本工程的建筑使用功能為醫(yī)院病房樓，位于河南省鶴壁市，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，場(chǎng)類別為II類，場(chǎng)地特征周期0.40s，抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防，抗震等級(jí)為一級(jí)；主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下2層（隔震層為地下1層），地上8層，建筑結(jié)構(gòu)高度32.4m，長(zhǎng)約62.0m，寬約17.0m；基本風(fēng)壓為0.45kN/㎡，地面粗糙度為C類；設(shè)計(jì)使用年限50年，安全等級(jí)為一級(jí)。

圖1-1工程效果圖

圖1-2工程三維模型示意圖

二、工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料

本工程隔震設(shè)計(jì)所依據(jù)的主要規(guī)范、圖集如下：

1、《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223－2008）；

2、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009－2012）；

3、《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068－2018）；

4、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2010）（2016版）；

5、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010－2010）（2015版）；

6、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2011）；

7、《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）；

8、《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》（GB55001－2021）;

9、《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》（GB55002－2021）;

10、《混凝土結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》(GB55008-2021)；

11、《建設(shè)工程抗震管理?xiàng)l例》；

12、《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51408-2021)；

13、《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》(03SG610-1)；

14、《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》（CECS126-2001）等。

2.2 結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件的選用

本工程采用PKPM2021版V1系列結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)的建模與分析設(shè)計(jì)。該單體結(jié)構(gòu)平面、豎向規(guī)則，依據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱隔標(biāo)）4.1.3條，可采用復(fù)振型分解反應(yīng)譜法迭代計(jì)算隔震支座剛度和阻尼比，進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)�？稍赑KPM軟件中布置隔震支座，定義關(guān)鍵構(gòu)件、普通水平構(gòu)件、普通豎向構(gòu)件，對(duì)隔震模型進(jìn)行整體分析計(jì)算；可在一個(gè)模型計(jì)算目錄下，一鍵實(shí)現(xiàn)中震隔震、中震非隔震、大震隔震等多模型的性能包絡(luò)設(shè)計(jì)，方便快捷。采用SAUSG-GZ進(jìn)行大震下的彈塑性分析。

三、隔震設(shè)計(jì)

3.1 隔震設(shè)計(jì)目標(biāo)及設(shè)計(jì)思路

本工程通過(guò)在地下室的頂板與正負(fù)零之間設(shè)置隔震裝置及其相連構(gòu)件，形成隔震層，從而降低上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)隔震的功能。隔震支座直接固定在地下室頂板柱頂。

依據(jù)《隔標(biāo)》1.0.3條、3.1.3條、4.4.4條、4.4.5條、4.7.2條、6.1.3條等條文，控制上部結(jié)構(gòu)底部剪力比不大于0.5。根據(jù)《隔標(biāo)》的相關(guān)規(guī)定，本工程構(gòu)件的主要性能目標(biāo)信息詳見(jiàn)表3.1。

3.2 隔震支座的選取和布置

3.2.1本工程隔震支座采用的是鉛鋅橡膠隔震支座+普通橡膠隔震支座，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3.2.1。

3.2.2本工程隔震支座布置詳見(jiàn)圖3.3.2-1。

圖3.3.2-1隔震支座布置圖

PKPM-GZ模塊可以進(jìn)行一鍵自動(dòng)布置隔震支座，方便快捷的完成隔震支座的初步選型。如圖3.3.2-2。

圖3.3.2-2隔震支座自動(dòng)布置示意圖

3.2.3本單體模型軟件主要技術(shù)參數(shù)設(shè)置內(nèi)容如圖3.2.3-1、3.2.3-2所示。

圖3.2.3-1隔震設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)

圖3.2.3-2隔震層區(qū)域構(gòu)件、性能目標(biāo)指定

圖3.2.3-3PKPM接SSG接口位置

四、結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算

4.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析

設(shè)防地震（中震）作用下，隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)的周期對(duì)比見(jiàn)表4.1，《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：隔震房屋兩個(gè)方向的基本周期相差不宜超過(guò)較小值的30%。由表4.1可知，采用隔震技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的周期明顯延長(zhǎng)，且滿足相關(guān)規(guī)定要求。

4.2 底部剪力比

表4.2給出了設(shè)防地震下隔震結(jié)構(gòu)層間剪力與非隔震結(jié)構(gòu)層間剪力的比值。從表中數(shù)據(jù)可以看出地震作用沿0度時(shí)的底部剪力比為0.42，地震作用沿90度時(shí)的底部剪力比為0.42，最終底部剪力比取0.42。

4.3 設(shè)防地震下彈性層間位移角

從表4.3中可知本工程的層間位移角的最大值X向?yàn)?/659,Y向?yàn)?/634，二者均能滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的限值要求。

4.4 隔震層偏心率

由上表可知，設(shè)防地震下隔震層偏心率滿足《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》4.6.2-4的要求。

