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大赢家彩票官网04YJK隔震结构设计 应用手册-2016.5

发布时间:2016-05-27  


该手册介绍了如何用盈建科软件实现隔震结构设计过程。

 录
        第一节  隔震设计流程
              一、基本概念
                    1、抗震结构
                   2、隔震结构
              二、隔震体系的组成
                   (一)一般构造
                   (二)隔震结构按复杂程度分类
              三、隔震设计方法及软件实现流程
              四、上部结构设计
                   (一)相关规范
                   (二)建立隔震模型与非隔震模型
                   (三)用中震计算水平向减震系数β流程
                   (四)非隔震模型和隔震模型的中震反应谱计算
                   (五)非隔震模型进行中震下的弹性时程计算
                   (六)隔震模型进行设防地震下的弹性时程计算
                   (七)人工对比两个模型时程分析结果得出β
                   (八)非隔震模型输入αmaxl的反应谱法计算
              五、隔震层设计- FNA法
                   (一)隔震支座验算
                   (二)支墩设计
              六、隔震层设计-直接积分法
                   (一)隔震支座验算
                   (二)隔震层支墩、支柱的计算
              七、下部结构设计
                   (一)相关规范
                   (二)下部结构设计过程—隔震模型
                   (三)下部结构设计过程—非隔震模型
                   (四)大震弹塑性计算分析
              八、基础设计-非隔震模型
              九、隔震支座参数属性及设置方式详解
              十、时程分析法计算计算隔震结构技术原理
              十一、非隔震结构的上部结构分析计算要点

 


 第一节 震设计流程

一、基本概念

1、抗震结构

现在各国普遍采用的是抗震设计理论。地震时建筑受到的地震作用由底向上逐渐放大,从而引起结构构件的破坏。抗震设计思想是抵御地震作用立足于,即依靠建筑物本身的结构构件的强度和塑性变形能力,来抵抗地震作用和吸收地震能量。

特点:在强震作用下,会产生很大的变形,造成各种破坏,甚至倒塌。所以这种依靠结构构件发生弹塑性变形来消耗地震能量保证结构大震安全的延性结构体系,已不能满足实际需要。

为了保证建筑物的安全,必然加大结构构件的设计强度,耗材多,而地震力是一种惯性力,建筑物的构件断面大,所用材料多,质量大,其受到的地震作用也相应增大,想要在经济和安全之间找到一个平衡点往往比较困难。

2、隔震结构

是在建筑的某一层(基础顶、地下室顶或裙房顶部)增设由隔震橡胶支座和阻尼器等组成的隔震层,用以改变结构体系的振动特性,延长结构自振周期,增大结构阻尼,通过隔震层的大变形耗散掉输入结构的大部分地震作用,有效地降低了上部结构的地震反应,大大地减小了层间剪力与层间相对变形,从而达到预期防震要求。

隔震技术的重点是隔离地震

震设计的目的是提高结构的安全富裕度,尤其在遭遇大震或超大震时保护结构不至于破坏。

通常被大家称之为,上部结构按照降低一度半设计。这里需要强调的是:

一、当地的抗震设防烈度并没有降低,仅仅水平地震作用降低;

二、整个结构的抗震能力没有降低,相反结构的抗震能力大大提高了;

三、降低一度半也仅指降低水平地震作用,竖向地震作用仍保持不变,特别对于高烈度地区,隔震建筑设计中考虑的竖向地震作用比传统抗震建筑大得多。

二、隔震体系的组成

(一)一般构造

目前工程界最常用的叠层橡胶支座隔震系统一般是在基础和上部结构之间来设置隔震支座和耗能元件,也有在裙房和塔楼处设置隔震层的

通过在建筑物的基础或地下室和上部结构之间设置隔震层,将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构三部分。地震能量经由下部结构传到隔震层,大部分被隔震层的隔震装置吸收,仅有少部分传到上部结构,从而大大减轻地震作用,提高隔震建筑的安全性。

震结构体系

http://www.lanto.com.cn/asp_bin/Webeditor/UploadFile/2008124142327777.jpg

隔震层上的隔震支座

有些隔震层各隔震支墩之间用连梁连接,主要为了增加整体性,防止个别支墩位移过大。

(二)隔震结构按复杂程度分类

工程中的隔震结构可结构复杂程度区分为一般隔震结构与复杂隔震结构。

1一般隔震结构

一般隔震结构是:较规则的多层结构的基础隔震或地下室顶板(非悬臂柱顶部)处隔震的结构;

