本發(fā)明涉及工業(yè)建筑、民用建筑、橋梁等建筑隔震設計領域，更具體地說涉及一種跨層設置隔震支座的隔震設計方法。

背景技術(shù)：

我國屬于地震頻發(fā)國家，近年來接連在汶川及雅安發(fā)生大地震，地震造成了大量的人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失，即使部分建筑達到了抗震設計“大震不倒”的設計目標，但由于填充墻及裝修次結(jié)構(gòu)的破壞扔造成人員傷亡。因此，在政府層面多次提到建議推廣減隔震技術(shù)，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能確保人員生命安全，部分設計烈度較高地區(qū)對于重要建筑強制采用減隔震技術(shù)，極大的促進了我國隔震技術(shù)的發(fā)展。目前，國內(nèi)比較成熟、應用最廣泛的隔震產(chǎn)品為疊層橡膠隔震支座，少部分采用摩擦擺支座。

目前常采用的隔震層設置位置有基礎隔震、地下室頂板隔震及少數(shù)采用大底盤頂部的層間隔震，考慮到目前的隔震設計方法是把隔震層作為一個單一的、整體的樓層假定進行設計方法研究得到的，因此，為了確保隔震層整體性，隔震層中的隔震支座均設置在標高不變或標高變化很小的位置，同時強化對隔震層頂板的剛度及隔震層下部嵌固剛度要求。實際工程中經(jīng)常會存在設備管線在隔震層的上下樓層之間穿行的情況，通常的做法是設置柔性連接，確保在地震時有足夠的水平變形能力適應隔震層上、下結(jié)構(gòu)之間的相對變形，而不至于管線連接破壞導致設備運行出現(xiàn)問題。

但有些特殊高精設備的管線目前還無法適應大變形的柔性連接，同時大量的柔性連接占用了比較多的空間影響隔震層下層的建筑空間的使用，以往出現(xiàn)此類情況建筑，如調(diào)整隔震層位置不可行，建筑師基本就放棄使用隔震設計。如果采用跨層隔震，無此類設備的區(qū)域隔震支座位置不變，在有此類設備的區(qū)域?qū)⒏粽鹬ёO置于下一樓層，即隔震支座布置于不同的樓層位置，如通過一整套有效的設計方法，確保跨層隔震支座變形協(xié)調(diào)、同步，相關(guān)構(gòu)件的剛度及承載力滿足一定的標準要求，一方面適應特殊設備的管線無法適應大變形、不影響原隔震層的下層的建筑空間，另一方面實現(xiàn)應有隔震效果，提高上層隔震結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。

經(jīng)過調(diào)研以及根據(jù)專利申請人參與的多個類似設計工程，國內(nèi)目前沒有實例工程采用大范圍的跨層隔震設計。個別工程的隔震支座由于建筑局部功能原因降板形成較小高差，通過設置加腋的方式解決；或在電梯井位置存在下掛的情況。以上情況均處于同層隔震設計范疇，屬于局部的小變化，未上升到設計方法上的改變。

該設計方法能夠解決大范圍的跨層布置隔震支座帶來的相關(guān)問題，提高隔震設計的適用范圍，對推動我國減隔震設計的發(fā)展有較大的促進作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種跨層設置隔震支座的隔震設計方法，針對隔震下層隔震結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件的布置、抗側(cè)剛度及承載力進行了量化設計，滿足隔震設計的適用范圍。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

一種跨層設置隔震支座的隔震設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

s1：隔震層由上層隔震結(jié)構(gòu)、下層隔震結(jié)構(gòu)組成，所述上層隔震結(jié)構(gòu)、所述下層隔震結(jié)構(gòu)分設在相鄰的上下樓層；

s2：所述下層隔震結(jié)構(gòu)上設有若干個剪力墻，調(diào)整所述剪力墻的厚度或長度，以提高抗側(cè)剛度，達到減震效果。

進一步，所述步驟s2具體為：

將剪力墻設置在所述下層隔震結(jié)構(gòu)上，所述剪力墻設置的厚度或長度由所述抗側(cè)剛度決定；

在地震作用下，層間位移角限值也發(fā)生變化，通過所述抗側(cè)剛度分析出層間位移角的大小，所述抗側(cè)剛度計算公式為：

為確保所述剪力墻的抗剪截面滿足要求，所述抗剪截面需滿足：

v≤0.15fca

v＝kδ；

其中：g、e為墻體材料固有屬性，剪切模量為g，彈性模量為e，i為抗彎慣性矩，a為截面面積，長度為h，寬度為b，高度為h，λ為墻體的高度與長度比值h/h，墻體材料受壓強度設計值為fc，v為設計剪力值，δ為層間位移值。

進一步，所述層間位移角限值范圍為1/561-/1000。

進一步，所述剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋設計通過彈塑性時程分析確定。

進一步，在所述下層隔震結(jié)構(gòu)的框架柱之間，所述剪力墻沿x、y軸方向分布。

進一步，所述下層隔震結(jié)構(gòu)的面積不少于所述隔震層總體面積的一半。

進一步，上層隔震結(jié)構(gòu)、下層隔震結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分別由隔震層支座、支墩及其上的梁柱結(jié)構(gòu)組成。

本發(fā)明的有益效果為：

相比較以往單層隔震設置大量的柔性連接占用了比較多的空間影響隔震層下層的建筑空間的使用，采用本發(fā)明中的跨層隔震設計，確保跨層隔震支座變形協(xié)調(diào)、同步，相關(guān)構(gòu)件的剛度及承載力滿足一定的標準要求，適應特殊設備的管線無法適應大變形，不影響原隔震層的下層的建筑空間，實現(xiàn)應有隔震效果，提高上層隔震結(jié)構(gòu)的整體抗震性能；

