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基于新隔标CCQC隔震分析步骤在YJK软件中实现流程

胡争锋

一、项目概况

    本项目地上5层，无地下室，1~3层层高3.6m，4~5层层高5.1m，房屋总高度21m，选取基础隔震，根基风压0.6kN/m2（50年）根基雪压0.9kN/m2（50年），抗震设防烈度8度（0.2g),地震分组二组，场地类别二类，构筑抗震设防类别乙类，推算模型如下图所示。

                                              结构分析模型

二、YJK软件隔震设计流程

    凭据《构筑隔震设计尺度》(GB/T 51408-2021)的思想，隔震结构设计不再选取以前的分部设计步骤，该标正确立了以“直接设计法”、“复振型分化反映谱法”和新一代隔震设计反映谱为代表性内容的步骤系统，在抗震设防指标问题上，将原有的“幼震不坏、中震可建、大震不倒”提升为“中震不坏、大震可建、巨震不倒”，选取中震进行内力推算和构件设计，并进一步引入机能化设计思想。

1.确定减震指标，成立非隔震模型：

    确定减震指标（按降低一度设计），成立非隔震模型（含下支墩层），上支墩柱底设置为铰接，按减震指标降低一度的要求进行结构推算分析（上部结构的抗震等级二级，隔震支座以下的下支墩的抗震等级界说为一级）。推算参数如“图一”所示，柱底铰接设置如“图二”所示。

       图一

                                          图二

推算实现后查看各项指标及配筋根基满足规范要求后将此模型的水平地震影响系数批改为8度设防线震影响系数0.45再沉新推算一遍作为非隔震模型，用于和隔震模型推算了局对比，确定底部楼层的剪力比，从而确定上部结构的抗震等级。

2.成立隔震模型：

  将非隔震模型复造一份，删除非隔震模型的柱底铰接设置，安插隔震支座，设置隔震推算参数及与隔震支座相衔接的构件属性后进行隔震模型推算分析。

2.1隔震模型推算参数设置：

    在前处置推算参数隔震减震页下勾选隔震减震选项，软件就会进行隔震有关的推算，输入隔震层的层数、隔震层的层号、隔震结构设计步骤（直接设计法和分部设计法），软件保留以前抗震规范的分部设计法，新隔标推荐使用直接设计法，选择“直接设计法”时，勾选思考钢筋超强系数，软件会自动依照隔震尺度4.4.6条3款，对通常水平构件的承载力验算思考钢筋的超强系数1.25。反映谱推算步骤选择复振型分化反映谱法（由于直接设计法将上部结构和隔震层以及下部结构作为整体进行分析设计，上部结构与隔震层阻尼比存在显著差距导致振型对于阻尼矩阵不在满足正交前提，结构分析的动力方程无法选取强造解耦求解，若是强行解耦，则会导致推算了局产生较大误差，尤其当隔震层阻尼比力大，或同时选取了阻尼器装置时，强行解耦的误差会更大，应选取基于复振型理论的振型分化反映谱法推算），减隔震原件有效刚度和有效阻尼软件提供三种选项，别离是选取输入的线性属性、迭代确定、自动选取弹性时程的了局，本案例选择迭代确定，当选择选取时程推算了局时，软件在弹性时程？樘峁┝艘勒帐背谭治隽司肿远扑慵醺粽鹪有效刚度和阻尼的职能，选择该项，反映谱推算可自动读取弹性时程推算的有效刚度和阻尼了局，接力反映谱进行地震作用推算，选择该项时，用户应首先在弹性时程？橹惺迪滞扑悴⒐囱　巴扑慵/隔震元件有效刚度和阻尼”选项。

包络设计：凭据新隔标机能化设计思想。对于与隔震层相衔接的支墩及相连构件在大震下应按斜截面抗剪弹性，抗弯不平服进行承载力设计，软件提供包络设计选项实现一个模型自动包络设计。

大震推算时特点周期：新隔标4.2.1条划定，罕遇地震增长0.05s，极罕遇地震增长0.10s。

双向地震建议以勾选，对角部隔震支座在大震下的拉应力影响显著。

周期折减系数对于基地隔震结构，建议取1.0，对于层距离震结构，可偏守旧的按通例结构取值。

设防线震下的连梁刚度折减系数拜见隔震尺度4.4.4~4.4.6条的条文注明第四款取值，大震下的折减系数可酌情减幼或取与设防线震一样。以下是YJK软件中的具体设置参数截图。

        隔震模型推算参数设置一

                                              隔震模型推算参数设置二

2.2界说隔震支座属性：

由于本案例隔震元件的等效刚度选取的是迭代确定，隔震支座属性界说中的有效刚度可输入隔震支座100%剪切应变时的等效参数，地震工况内力推算选取迭代后的刚度（即减隔震原件有效刚度和有效阻尼选择的步骤），该当把稳，对于恒活风等静力工况法式均选取用户输入的等效刚度进行内力推算。关于隔震参数输入的具体解读查看旧版“YJK隔震结构设计利用手册”的有关诠释。以下是本项目所选取的隔震支座具体参数。

通常叠层橡胶隔震支座LNR700参数设置

铅芯叠层橡胶隔震支座LRB700参数设置                                     

 铅芯叠层橡胶隔震支座LRB600参数设置

2.3安插隔震支座：模型切换到上支墩层安插隔震支座，黄色框为：LRB700,红色框为LRB600，其余均为LNR700

                                           隔震支座平面安插图

2.4界说于隔震支座相衔接的构件的属性以及机能指标：

具体划定参考《构筑隔震设计尺度》4.4.4~4.4.6条及条纹注明。

2.4.1隔震层支墩、支柱及相连构件指定：

2.4.2构件类型指定

2.4.3构件机能指标指定：（指定完构件类型后软件会自动执行新隔标对支墩、支柱及相连构件构件按大震斜截面弹性，正截面不平服设计，软件盛开此参数用户也可对其进行交互批改）。

