小学综合楼隔震计算分析报告.docx
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小学综合楼隔震计算分析报告
隔震计算分析报告
工程名称:
大溪小学综合楼
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司
TONGJIARCHITECTURALDESIGN(GROUP)CO.,LTD
2014年02月27日
一.工程概况
1.工程名称:
大溪小学综合楼
2.工程地点:
大溪
3.工程用途:
教学楼
4.工程规模
(1)建筑面积:
约3367.32m2
(2)高度:
建筑高度约为15.1m
(3)层数:
3层
5.主要自然条件
(1)场地类别:
Ⅱ类;
(2)设计地震分组:
1组;
(3)场地特征周期:
0.35s;
(4)抗震设防烈度:
8度;
(5)设计基本地震加速度:
0.2g;
(6)建筑抗震设防类别:
重点设防类(乙类);
二.分析依据
(1)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);
(2)《叠层橡胶支座隔震技术规程》(CECS126:
2001);
(3)《橡胶支座第1部分:
隔震橡胶支座实验方法》(GB/T20688.1-2007);
(4)《橡胶支座第3部分:
建筑隔震橡胶支座》(GB20688.3-2006);
(5)《建筑结构隔震构造详图》(03SG610-1)。
(6)设计院提供的建筑结构设计资料
三.隔震结构设计目标
上部结构水平地震剪力降低,提高结构在地震中的结构和人员的安全性。
四.计算程序及输入
(1)计算程序
程序名称:
ETABS非线性版
程序功能:
三维空间弹塑性时程分析及结构设计
(2)ETABS模型建立以及准确性校核
本工程使用大型有限元软件ETABS建立隔震与非隔震结构模型,并进行计算与分析。
ETABS软件具有方便较灵活的建模功能和强大的线型和非线性动力分析功能。
使用连接单元“Isolator1”准确模拟橡胶隔震支座。
本结构模型依据pkpm模型,使用SATWETOEATBAS程序转换得到。
ETABS模型如图1所示。
图1结构有限元模型示意
为了校核所建立ETABS模型的准确性,将EATBS和SATWE非隔震模型计算得到的质量、周期、层间剪力(振型分解反应谱法)进行对比,如表1~表3所示。
表中差值为:
。
表1 非隔震结构质量对比单位:
Ton
SATWE
ETABS
差值(%)
6987
6985
0.029
由表1可知,两软件模型的质量非常接近。
表2 非隔震结构周期对比(前三阶)单位:
S
振型
SATWE
ETABS
差值(%)
1
0.633
0.6342
0.193
2
0.5921
0.5975
0.909
3
0.4854
0.4864
0.204
由表2可知,两软件模型的前三阶模态的自振周期也非常接近。
表3 非隔震结构地震剪力对比(单位:
kN)
层数
PKPM
ETABS
差值(%)
X
Y
X
Y
X
Y
4
1244
999
1288
1028
3.47
2.82
3
2164
1795
2263
1842
4.37
2.52
2
2949
2484
3071
2536
3.99
2.04
1(隔震层)
3169
2725
3293
2722
3.77
0.12
由表3可知,两软件模型的各层剪力也较为接近。
由表1、表2和表3可知,ETABS模型与SATWE模型的结构质量、周期差异很小。
综上所述,用于本工程隔震分析计算的ETABS模型与PKPM模型是一致的。
(3)地震波
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定,采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3,其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采取的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
本报告选取了实际5条强震记录和2条人工模拟的加速度时程曲线。
弹性时程分析时,每条时程曲线计算所的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱计算结果的65%,多条时程曲线计算所的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%。
图2地震动反应谱
表4-1非隔震结构基底剪力
工况
反应谱
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
时程平均
剪力(KN)
X
12448
11611
12186
19790
21913
12296
14355
24479
16661
Y
10454
8805
9473
17950
19320
12287
9965
16914
13530
比例(%)
X
100
93
98
159
176
99
115
197
134
Y
100
84
91
172
185
118
95
162
129
表4-2隔震结构基底剪力
工况
反应谱
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
时程平均
剪力(KN)
X
3127
2387
3244
3541
2822
2915
