下列公式确定:

    式中:SEk 地震作用标准值的组合效应(N); S;、S一分别为i、k振型水平地震作用标准值的效应 (N),可根据振型参与质量系数确定参与计算的 振型数;

    Pki振型与k振型的耦联系数; si、S一一分别为j、k振型的阻尼比; 入T一一k振型与i振型的自振周期比。 3)双向水平地震作用下的效应可按下列公式中的较大值 确定:

    SEk = S+(0.85Sy)2 SEk =VS+(0.85Sx)2

    4.3.3当采用时程分析法时,计算模型的确定应符合下列

    度时程曲线和人工模拟地震动加速度时程曲线进行输入。 不少于2组人工模拟加速度时程曲线和不少于5组实际强 或修正的加速度时程曲线。地震作用取7组加速度时程曲

    结果的峰值平均值。 4.3.5采用振型分解反应谱法和时程分析法同时计算时,地震作 用结果应取时程分析法与振型分解反应谱法的包络值。 4.3.6对特殊设防类和房屋高度超过60m的重点设防类隔震 建筑,宜采用不少于两种程序对地震作用计算结果进行比较 分析。

    .3.7对于抗震设防烈度为9度的隔震高层建筑,竖向地震作月

    1采用振型分解反应谱法计算竖向地震作用时,其竖向 地震影响系数最大值αvmax可采用本标准第4.2.1条规定的水 平地震影响系数最大值的65%,但特征周期均可按设计第一 组采用。 2计算上部结构的竖向地震作用标准值时,各楼层可视为质 点;设防地震作用下楼层的竖向地震作用标准值可按各构件承受 的重力荷载代表值的比例分配,并应按下列公式确定:

    FEvk = αvmaxGeq G;H; Evk (i=l,...,n) ZG,H;

    式中:FEvk 结构总竖向地震作用标准值(kN); 质点i的竖向地震作用标准值(kN); αvmax 竖向地震影响系数的最大值; Ge 结构等效总重力荷载(kN),可取其重力荷载代表 值的75%; H:、H一一结构质点i、j的计算高度(m)。 3隔震层竖向阻尼比可取上部结构阻尼比,且不宜大于0.05

    4.4.1隔震结构构件的承载力应符合下列规定

    4.1隔震结构构件的承载力应符合下列规定

    1持久设计状况、短暂设计状况应按下式进行设计:

    式中:% 结构重要性系数,对特殊设防类建筑和重点设防类 建筑的结构构件不应小于1.1,对标准设防类建筑 的结构构件不应小于1.0; S一作用组合的效应设计值(N); R一一构件承载力设计值(N)。 2地震设计状况应按本标准第4.4.4条与第4.4.6条规定 进行验算。

    =YGSGk+LyQYQSQk+ywYwS

    式中: S 作用组合的效应设计值(N); 重力荷载代表值分项系数; YQ 楼面活荷载分项系数; Yw 风荷载分项系数; Y 考虑结构设计使用年限的荷载调整系数,设计使用 年限为50年时取1.0,设计使用年限为100年时 取1.1; SGk一 永久荷载效应标准值(N); SQk 楼面活荷载效应标准值(N); Swk 风荷载效应标准值(N) 中Q、中w 分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系 数,当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和 0.0;当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和 0.6或0.7和1.0。 注:对书库、档案库、储藏室、通风机房与电梯机房,本条楼面 活荷载组合值系数取0.7的场合应取为0.9。

    4.4.3持久设计状况和短暂设计状况下,荷载基本组

    数应按表4.4.3采用。

    表4.4.3荷载基本组合的分项系数

    4.4.4地震设计状况下,隔震结构构件设计应采用不计入风荷载 效应的地震基本组合,并应根据本标准第1.0.1条的基本设防目 标进行设防地震作用下的承载力设计。 4.4.5隔震结构构件根据性能要求可分为关键构件、普通竖 向构件、重要水平构件和普通水平构件。对于承受压力的钢构 件,除应按本标准第4.4.6条验算强度外,尚应验算其稳 广

    4.4.6在设防地震作用下锅炉标准,隔震建筑的结构构件应按下列规

    。4.6在设防地震作用下,隔震建筑的结构构件应按下列规定达 行设计: 1关键构件的抗震承载力应满足弹性设计要求,并应符合下 式规定:

    1关键构件的抗震承载力应满足弹性设计要求,并应符合下 式规定:

    GSGE+YEhSEhk+YEvSEvk

    中:R一 构件承载力设计值(N); YRE 构件承载力抗震调整系数,应符合现行国家标准《建 筑抗震设计规范》GB50011的规定; SGE一 重力荷载代表值的效应(N); 重力荷载代表值的分项系数,应符合现行国家标准 《建筑抗震设计规范》GB50011的规定; SEhk 水平地震作用标准值的效应(N),尚应乘以相应的增 大系数、调整系数; 水平地震作用分项系数固定资产标准,应符合现行国家标准《建筑

    抗震设计规范》GB50011的规定; SEvk! 竖向地震作用标准值的效应(N),尚应乘以相应的增 大系数、调整系数; YEv 竖向地震作用分项系数,应符合现行国家标准《建筑 抗震设计规范》GB50011的规定。 2普通竖向构件及重要水平构件的受剪承载力应符合式

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