2.5界说柱轴压比限值增减量：由于隔震支座不隔离竖向地震，所以与竖向构件有关的机关措施不应降低，按原设防烈度划定的轴压比限度选取，具体划定详见隔标6.1.3-3条，

注：轴压比增减量限值只需界说隔震层以上竖向构件，隔震层以下竖向构件不必要界说

2.6特殊构件界说批改与隔震支座相衔接构件的抗震等级，关于隔震结构的抗震等级有关划定详见隔标6.1.3条6.1.4条。本项眼前支墩层抗震等级为一级，隔震层以上结构抗震等级为二级。

三、推算分析

点击天生数据，并推算，实现后自动切换到设计了局中。

四、了局查看

4.1整体指标及配筋了局查看：

与通例抗震结构了局查看一样，必要把稳的是隔震层以上柱轴压比按不降低抗震等级的限值执行（本项目按一级轴压比限值执行），最幼剪沉比按原设防烈度对应的多遇地震执行即0.032最幼限值执杏注位移角限值按设防线震节造（对框架结构，设防线震下隔震层以上结构1/400,隔震层以下1/500）此处不再具体注明。

4.2隔震支座验算及了局查看

4.2.1隔震层验算：

隔震层支座信息、质心刚心、支座等效刚度等效阻尼了局查看：

 隔震层偏疼率验算：推算凭据：凭据《构筑隔震设计尺度》GB/T51408-2021第4.6.2-4条款，隔震层刚度中心与质量中心宜沉合，设防烈度地震作用下的偏疼率不宜大于3%。

隔震层抗风验算： 推算凭据：凭据《构筑隔震设计尺度》GB/T51408-2021第4.6.8条款， 风荷载分项系数（可取1.4）* 风荷载作用下隔震层的水平剪力尺度值 <= 隔震层抗风承载力设计值 隔震层抗风承载力由抗风装置和隔震支座的屈服力组成，按屈服强度设计值确定。

隔震层屈沉比验算：隔震构筑屈沉比是参考日本隔震设计有关划定，我国规范未做此方面有关要求，有关资料钻研批注屈沉比对高层构筑隔震成效影响显著，对多层构筑结构影响相对较幼。

风荷载作用隔震层产生的总水平力验算：凭据《构筑抗震设计规范》第12.1.3-3条款，风荷载和其他非地震作用的水平荷载尺度值产生的总水平力不宜超过结构总沉力的10%

4.2.2隔震支座应力及位移验算：

凭据新隔标4.6.3条，4.6.6条，6.2.1条有关划定

 4.2.3隔震支座内力及位移了局

五、确定减震指标：

隔震模型和非隔震模型了局对比，校核隔震模型底部剪力比是否幼于0.5，满足初步设定的减震指标，若是满足则能够进行下部设计，如不满足则必要调整隔震支座的类型及安插情况等，直到满足减震指标为止，切实难题时也能够降低减震指标按不降低一度设计也是可行的。

非隔震模型和隔震模型的根基周期对比

非隔震模型和隔震模型楼层剪力对比

注：此处的非隔震模型楼层剪力了局应为原设防线震下的了局，即地震影响系数应为0.45。底部剪力比幼于0.5，上部结构抗震措施能够按降低一度取值。能满足初步设定的减震指标。

六、隔震结构罕遇地震弹性时程补充推算

凭据新隔 标的有关要求，必要验算隔震支座在大震下的最大压应力、最大拉应力、支座的变形、抗倾覆验算等，评价隔震结构的减震成效。软件除了支持在反映谱了局中输出大震下的验算指标，还能够在弹性时程中进行各项指标的验算。

6.1地震波选择：关于地震波的选择及道理此处不再解说，具体选波前提能够阅读抗规和新隔标的有关划定。YJK软件提供自动选波职能方便各位设计师选择切合规范的地震波。本案例选择三条地震波（2条天然波+1条人为波）。

6.2工况界说（分析步骤选择直接积分法）

6.3界说工况组合（工况组合参考隔标6.2.1条文注明）

6.4楼层位移角

6.5楼层剪力

6.6隔震支座最大压应力、最大拉应力验算

6.7隔震支座变形验算

6.8隔震支座抗倾覆验算、隔震支座复原力验算

6.9隔震支座滞回曲线查看，评估每个隔震支座的耗能情况，滞回曲线越鼓满耗能成效越好。

6.10楼层顶点位移时程曲线

6.11隔震支座耗能曲线

七、罕遇地震作用下弹塑性时程分析

对一些复杂的项目若是还必要思考结构在大震下有可能进入弹塑性状态，就必要对结构进行大震荡力弹塑性时程分析，找到结构的幽微部位对其加强以及进一步分析关键构件的危险水平等来判断是否可能实现大震可建的抗震指标。YJK软件目前有两款动力弹塑性分析软件，YJK-EP（隐式步骤）和YJK-Paco（显式步骤）两款软件，本项目选用YJK-EP进行大震弹塑性分析。为了节俭功夫本项目选用大震弹性时程分析所选取的1条人为波进行分析推算。

7.1弹塑性层间位移角

7.2楼层顶点时程曲线

7.3隔震支座大震下的滞回曲线

7.4终止时刻结构危险云图

7.5隔震支座耗能曲线

八、输出隔震设计汇报：

此文章在编写过程中得到了中国构筑科学钻研院薛彦涛教员，YJK北京总部王继涛教员的援手和支持，再次暗示感激！