3911
3811
3233
Y
3242
2444
3131
3582
2821
2873
4052
3596
3214
比例(%)
X
100
76
104
113
90
93
125
122
103
Y
100
75
97
110
87
89
125
111
99
注:
比例为个各时程分析与振型分解反应谱法得到的结构基底剪力之比。
(4)隔震支座性能参数
表5隔震支座力学性能参数
支座型号
竖向性能
等效水平本构(100%)
等效水平本构(250%)
屈服前刚度(kN/mm)
屈服力(KN)
屈服后刚度(kN/mm)
竖向刚度
设计承载(KN)
等效水平刚度(kN/mm)
等效阻尼比(%)
等效水平刚度(kN/mm)
等效阻尼比(%)
LRB500
1855
2355
1.387
27.7
1.02
17.4
8.734
62.8
0.873
LRB600
2698
3391
1.753
27.7
/
/
11.043
90.4
1.104
LNR500
1924
2355
0.893
5
/
/
/
/
/
LNR600
2427
3391
1.130
5
/
/
/
/
/
(5)隔震支座布置
表6橡胶隔震支座的竖向压应力
编号
支座型号
压力
压应力
1
LNR500
938
4.78
2
LNR500
2053
10.46
3
LRB600
2451
8.67
4
LRB600
2467
8.73
5
LRB500
1864
9.50
6
LRB500
1266
6.45
7
LNR500
1013
5.16
8
LNR500
2141
10.91
9
LRB600
2853
10.10
10
LRB600
2849
10.08
11
LRB600
2682
9.49
12
LRB500
1532
7.81
13
LNR500
336
1.71
14
LNR500
705
3.59
15
LRB500
872
4.44
16
LRB500
620
3.16
17
LRB500
1858
9.47
18
LRB600
2739
9.69
19
LRB500
1846
9.41
20
LNR500
744
3.79
21
LNR500
1836
9.35
22
LNR600
3307
11.70
23
LRB500
2223
11.33
24
LNR500
577
2.94
25
LNR500
1330
6.78
26
LNR500
2257
11.50
27
LRB500
1592
8.11
28
LNR500
1314
6.70
29
LNR500
1388
7.07
30
LNR500
744
3.79
31
LNR500
439
2.24
32
LNR500
850
4.33
33
LNR500
1059
5.40
34
LNR500
1714
8.73
35
LRB500
1446
7.37
36
LNR500
627
3.20
37
LNR500
1133
5.77
38
LNR500
1642
8.37
39
LNR500
1691
8.61
40
LNR500
1664
8.48
41
LNR600
2538
8.98
42
LRB500
2098
10.69
43
LNR500
628
3.20
44
LNR500
1394
7.10
45
LNR500
1410
7.19
46
LNR500
1399
7.13
47
LRB500
1501
7.65
48
LRB500
1568
7.99
49
LRB500
1972
10.05
50
LRB500
1705
8.69
51
LNR500
1275
6.50
本工程共使用LRB500(有铅芯500直径)、LRB600(有铅芯600直径)、LNR500(无铅芯500直径)和LNR600(无铅芯600直径)数量分别为15,6,28和2个。
图3隔震支座编号及布置
五.隔震分析计算结果
表7非隔震与隔震结构层间剪力及层间剪力比
楼层
非隔震结构层间剪力(kN)
隔震结构层间剪力(kN)
X向
Y向
X向
Y向
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
4
4987
5014
7689
9599
5796
6375
9648
3475
4603
7538
7854
5058
4598
7845
852
1189
1466
1175
1050
1350
1422
788
960
1244
1117
1041
1204
1169
3
8793
8524
13831
17543
9194
8900
17756
6459
7652
12640
14679
9072
7817
12703
1610
2136
2409
2058
2024
2565
2717
1622
1971
2353
1987
1862
2549
2370
2
11611
12186
19790
21913
12296
14355
24479
8805
9473
17950
19320
12287
9965
16914
2387
3244
3541
2822
2915
3911
3811
2444
3131
3582
2821
2873
4052
3596
1
12536
13124
21688
24125
13044
15744
25866
9949
9807
19785
21035
13006
11008
17817
2533
3751
4076
2904
3604
5032
4206
2586
3716
