减震技术丨必看！云南省隔震专项审查中的一些问题

云南省隔震专项审查中的一些问题

【作者】

王广宇，昆明恒基建设工程施工图审查中心，正高级工程师

李建功，云南营造工程设计集团有限公司

摘要：《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2001已经颁布实施半年左右，也按此规范的相关规定进行了一些项目的审查。就抗震专项审查及施工图审查过程中发现隔震设计的一些常见问题，提出自己的若干理解与看法，希望对设计人员有所帮助。

关于《建筑隔震设计标准》及《建筑抗震设计规范》并行的问题

01

      现阶段对隔震建筑的设计及审查实行双轨制，优先选用《建筑隔震设计标准》（以下简称为《隔标》），也可采用《建筑抗震设计规范》（以下简称为《抗规》），但应响应《建设工程抗震管理条例》的要求，中震下验算强度和刚度。因此，在专审报告的设计依据中，应明确设计方法及规范的选用。

隔震结构的高度

02

      根据《隔标》第6.1.2条，隔震建筑宜符合《抗规》对建筑高度的定义；因此在进行“房屋适用的最大高度”及“抗震等级”的核定时，隔震结构的房屋高度应取室外地面到主要屋面板板顶的高度。

       从另外的一个角度说，房屋高度在结构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利的建筑，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。

隔震结构中的关键构件及设计方法

03

      关键构件应由结构工程师根据工程实际情况分析确定，一般来说隔震层支墩、支柱及相连构件，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、层间隔震结构位于地面以上的下部结构，其竖向投影向外延伸一跨范围内的所有竖向构件均属于关键构件。

       根据《隔标》第4.7.2条的规定，隔震层支墩、支柱及相连构件应采用在罕遇地震作用下隔震支座底部的竖向力、水平力和弯矩进行承载力验算，且应按抗剪弹性、抗弯不屈服考虑。根据《隔标》第4.7.3条的规定，隔震层以下的地下室，或塔楼底盘结构中直接支撑隔震塔楼的部分及其相邻一跨的相关构件，应满足设防烈度地震作用下的抗震承载力要求。需要特别说明的问题是，与上支墩相连接的框架梁不宜按《隔标》4.7.2条的规定执行，因为《隔标》整个4.7节的内容都是针对下部结构设计的相关规定，且在《隔标》第2.1.4条关于隔震结构下部结构的划分已做了定义。因此上支墩柱和与之相连接的框架梁只需定义为关键构件，进行中震性能化设计即可，不需要按大震抗剪弹性，抗弯不屈服设计。从屈服机制分析，首层柱中震不屈服，隔震层与上支墩层相连接的框架梁中震弹性，上支墩中震弹性，这样的设计可以保证上部结构的变形破坏模式与一般框架结构保持一致，也可以实现隔震层梁板具有较强的类似“嵌固端”作用。（示意图图1~图3）

图1 层间隔震性能目标及构件验算要求

图2 地下室顶板隔震性能目标及构件验算要求

图3 基底隔震性能目标及构件验算要求

恢复力的计算问题

04

      现阶段报审项目恢复力的计算按《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001第4.1.6条，规定如下：

其中，为隔震支座在水平剪切应变100%时的水平有效刚度；上式不满足《隔标》第4.6.1-4条的规定，“隔震层在罕遇地震作用下的水平最大位移所对应的恢复力，不宜小于隔震层屈服力与摩阻力之和的1.2倍”。

罕遇地震作用隔震支座拉应力计算

05

      根据《隔标》第6.2.1条的规定，隔震支座验算最大压应力和最小压应力时，应考虑水平及竖向地震同时作用产生的最不利轴力。现PKPM或YJK按复振型计算角部隔震支座最大拉应力和以前分部设计法计算的拉应力结果相差比较大，主要原因是计算方法不同。以前用的是时程计算结果，现在用的是反应谱计算结果（CCQC），由于反应谱无法考虑隔震支座拉压刚度的差异性，所以如果隔震支座出现受拉，则计算可能不准确，需要按时程补充计算以考虑隔震支座拉压刚度的差异性，且应以时程计算结果为准。