4.5 抗風(fēng)驗(yàn)算

隔震層必須具備足夠的屈服前剛度和屈服承載力，以滿足微振動(dòng)和風(fēng)荷載作用下的要求。《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.6.8條規(guī)定抗風(fēng)承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：YwVwk≤VRw，即1.5Vwkx=928.4<3406.6KN，1.5Vwky=3394.4<3406.6KN，滿足要求；《抗規(guī)》規(guī)定：采用隔震的結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載和其他非地震作用的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總水平力不宜超過(guò)結(jié)構(gòu)總重力的10%。本結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值為137667.7KN，其10%大于風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力618.9KN(X向)，2262.9KN(Y向)，滿足規(guī)范要求，以上結(jié)果在隔震計(jì)算書中展示。

4.6  隔震支座驗(yàn)算

圖4.6隔震層支座長(zhǎng)期面壓、拉壓應(yīng)力、變形驗(yàn)算、屈重比驗(yàn)算結(jié)果

為了文字看的清晰，僅以幾個(gè)隔震支座驗(yàn)算結(jié)果為例，詳見(jiàn)圖4.6所示。

4.7 罕遇地震隔震層抗傾覆驗(yàn)算

根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.6.9-2條規(guī)定，隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行罕遇地震作用下的抗傾覆驗(yàn)算，由上部結(jié)構(gòu)重力荷載代表值計(jì)算的抗傾覆力矩與罕遇地震下傾覆力矩之比不應(yīng)小于1.1。該隔震結(jié)構(gòu)的抗傾覆分析由復(fù)振型分解反應(yīng)譜（罕遇地震譜）法結(jié)合自動(dòng)迭代隔震層等效剛度和阻尼比的方法確定，軟件分析結(jié)果如下表4.7所示。由表4.7結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)罕遇地震下最不利抗傾覆與傾覆力矩比值為2.70，滿足規(guī)范要求。此數(shù)據(jù)可從模型目錄下ISOLATE_RQFL_VLDT.OUT文件中查看。

4.8

隔震支座恢復(fù)力和屈服力驗(yàn)算

根據(jù)《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第4.6.1-4條規(guī)定，當(dāng)隔震層采用隔震支座和阻尼器時(shí)，應(yīng)使隔震層在地震后基本恢復(fù)原位，隔震層在罕遇地震作用下的水平最大位移所對(duì)應(yīng)的恢復(fù)力，不宜小于隔震層屈服力與摩阻力之和的1.2倍，軟件分析結(jié)果如表4.8所示，可滿足規(guī)范要求。此數(shù)據(jù)可從模型目錄下ISOLATE_QRQY_VLDT.OUT文件中查看。

4.9

罕遇地震作用下SSG彈塑性時(shí)程分析結(jié)果

4.9.1主要參數(shù)對(duì)比

圖4.9.1-2罕遇地震下結(jié)構(gòu)層間位移角

由表4.9.1-1可知，PKPM與SSG罕遇地震下主要指標(biāo)相差不大；由圖4.9.1-2可知，罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)層間位移角滿足規(guī)范1/100之一的要求；由圖4.9.1-3可知，各項(xiàng)指標(biāo)均顯示藍(lán)色，證明均滿足規(guī)范要求，鑒于篇幅限值，不再贅述。

圖4.9.1-3SSG隔震規(guī)范審查

4.10 配筋結(jié)果及施工圖

如圖4.10.1示意，PKPM可以在一個(gè)主模型內(nèi)實(shí)現(xiàn)中震隔震模型、大震隔震模型的配筋包絡(luò)設(shè)計(jì)，此時(shí)需要從主模型下進(jìn)入施工圖繪制模塊。另外，如圖4.10.1示意，計(jì)算書可以選擇顯示各個(gè)子模型的包絡(luò)設(shè)計(jì)信息，方便設(shè)計(jì)師查看及提交審圖機(jī)構(gòu)。

圖4.10.1配筋結(jié)果查看

五、結(jié)論

通過(guò)本文所述內(nèi)容及分析結(jié)果證明，該工程采用隔震方案是有效可靠的；通過(guò)增加隔震層后，有效的降低了上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，并且結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)的要求。

基于PKPM+SAUSG的一體化設(shè)計(jì)應(yīng)用方案，既能滿足《隔標(biāo)》設(shè)防地震及正常使用相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)自動(dòng)滿足不同性能水準(zhǔn)的目標(biāo)要求，可以方便設(shè)計(jì)師高效完成配筋計(jì)算書出圖及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)整理的工作。

說(shuō)明：本實(shí)例主要介紹了隔震結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)參數(shù)設(shè)置與驗(yàn)算要點(diǎn)，關(guān)于隔震結(jié)構(gòu)的施工與維護(hù)，隔震層的構(gòu)造措施、隔震支座的檢測(cè)應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行實(shí)施。