《建筑隔震設計標準》的若干關(guān)注點(diǎn)


《建筑隔震設計標準》的若干關(guān)注點(diǎn)

郁銀泉  譚平  鄧烜  雷遠德
 

     《建筑隔震設計標準》GB/T 51408-2021(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《隔標》)與《建設工程抗震管理條例》在2021年9月1日同一天實(shí)施,其中“中震基本彈性”的設計要求與條例中“保證發(fā)生本區域設防地震時(shí)能夠滿(mǎn)足正常使用要求”的規定不謀而合?!陡魳恕酚?0月25日在北京召開(kāi)了宣貫會(huì ),并在會(huì )后向社會(huì )廣泛征求實(shí)施過(guò)程中的意見(jiàn)。目前已收到超過(guò)30家設計院、200條意見(jiàn)反饋。主編單位廣州大學(xué)與中國建筑標準設計研究院針對反饋問(wèn)題進(jìn)行了專(zhuān)題研討,并對其中關(guān)注度較高、對工程設計影響較大的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明,希望對工程人員的設計上有一定的幫助和指導。
 

關(guān)注點(diǎn)1:隔震結構應依據哪些規范進(jìn)行設計?

回復:對于隔震結構設計,應優(yōu)先考慮《隔標》中的相關(guān)設計方法。對于《隔標》中未涉及的部分,可參考其他規范或標準中的相關(guān)要求。
解釋?zhuān)?/strong>根據《條例》關(guān)于保持建筑保持正常使用功能的要求,需要保證建筑在中震下的性能。對比《抗規》和《隔標》,隔標設計方法可以通過(guò)一次設計滿(mǎn)足相關(guān)要求;而采用《抗規》方法不能直接保證結構在中震水準的性能。

 

關(guān)注點(diǎn)2:隔震支座重力荷載代表值下的豎向壓應力設計值是否需要考慮荷載分項系數?

回復:隔震支座在重力荷載代表值作用下的豎向壓應力設計值不需考慮分項系數。
解釋?zhuān)?/strong>隔震支座重力荷載代表值下的豎向壓應力設計考慮的是保證支座在長(cháng)期荷載作用的蠕變變形以及穩定性能,屬于正常使用極限狀態(tài)設計。根據《建筑結構荷載規范》中3.2.10條規定,荷載組合為準永久組合,采用重力荷載代表值不需要考慮荷載分項系數。

 

關(guān)注點(diǎn)3:隔震結構設計是否需要考慮扭轉周期比?

回復:隔震結構設計不考慮扭轉周期比。
解釋?zhuān)?/strong>控制結構扭轉周期比目的在于對結構整體布置合理性的把控,而對于隔震結構來(lái)說(shuō),由于隔震層相對于上部結構的剛度要小很多,結構的扭轉周期比取決于支座的布置。一般地,通過(guò)控制隔震層的偏心率和將大剛度支座分布在結構四周,能夠保證結構的第一階振型為平動(dòng),且前三階周期十分接近,扭轉周期比小于1.00但大于0.90。此外,《隔標》第4.3.2條中給出了考慮扭轉耦聯(lián)影響的計算方法,能夠有效計算結構扭轉的影響。綜上所述,隔震結構設計可不考慮扭轉周期比。

 

關(guān)注點(diǎn)4:隔震結構是否考慮扭轉位移比?

回復:隔震結構不考慮扭轉位移比的限值要求。
解釋?zhuān)?/strong>隔震結構的扭轉變形可分為隔震層和上部結構。對于隔震層,不采用扭轉位移比來(lái)控制隔震層的扭轉變形,而是通過(guò)設防地震下隔震層偏心率以及隔震支座在罕遇地震下考慮扭轉影響的水平位移進(jìn)行控制;對于隔震結構來(lái)說(shuō),隔震層是結構體系中剛度最低的部位,地震中結構不規則帶來(lái)的扭轉變形將主要反映在隔震層,在進(jìn)行了包括大震彈塑性在內的詳細地震作用分析,且隔震層已經(jīng)充分考慮了結構帶來(lái)的附加扭轉效應的情況下,上部結構本身可不考慮其不規則性帶來(lái)扭轉影響。因此,隔震結構不考慮扭轉位移比的限值要求。

 

關(guān)注點(diǎn)5:框架結構首層柱是否算關(guān)鍵構件?