不规则建筑应补充时程分析

06

     根据《隔标》第4.1.3条的规定，对于房屋高度大于60米的隔震建筑、不规则的建筑等，尚应采用时程分析法进行补充计算。当时程分析法大于振型分解反应谱法时（主要指隔震层剪力、位移、上部楼层剪力和层间位移），相关部位的部件与构件的内力和配筋作相应的调整。不规则的判断可根据国家及云南省的相关规定执行，可由专家组根据工程的实际情况进行判断，明确是否需要补充时程分析。昆明市审查项目的实际情况是，对于量大面广的学校、幼儿园建筑，除了极个别的项目存在时程分析法大于振型分解反应谱法的现象，大量的工程还是以振型分解反应谱法的结果作为设计依据。

周期折减的问题

07

       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）。为了验证上部结构填充墙对周期及楼层剪力的影响，采用YJK考虑隔墙刚度的计算方法，分别建立了高度为11.1米（3层）、21米（6层）、30.9米（9层）的建筑结构模型，计算结果详表1~表2。

表1 填充墙刚度对结构周期影响分析表

表2 填充墙刚度对楼层剪力影响分析表
楼层数	层号	考虑填充墙刚度		不考虑		楼层剪力的比值 （考虑/不考虑）
		楼层剪力(kN)		楼层剪力(kN)
		X向	Y向	X向	Y向	X向	Y向
3层	3	262	269	272	277	0.96	0.97
	2	509	515	519	524	0.98	0.98
	1	747	748	750	750	1.00	1.00
	隔震层	980	975	972	967	1.01	1.01
6层	6	226	238	234	239	0.97	0.99
	5	439	454	452	458	0.97	0.99
	4	640	653	652	657	0.98	1.00
	3	833	841	840	841	0.99	1.00
	2	1019	1019	1017	1014	1.00	1.01
	1	1202	1193	1188	1179	1.01	1.01
	隔震层	1383	1366	1356	1340	1.02	1.02
9层	9	203	215	209	217	0.97	0.99
	8	396	413	407	418	0.97	0.99
	7	580	596	592	601	0.98	0.99
	6	755	768	764	769	0.99	1.00
	5	924	932	927	928	1.00	1.00
	4	1088	1088	1085	1080	1.00	1.01
	3	1247	1238	1235	1223	1.01	1.01
	2	1402	1383	1378	1358	1.02	1.02
	1	1555	1525	1517	1488	1.03	1.02
	隔震层	1707	1665	1653	1616	1.03	1.03

由上表可知，对于不同高度的建筑，周期的比值约为0.96~0.98，上部结构楼层剪力影响一般小于3%，周期折减对上部结构的地震反应影响很小。所以，为简单起见可以不考虑周期折减。

CCQC计算时振型数合理选择

08

       根据《抗规》5.2.2条条文说明，振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90％所需的振型数。因此计算程序也按满足质量系数90%的原则，确定振型数。这对于常规建筑而言（CQC法），这样取值是正确的。但对于非经典阻尼系统（CCQC），若采用实振型质量参与系数方法，所估计的振型参与数量偏少，用于非经典阻尼系统的分析不合理。许多隔震结构前两个阵型质量参与系数就可达到98%左右，而层间隔震的下部结构，地震作用有可能出现在高振型中（如25阵型之后）。其主要的原因隔震建筑的特性决定的（以平动为主），但也有其他的一些因素。正如陈华霆等在《复振振叠加方法法理振振数量的确定》文章中所论述的“与实振型质量参与系数不同，复振型质量参与系数有正有负，从而导致累计振型质量参与系数随着振型的增加不是递增的”。因此，合理的阵型数，是CCQC计算合理性的保证。

致谢：本文在撰写工程中，参考了部分设计院的设计成果，也受到了云南省专审委前辈的指导，在此表示感谢。

参考文献

[1] 建筑抗震设计规范（2016年版）GB50011-2010[S].中国建筑工业出版社，2016.

[2] 建筑隔震设计标准GB/T51408-2001[S].中国计划出版社，2021.

[3] 郁银泉，谭平，邓烜，雷远德.《建筑隔震设计标准》的若干关注点.

 

END

来源：云南建筑杂志社