1)基础隔震

基础隔震结构示例

隔震支座参数设置

2)地下室顶板隔震

地下室顶板隔震结构

隔震支座设置

多层隔震结构二

隔震支座设置

2.      复杂隔震结构

复杂隔震结构是指结构类型稍复杂或隔震位置特殊的建筑,据常见类型可分为:

1)不规则结构隔震;

2)地下室悬臂柱或倒悬臂柱隔震;

3)高层结构隔震;

4)层间隔震;

5多塔隔震

6)连体隔震;

7)超长结构隔震。

复杂隔震结构需要进行若干补充分析和采取必要的加强措施。

高层隔震结构

高层隔震结构隔震支座

多塔隔震结构

单点约束方式隔震支座设置

震结构示例三

、隔震设计方法及软件实现流程

隔震结构设计一般采用分部设计方法。即将整个隔震结构分为上部结构、隔震层和下部结构及基础,分别进行设计。

概括来说:

上部结构:沿用一般抗震结构的设计方法,水平地震作用采用隔震以后的地震作用标准值。隔震支座不能隔离竖向地震作用,所以与竖向地震作用相关的不降低(如轴压比等)。

隔震层:在满足长期荷载下压应力要求外,除了满足减震目标后,还得满足短期荷载下的压应力、拉应力以及隔震支座的位移。

隔震层以下结构:地震作用计算、抗震验算和抗震措施,应进行设防地震(中震)的抗震承载力验算,并按罕遇地震(大震)进行抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震(大震)下的层间位移角控制。

基础:地基基础的抗震验算不考虑隔震产生的减震效应,按本地区设防烈度进行设计。

软件解决了几个应用难点:

1)非线性结构,需按动力时程分析计算,对隔震支座还需按照可进行大震和竖向地震计算的直接积分法;

2)不同部位须分别采用小震、中震、大震计算;

3)非隔震模型的考虑地震力的水平向减震系数的反应谱计算不可或缺;

软件输出隔震支座内力、位移、应力计算结果,给出图形和文本两种表达;

隔震垫上的短柱一般称为上柱或上墩,隔震垫下的柱子一般称为下支柱下支或者支墩,本文统一为支墩。支墩一般较矮,建模可以不建立。

以下以某工程为例进行说明。

本工程某地小学教室,8度设防,1层地下室,地上4层,地下室顶隔震,进行隔震设计;

建立上部结构(3-6层)、隔震层中隔震垫高度不考虑,第2层为隔震垫上墩层,此处称为隔震层;隔震垫位于二层柱底的位置。有些工程师建模时不建支墩层,则此时支墩的配筋需要单独建悬臂柱来计算。

上部结构3-6层)、隔震层(2层)、下部结构标准层(1层),如下图。

进行楼层组装

全楼模型

以下是各部分设计软件实现的流程:

上部结构设计

(一)相关规范

《抗规》12.2.5条:

隔震层以上结构的地震作用计算,应符合下列规定:

1.对多层结构,水平地震作用沿高度可按重力荷载代表值分布;

2.隔震后水平地震作用计算的水平地震影响系数可按本规范5.1.4、第5.1.5条确定。其中水平地震影响系数最大值可按下式计算:

αmaxl=βαmax/ψ

αmaxl——隔震后的水平地震影响系数最大值;

αmax——非隔震的水平地震影响系数最大值,按本规范第5.1.4条采用;

β——水平向减震系数;对于多层建筑,为按弹性计算所得的隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值。对高层建筑结构,尚应计算隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值,并与层间剪力的最大比值相比较,取二者的较大值

Ψ——调整系数;一般橡胶支座,取0.80;支座剪切性能偏差S-A类,取0.85;隔震装置带有阻尼器时,相应减小0.05;

:1弹性计算时,简化计算和反应谱分析时宜按隔震支座水平剪切应变为100%时的性能参数进行计算;当采用时程分析法时设计基本地震加速度输入进行计算。

3.隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用,并应进行抗震验算;各楼层的水平地震剪力尚应符合本规范第5.2.5条对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定。

(二)建立隔震模型与非隔震模型

软件实现流程:

1、建立结构模型:建立上部结构、隔震层、下部结构都包括的整体模型

2、将模型文件复制两份

将模型文件复制两份,一个布置上隔震支座属性,此时叫隔震模型

另一个不布置隔震支座属性,隔震支柱底端设铰,此时模型叫非隔震模型

隔震模型

将一个模型在前处理用单点约束菜单,选择隔震支座,将各属性参数输入后,布置在第二标准层即隔震层的柱节点上,实现的是第2层柱底位置为隔震支座。此模型即为隔震模型。

非隔震模型:

将复制的另一份模型打开,在前处理将隔震层柱底全部设置铰接属性。此即为非隔震模型。

(三)用中震计算水平向减震系数β流程

《建筑抗震设计规范理解与应用》419页关于减震系数的计算方法说明:计算隔震与非隔震两种情况的层间剪力,宜采用基本设防水准下地震作用进行时程分析。

《抗震规范统一培训教材》P176计算水平减震系数的隔震支座参数,橡胶支座的水平剪切应变由50%改为100%,即可近似认为从对应小震的变形状态放宽到中震的变形状态,支座的等效刚度比2001规范减少,计算的隔震效果将更明显。

《乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定》第2.2.4条:确定减震系数时按中震计算;需考虑近场影响时地震波输入应考虑近场影响系数(确定减震系数时与之对比的非隔震模型亦应按中震并乘以近场影响系数计算)。

因此,以下为计算β对非隔震模型和隔震模型的时程分析计算应采用设防地震即中震的地震影响系数。

1非隔震模型进行震下的计算(一般弹性时程法

在这里选择地震波;

2隔震模型进行震下的计算(可用一般弹性时程中的FNA法,也直接积分法

3)人工对比21的各层剪力值(一般为多条波包络值),取较大值,作为水平向减震系数β按规范公式12.2.5求出αmaxl

(四)非隔震模型和隔震模型的中震反应谱计算

为了计算出水平向减震系数β,需要分别对非隔震模型和隔震模型进行时程分析计算,但是在YJK中,弹性时程分析是需要接力反应谱计算的,因此对两个模型的反应谱计算除了基本的设计参数设置外,还应在地震计算参数中,按照中震计算的要求设置地震影响系数最大值。

按照《高规》4.3.7-1,在下图的地震计算参数中,修改地震影响系数最大值参数值,填入8度的值0.45

非隔震模型进行震下的弹性时程计算

非隔震模型完成上部结构的生成数据+全部计算,此为中间结果,不是最终结果,即(四)。然后进入弹性时程菜单,在这里选择地震波并进行震下的弹性时程计算。

注意要把在弹性时程参数主方向峰值加速度中输入中震下的峰值加速度。

用非隔震模型选波还需要满足隔震模型统计意义上相符的要求,选波在另一个章节中详细介绍。本工程选3条波,

2条天然波

Chi-Chi, Taiwan-05_NO_2182,Tg(0.41)      简称CCT

Chalfant Valley-04_NO_563,Tg(0.38)             简称CV

1条人工波:

ArtWave-RH4TG040,Tg(0.40)             简称AWR

计算完成后,可以在时程结果中查看每条波0度和90度中的楼层剪力,下图是天然波Chi-Chi, Taiwan-05_NO_2182,Tg(0.41)算的时程剪力和弯矩。

(六)隔震模型进行设防地震下的弹性时程计算

对隔震模型也进行弹性时程(FNA)的计算,使用在非隔震模型中同样的地震波,使用中震下的峰值加速度,操作过程同如上非隔震模型,得到隔震模型的楼层剪力,如下图:

(七)人工对比两个模型时程分析结果得出β

人工对比每条波隔震和非隔震的上部结构各楼层剪力值,所有比值中取最大值作为水平地震减震系数,如下图:

1)天然波:Chi-Chi, Taiwan-02_NO_2182,Tg(0.41)简称:CCT

当前主方向0.0

层号

楼层剪力kN

楼层剪力比

非隔震模型

隔震模型

隔震/非隔震

6

6555.288

1744.651

0.27

5

11110.047

2924.361

0.26

4

12290.896

3342.227

0.27

3

15269.851

4023.703

0.26

2隔震层

17582.054

1688.17

-

当前主方向90.0

层号

楼层剪力kN

楼层剪力比

非隔震模型

隔震模型

隔震/非隔震

6

6684.008

1798.027

0.27

5

11228.263

2968.468

0.26

4

12375.283

3349.828

0.27

3

15339.265

4045.249

0.26

2隔震层

17859.293

1669.237

-

 