回復: 根據結構形式分為基底隔震和層間隔震進(jìn)行討論。對于基底隔震,首層柱是指隔震層以上第一層的框架柱,不算關(guān)鍵構件;對于層間隔震結構,隔震層以下、室外地坪標高以上的豎向構件為關(guān)鍵構件。
解釋?zhuān)?/strong>對于基底隔震,由于隔震層樓板的參與,一般認為隔震層梁板具有較強的類(lèi)似“嵌固端”作用,為保證上部結構的變形破壞模式與一般框架結構保持一致,首層柱不按關(guān)鍵構件考慮;對于層間隔震,首層柱屬于隔震層以下、地面以上構件,對防止結構連續倒塌和保護生命安全均具有重要作用,應按關(guān)鍵構件考慮。
隔標中的關(guān)鍵構件是指隔震層中的支墩、支柱及其相連構件(注意是隔震層中的構件),底部加強部位的重要豎向構件、水平轉換構件及與其相連豎向支承構件等。

 

關(guān)注點(diǎn)6:隔震結構是否考慮周期折減?

回復:隔震結構可不考慮周期折減。
解釋?zhuān)?/strong>周期折減目的在于考慮非承重墻體的剛度影響。隔震結構周期計算的剛度貢獻可分為隔震層和上部結構,其中隔震層不存在非承重墻貢獻無(wú)需折減,上部結構考慮非承重墻體貢獻可進(jìn)行折減。因此,折減后的隔震結構周期計算方法應為:隔震層(不折減)+上部結構(折減)。隔震結構設計考慮的是設防地震水準,通過(guò)大量算例分析發(fā)現周期折減對上部結構的地震反應影響很?。ɑ准袅τ绊懞雎圆挥?,上部結構樓層剪力影響一般小于2%),為簡(jiǎn)單起見(jiàn)可以不考慮周期折減。

 

關(guān)注點(diǎn)7:隔震結構在罕遇地震下計算方法應如何選???

回復:隔震支座在罕遇地震、極罕遇地震下的拉壓應力應采用彈塑性時(shí)程分析方法計算結果。
解釋?zhuān)焊粽鸾Y構在罕遇、極罕遇地震下,上部結構可能會(huì )進(jìn)入塑性狀態(tài),隔震支座可能會(huì )出現拉應力或提離,導致振型分解反應譜方法不再適用。 因此,在計算隔震支座在罕遇、極罕遇地震下的拉壓應力時(shí),應采用彈塑性時(shí)程分析方法。

 

關(guān)注點(diǎn)8:隔震結構地基基礎設計應如何考慮?

回復:地基基礎設計應按設防地震作用進(jìn)行設計。其中,地基部分應按照設防地震作用進(jìn)行地基承載力驗算;基礎部分應按普通豎向構件和重要水平構件(《隔標》4.4.6條第2款)的要求進(jìn)行設計,當基礎構件(如筏板、基礎梁等)與下支墩直接相連時(shí),尚應按照《隔標》4.7.2條進(jìn)行大震包絡(luò )設計。地基基礎部分設計示意圖如下:
 

關(guān)注點(diǎn)9:隔震建筑的建筑高度應如何取值?

回復:隔震建筑的建筑高度應與一般抗震建筑高度保持一致,從室外地面算起。
解釋?zhuān)?/strong>房屋高度在隔震建筑設計中主要涉及兩個(gè)問(wèn)題,一個(gè)是結構體系的適用高度,一個(gè)是結構抗震等級。對于隔震建筑來(lái)說(shuō),其對高寬比的控制、大震工況的驗算,能夠有效保證結構體系的整體剛度、抗傾覆能力、整體穩定、承載能力等的宏觀(guān)控制指標,隔震層位置可能會(huì )有一定的差異,但是對于不同結構體系的適用高度是能夠保證的。而對于抗震等級來(lái)說(shuō),在《抗規》、《高規》中均有關(guān)于“接近高度分界”的表述,說(shuō)明對于一些抗震有力的建筑,其抗震構造等級是可以適當調整的,隔震建筑在結構規則性、地震作用、可能的損傷模式上,均較常規抗震結構更加有利。因此,隔震建筑高度從室外地面算起是合理的。