4047
2971
3583
5035
4260
楼层
隔震与非隔震层间剪力比
X向
Y向
X向
平均值
Y向
平均值
最大值
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
4
0.171
0.237
0.191
0.122
0.181
0.212
0.147
0.227
0.208
0.165
0.142
0.206
0.262
0.149
0.180
0.194
0.194
3
0.183
0.251
0.174
0.117
0.220
0.288
0.153
0.251
0.258
0.186
0.135
0.205
0.326
0.187
0.198
0.221
0.221
2
0.206
0.266
0.179
0.129
0.237
0.272
0.156
0.278
0.331
0.200
0.146
0.234
0.407
0.213
0.206
0.258
0.258
1
0.202
0.286
0.188
0.120
0.276
0.320
0.163
0.260
0.379
0.205
0.141
0.276
0.457
0.239
0.222
0.280
0.280
由上表6,根据《建规》第12.2.5条,隔震与非隔震层间剪力比最大值为0.258,水平地震作用可以降低一度进行设计。
罕遇地震下,隔震结构各支座剪力和位移见表8,轴力见表10。
由表10可知在罕遇地震作用下,支座拉力应力小于1MPa,因此该隔震支座在罕遇地震作用下是安全的。
表8罕遇地震下支座剪力和位移
支座
编号
支座力(kN)
支座剪力平均值(kN)
X向
Y向
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
ART1
ART2
TF
EL
LWD
PEL
NOR
X向
Y向
1
157
211
168
221
253
198
215
142
178
149
178
203
203
172
203
175
2
157
208
166
218
249
199
211
144
179
150
179
204
203
172
201
176
3
294
351
306
358
390
352
348
280
325
289
324
353
355
317
343
320
4
292
343
300
348
378
354
337
281
325
290
325
355
356
317
336
321
5
220
254
223
259
281
272
249
213
248
219
250
272
273
243
251
245
6
221
253
222
255
278
271
245
213
248
219
248
272
271
241
249
245
7
157
211
168
224
253
201
218
147
185
152
189
215
203
182
204
182
8
156
207
166
220
248
201
214
148
186
154
189
217
203
182
202
183
9
294
351
304
365
394
356
355
286
334
293
337
369
356
330
346
329
10
293
343
298
355
382
357
344
287
334
294
339
371
356
330
339
330
11
292
335
293
345
372
359
335
287
334
293
339
372
356
330
333
330
12
221
251
219
257
278
275
254
216
253
220
259
283
273
252
251
251
13
157
210
167
222
252
200
216
148
187
153
192
219
203
185
203
184
14
155
206
165
218
247
199
211
149
188
154
193
220
203
185
200
185
15
223
268
230
277
303
269
270
218
256
223
260
286
272
254
263
253
16
224
265
229
272
298
269
264
219
257
224
261
287
272
254
260
253
17
224
262
227
268
294
271
260
219
257
224
261
288
272
254
258
253
18
295
339
296
343
376
355
335
289
337
295
343
377
356
333
334
333
19
223
253
220
257
281
274
254
218
256
221
262
287
272
255
252
253
20
154
196
158
205
231
204
200
153
194
157
203
233
202
196
193
191
21
154
193
156
201
226
204
197
154
196
158
204
235
203
197
190
192
22
194
239
193
249
279
260
245
196
249
201
259
298
257
249
237
244
23
222
253
219
259
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