2)天然波:Chalfant Valley-04_NO_563,Tg(0.38)  简称: CV

当前主方向0.0

层号

楼层剪力kN

楼层剪力比

非隔震模型

隔震模型

隔震/非隔震

6

9847.658

1711.802

0.17

5

15504.391

2766.268

0.18

4

20995.889

3099.694

0.15

3

22669.051

3611.124

0.16

2隔震层

22565.769

1424.231

-

当前主方向90.0

层号

楼层剪力kN

楼层剪力比

非隔震模型

隔震模型

隔震/非隔震

6

10086.779

1752.846

0.17

5

15666.655

2793.445

0.18

4

21208.261

3202.089

0.15

3

22827.451

3653.105

0.16

2隔震层

22731.245

1425.772

-

 

3)人工波:ArtWave-RH4TG040,Tg(0.40)  简称: AWR

当前主方向0.0

层号

楼层剪力kN

楼层剪力比

非隔震模型

隔震模型

隔震/非隔震

6

6544.907

1666.539

0.25

5

11413.587

2780.527

0.24

4

15751.904

3175.955

0.20

3

20600.353

4252.748

0.21

2隔震层

23564.246

3811.613

-

当前主方向90.0

层号

楼层剪力kN

楼层剪力比

非隔震模型

隔震模型

隔震/非隔震

6

6672.645

1694.851

0.25

5

11373.862

2798.712

0.25

4

15735.702

3221.778

0.20

3

20542.399

4292.091

0.21

2隔震层

23877.394

3810.896

-

1

24299.857

3809.981

-

 

(4)得出β

各楼层剪力比取较大值0.27作为水平向减震系数β,各楼层剪力比值如下表,

层号

0.0度

90.0度

 

CCT

CV

AWR

CCT

CV

AWR

6

0.27

0.17

0.25

0.27

0.17

0.25

5

0.26

0.18

0.24

0.26

0.18

0.25

4

0.27

0.15

0.20

0.27

0.15

0.20

3

0.26

0.16

0.21

0.26

0.16

0.21

按规范公式12.2.5求出αmaxl8度小震αmax=0.16 β=0.27

调整后的水平向减震系数β/ψ=0.27/0.8=0.338

求出隔震后的多遇地震水平地震影响系数最大值αmaxl=αmax/ψ=0.27*0.16/0.8=0.054

按照《抗规》12.2.5条文说明中表7对比,此模型设置隔震垫后结构能达到降一度的目标,即从80.2g降低到70.1g

抗震构造和抗震措施按照12.2.512.2.7条文说明,β=0.27小于0.4,按降低1度,即80.2g降低到70.1g。抗震等级按照降低1度后的烈度取值。

注意:1、按规范要求,β小于0.3应考虑竖向地震,此例暂不考虑竖向地震,如果要考虑可参见十所述。

2、有些专家更加认可时程分析的直接积分方法,此时也可采用直接积分法,YJK同时提供此种算法,详细过程此处不再赘述。

)非隔震模型输入αmaxl反应谱法计算

在非隔震模型中输入αmaxl并进行反应谱法计算,得到上部结构的配筋结果。

由于计算β值时采用的是中震计算,而这里采用的是小震的大量变动的参数,可把非隔震模型再复制一份,在新复制的非隔震模型上完成这里的设计。

打开非隔震模型,在上部结构计算参数中设置调整后的水平向减震系数β/ψ0338,并按照《抗规》12.2.72抗震措施降低1度,按照70.10g高度小于24m得到抗震等级为三级。

此时参数如下图所示

规范规定抗震构造措施不降低,在前处理特殊构件定义中按不降低烈度的指定轴压比限值。按照抗6.3.6二、三级柱轴压比限值0.10,所以需要指定轴压比限值减小0.10达到抗震构造措施二级标准。

这里得到上部结构的最终的设计结果。

五、隔震层设计- FNA

隔震层设计包括两部分,分别是隔震支座的验算及支墩的设计。

采用隔震模型大震下时程计算。

(一)隔震支座验算

1)相关规范

《抗规》12.2.3   隔震层的橡胶隔震支座应符合下列要求:

1 隔震支座在表12.2.3所列的压应力下的极限水平变位,应大于其有效直径的0.55倍和支座内部橡胶总厚度3倍二者的较大值。

……

3 橡胶隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过表12.2.3的规定。

表12.2.3 橡胶隔震支座压应力限值

建筑类别

甲类建筑

乙类建筑

丙类建筑

压应力限值(Mpa)