在隔震層下層隔震結(jié)構(gòu)采用布置雙方向剪力墻結(jié)構(gòu)來有效提高抗側(cè)剛度協(xié)調(diào)跨層支座的變形同步；在平面上控制剪力墻的間距來減小樓板的平面內(nèi)變形，從而提高同層隔震支座的變形同步，最終實現(xiàn)所有支座變形的高度同步，提高隔震效果；

本發(fā)明中的設計方法擬在抗側(cè)剛度分析階段進行有效控制，減小后續(xù)承載力驗算階段出現(xiàn)抗剪截面不足情況，避免重新對罕遇地震非線性時程分析進行承載力計算，造成分析工作量過大，加大設計難度；

本發(fā)明中的方法該能夠解決大范圍的跨層布置隔震支座帶來的相關(guān)問題，在工程實踐提高隔震設計的適用范圍。

附圖說明

圖1是隔震支座跨層布置示意圖；

圖2是隔震層下層隔震結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件布置方法；

圖3是實施例中墻體高寬比與層間位移角限值的關(guān)系示意圖；

圖中：

1、上層隔震結(jié)構(gòu)；2、下層隔震結(jié)構(gòu)；3、剪力墻；4、框架柱。

具體實施方式

下面通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。

實施例

如圖1、圖2所示，一種跨層設置隔震支座的隔震設計方法，包括如下步驟：

s1：隔震層由上層隔震結(jié)構(gòu)、下層隔震結(jié)構(gòu)組成，所述上層隔震結(jié)構(gòu)、所述下層隔震結(jié)構(gòu)分設在相鄰的上、下樓層；

所述下層隔震結(jié)構(gòu)的面積不少于所述隔震層總體面積的一半，分布合理，確?？鐚痈粽鹬ё冃螀f(xié)調(diào)、同步，保障了隔震效果。

s2：所述下層隔震結(jié)構(gòu)上設有若干個剪力墻，調(diào)整所述剪力墻的厚度或長度，以提高抗側(cè)剛度，達到減震效果。

在所述下層隔震結(jié)構(gòu)的框架柱之間，所述剪力墻沿x、y軸方向分布；

隔震下層隔震結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件抗側(cè)剛度的大小直接影響在罕遇地震上、下層隔震支座的變形差異，故應將該變形差控制在最小。

考慮到隔震下層隔震結(jié)構(gòu)的墻體在進行承載力驗算時采用的罕遇地震非線性時程分析結(jié)果進行內(nèi)力組合設計，如此時出現(xiàn)墻體抗剪截面不足情況，就需要及時調(diào)整墻厚度或長度，以獲得足夠的抗側(cè)剛度。

所述步驟s2具體為：在地震作用下，層間位移角限值也發(fā)生變化，通過抗側(cè)剛度分析出層間位移角的大小，抗側(cè)剛度計算公式為：

為確保所述剪力墻的抗剪截面滿足要求，所述抗剪截面需滿足：

v≤0.15fca

v＝kδ；

聯(lián)立以上兩式得到：

其中：g、e為墻體材料固有屬性，剪切模量為g，彈性模量為e，i為抗彎慣性矩，a為截面面積，長度為h，寬度為b，高度為h，λ為墻體的高度與長度比值h/h，墻體材料受壓強度設計值為fc，v為設計剪力值，δ為層間位移值。

要確保墻體的抗剪截面滿足要求，在對應的地震作用下層間位移角限值也發(fā)生變化，高寬比λ越大，層間位移角限值越大。

如參照《建筑抗震設計規(guī)范》中表5.5.1，各種結(jié)構(gòu)體系中變形控制最嚴的層間位移角限值為1/1000，按該變形限制控制，通常的跨層層高不大于6000mm計算，上、下層支座的變形差小于6mm。按常用支座規(guī)格直徑不小于600mm，極限變形能力不小于330mm計算，以上的變形差小于極限變形能力的2％，能夠滿足設計需求。

在抗側(cè)剛度控制階段，根據(jù)墻體材料并找出抗側(cè)方向墻體等效高長比λ最大值(實際墻體之間通過連梁連接，如連梁線剛度較大形成雙肢墻，此時等效高長比λ應大于單肢墻計算得到的高長比，可近似乘以放大系數(shù))，按上述s2中公式計算出層間位移角限值，如圖3，以常用的混凝土材料c30、c40、c50為例，當在λ在0.2-1.2之間變化時，層間位移角限值在1/561—1/4948之間變化；

當層間位移角小于1/1000時，取最小計算限值為1/1000，對進行剪力墻設置；

當所述層間位移角限值范圍大于1/1000時，根據(jù)層間位移角限值增加剪力墻的厚度或長度，以提供足夠的抗側(cè)剛度。

故所述層間位移角限值范圍為1/561-/1000，滿足在此范圍內(nèi)而設置的剪力墻基本可以保證后續(xù)抗剪截面滿足設計要求。

剪力墻結(jié)構(gòu)罕遇地震下承載力，如果剪力墻結(jié)構(gòu)愛出現(xiàn)抗彎或抗剪屈服，會導致剛度的大幅退化，從而會加大上、下層隔震結(jié)構(gòu)的相對變形，導致隔震支座變形的出現(xiàn)明顯的不協(xié)同從而影響隔震效果，因此，該設計方法對隔震下層隔震結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的承載力要求，需滿足罕遇地震下正截面抗壓彎、拉彎承載力彈性、斜截面抗剪不屈服的性能要求；

采用多組滿足《建筑抗震設計規(guī)范》選波要求的地震波進行彈塑性時程分析，根據(jù)時程分析內(nèi)力進行承載力驗算，復核剪力墻結(jié)構(gòu)的配筋設計滿足承載力要求。

以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。