10

12

15

《抗规》12.2.4

1 .其橡胶支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下,拉应力不应大于1Mpa。

《乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定》第2.4.2 隔震支座承载力验算:

1.隔震承载力验算包括承压验算和受拉验算。

2.承压验算:

     1)重力荷载代表值下计算平均压应力设计值限值按抗表12.2.3;一般可仅按重力荷载代表值计算;

     2)对需进行竖向地震作用计算的结构(见2.3.4),上述重力荷载代表值下压应力尚应包括竖向地震作用效应组合;

3)隔震支座重力荷载代表值的竖向压应力设计值可按下式计算:

        压应力设计值=1.0恒载+0.5活载+竖向地震作用下产生的竖向压力(竖向地震作用取标准值并按2.3.4.2取值;不需考虑竖向地震作用时此项为零)。

     4)隔震支座在罕遇地震作用下的最大压应力不宜大于30MPa;其值可按下式计算:

         最大压应力=1.0恒载+0.5活载+罕遇地震水平作用产生的最大轴压力(标准值)+0.5竖向地震作用产生的轴向压力(竖向地震作用取标准值并按2.3.4.2取值)≤30MPa    

3.受拉验算

1)罕遇地震下隔震支座最大拉应力应控制在1MPa以内;

     2)隔震支座受拉验算时应包括竖向地震作用效应(按2.3.4.2取值);

     3)隔震支座在罕遇地震作用下最大拉应力可按下式计算:

        最大拉应力=1.0恒载+0.5活载+罕遇地震作用产生的最大轴拉力+0.5×竖向地震作用产生的轴拉应力(为标准值,取值按2.3.4.2)≤1MPa

《减隔震规程》讨论稿:

表6.2.5-2弹性滑板隔震支座在罕遇地震下的压应力限值(Mpa)

建筑类别

特殊设防类建筑

重点设防类建筑

标准设防类建筑

压应力限值(Mpa)

40

45

50

表6.2.5-3橡胶隔震支座在罕遇地震下的拉应力限值(Mpa)

建筑类别

特殊设防类建筑

重点设防类建筑

标准设防类建筑

拉应力限值(Mpa)

0

0.8

1

:隔震橡胶支座验算罕遇地震作用下最大压应力和最小压应力时,应考虑三向地震作用产生的最不利轴力。

最大压应力=1.0*恒载+0.5*活载+罕遇水平地震作用产生的最大轴力+0.4*竖向地震作用产生的轴力;

最小压应力=0.9*恒载-1.0罕遇水平地震作用产生的最大轴力-0.5*竖向地震作用产生的轴力

软件实现流程:

1、复制一份隔震模型,对此模型进行大震的时程(弹性时程的FNA法或直接积分法)计算;

2、得到各组合下各隔震垫的内力(含剪力、拉力、压力)、隔震支座的拉、压应力及位移;

3、人工将支座拉压应力和规范限值比较,是否满足要求;

4用此过程得到支座反力,用软件建立独立柱或者工具箱或者手核对支墩进行设计。此部分在后边会有详细介绍。

2对隔震模型的大震时程计算

复制一份隔震模型,对此模型进行在大震的时程(FNA或直接积分法)计算,本例用FNA法。

选用计算水平向减震系数β时同样的地震波。

在弹性时程参数主方向峰值加速度中输入大震下的峰值加速度。

3)设置相关工况组合

设置需要查看内力及应力的组合,如下图:

由于YJK目前的FNA法不能同时施加竖向地震波,所以竖向地震按简化算法取值。

压应力:1.0D+0.5L

最大压应力:1.0D+0.5L+1.0Fek+0.4*0.21.0D+0.5L))=1.08D+0.6L+1.0Fek

最大拉应力=最小压应力:0.9D-1.0Fek-0.5*0.21.0D+0.5L))=1.0D-1.0Fek-0.05L

支座最大位移:1.0D+0.5L+1.0Fek

然后进行弹性时程FNA法)计算

4)查看支座内力、应力

弹性时程计算完成后,得到隔震支座内力、位移、应力结果,拉为正,压为负,内力为kN,应力为Mpa.

1)压应力验算:重力荷载代表值即1.0+0.5活下,支座压力(U1)图:

重力荷载代表值1.0+0.5活下,支座压应力值图,用户可和《抗规》表12.2.3上限值进行比较。

表12.2.3 橡胶隔震支座压应力限值

建筑类别

甲类建筑

乙类建筑

丙类建筑

压应力限值(Mpa)

10

12

15

可见显示部分均为负值即都为压应力,最大压应力为10.757Mpa,小于乙类建筑12MPa,满足要求。

2)压应力验算:看含地震组合下的应力图,该地震即为大震结果,对于隔震支座的最大压应力按照《乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定》第2.4.2条要求的不宜大于30MPa检查。

地震组合:1.08D+0.6L+1.0Fek

1条波X向地震组合下

Y向地震

2条波x向地震组合下

Y向地震组合下

 

3条波X向地震组合下

Y向地震组合下

三条波参与的组合下,最大的压应力为12.800Mpa,小于30Mpa,满足要求;

3)拉应力验算:人工和抗规》12.2.4上的限值1Mpa比较,如果大于1Mpa则不满足规范要求;

地震组合:1.0D-0.05L-1.0Fek   每条波的地震组合都应该看

1条波CCT参与的地震组合下:

Y向地震

 

 

 

2条波

Y向地震

 

 

 

 

 

3条波x向地震组合下:

Y向地震组合下:

本例中所有组合下没有拉应力产生,最小压应力为3.663Mpa。满足要求。

为了得到隔震支座的应力,必须在隔震参数中正确输入隔震支座的面积,如果在参数中没有输入隔震支座的面积,隔震支座应力菜单输出的结果将是0。

5)查看支座位移

使用隔震支座位移菜单查看各个隔震支座各条波参与的组合下的位移,按照《抗规》12.2.3隔震支座在表12.2.3所列的压应力下的极限水平变位的限值要求。

组合:1.0D+0.5L+-1.0Fek

(1)1条波CCTX向地震时位移图:

Y向地震最大位移图

(2)2条波X向地震时位移图:

Y向地震

(3)3条波X向地震时位移图:

Y向地震组合

从各个位移图上取绝对值最大值填写到下表中

大震时隔震结构各支座最大位移

X-U3

Y向(U2

CCT

CV

AWR

CCT

CV

AWR

59.813(27)

46.542(32)

209.706(27)

58.941(20)

46.886(27)

208.45232

由以上图形及表格可知,隔震层最大水平位移209.706mm,小于0.55D=275mmD为最小隔震支座直径,本工程采用隔震支座最小直径为500mm)及3Tr=300mmTr为最小隔震支座的橡胶层总厚度,厂家参数给)中的较小值,满足要求。

说明:本例三条波的位移差异较大,是因为没有完全按照选波的四个条件来选。建议用户做实际工程时应严格按照选波条件来选。以便得到合适的结果。

(二)支墩设计

1)相关规范

《抗规》12.2.9

1隔震层支墩、支柱及相连构件,应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。

《乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定》

2.5.1 隔震层支墩、支柱及相连构件(相连构件一般指与支柱顶部相连的系梁、与支柱相连的翼墙等构件),应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的最大剪力、最大轴力和力矩进行承载力验算(如图示2.5.1);其最大剪力、最大轴力可按以下组合1和组合2的较大值采用:

组合1=1.2(恒载+0.5活载)+1.3×水平罕遇地震+0.5×竖向地震(按2.3.4.2取)

组合2=1.2(恒载+0.5活载)+0.5×水平罕遇地震+1.3×竖向地震(按2.3.4.2取)

隔震支座下支顶部产生的弯矩(H1为隔震支座高度):

Mx1=(P×Ux+Vx×H1)/2My1=(P×Uy+Vy×H1)/2

隔震支座下支墩底部产生的弯矩:

Mx=P×Ux+Vx×(H+H1) My=P×Uy+Vy× (H+H1)

《减隔震规程》讨论稿:

最大压应力及支墩内力组合采用:1.0*D+0.5L+1.0Fek+0.4Fvk

当竖向地震按简化的重力荷载代表值来取得话,可以用以下组合:

1.0D+0.5L+1.0Fek+0.4*(0.2(1.0D+0.5L))=1.08D+0.6L+1.0Fek

2隔震层支墩、支柱的计算

取隔震支座验算结果的各组合下支座内力(轴力u1,剪力u2u3)值,力矩按规范手工核算。设计建议用户采用此内力用软件建立独立柱或者工具箱手核

用户可根据支座高度请参数,在YJK中建立独立柱层,施加节点荷载进行设计计算。

将支墩内力按节点荷载施加,然后进行设计。得到支墩的配筋结果。

六、隔震层设计-直接积分法

YJK同时提供直接积分法是因为:

1有的专家更认可直接积分法的原理和结果,详细可见如下直接积分法的说明;

2目前YJKFNA法还不能计算用三向地震波算竖向地震,而YJK的直接积分法可以

3直接积分法计算地震作用的非线性状态时是叠加恒活荷载的重力代表值的,也就是说直接积分法计算时程时以恒活荷载重力荷载代表值作为初始内力,这样可准确判断隔震支座的受压受拉状况。FNA法目前只是在时程结果中叠加恒活荷载重力荷载代表值,计算非线性时程时没有考虑,这种非线性和线性结果直接叠加影响计算精度。

隔震层设计包括两部分,分别是隔震支座的验算及支墩的设计。

采用隔震模型大震下时程计算。

对于隔震层的计算需要考虑三向地震,应在直接积分法中交互输入三向地震波,进行时程分析,

(一)隔震支座验算

计算流程同如上的FNA法时程。

复制一份隔震模型,对此模型进行在大震的时程(直接积分法)计算

选用计算水平向减震系数β时同样的地震波。

1)压应力验算:重力荷载代表值即1.0+0.5

在计算参数中设置如下,将时程分析时输入地震加速度的最大值设置为0,即只有恒载活载施加,如下图

进行计算分析,计算结束后查看结果

 

 

 

 

支座压力(U1)图:

放大特殊颜色的支座内力,即最大内力KN

应力图

放大特殊颜色的支座应力,即最大应力Mpa

重力荷载代表值1.0+0.5活下,支座压应力值图,用户可和《抗规》表12.2.3上限值进行比较。

可见显示部分均为负值即都为压应力,最大压应力10.34Mpa,小于乙类建筑12MPa,满足要求。

2最大压应力验算1.0D+0.5L+1.0Fek+0.4*Fvk

这里需要考虑水平地震和竖向地震的同时作用,式中的Fek水平地震,Fvk为竖向地震。

在各波计算参数时程分析时输入地震加速度的最大值中输入大震下的峰值加速度400cm/s2

X向系数:1.0Y向系数: 0.85  Z向系数:0.4

生成数据,然后计算。

时程计算完成后,得到隔震支座内力、应力结果,拉为正,压为负,内力为kN,应力为Mpa.

a)第1组波X向作为主方向的地震组合下,内力:

局部放大特殊颜色支座,即最大支座内力,如下图

应力图和局部放大特殊颜色支座,即最大支座内力,如图

最大压应力为13.596Mpa,小于30Mpa,满足要求。

1组波Y向作为主方向的地震组合下

内力图及局部放大特殊颜色隔震支座内力图

应力图,及局部放大特殊颜色隔震支座应力图:

由图可知,本层所有隔震支座中最大压应力为13.7Mpa,小于规范上的30Mpa,满足要求。

 

b2和第3X向作为主方向的地震组合Y向作为主方向的地震组合

a,这里不再细述,都要满足最大压应力限值要求。

 

小结:在地震参与的组合下最大压应力都小于规范要求的30Mpa,满足要求。

3)最小压应力或最大拉应力验算

最大拉应力=最小压应力:0.9D-1.0Fek-0.5*Fvk

这里需要考虑水平地震和竖向地震的同时作用,式中的Fek为水平地震,Fvk为竖向地震。

在各波计算参数时程分析时输入地震加速度的最大值中输入大震下的峰值加速度400cm/s2

初始荷载组合值系数:0.9*恒载+0*活载

X向系数:1.0Y向系数: 0.85  Z向系数:0.5

注意所有系数都应输入正值。

隔震支座内力、应力结果,拉为正,压为负,内力为kN,应力为Mpa;位移mm

U1U2U3分别为整体坐标系的Z向、Y向、-X向。

a)第1组波X向作为主方向的地震组合下,

位移:

最大支座水平位移,U2为整体坐标系Y轴方向,如下图

U3方向为整体坐标系-X轴方向,应力图:

最大压应力为13.596Mpa,小于30Mpa,满足要求。

4)支座水平位移

《抗规》12.2.3隔震支座在表12.2.3所列的压应力下的极限水平变位的限值要求。

支座最大位移:1.0D+0.5L+1.0Fek

因竖向地震对水平位移影响不大,此时不考虑竖向地震,只考虑水平地震,且要考虑双向水平地震效应。

在各波计算参数时程分析时输入地震加速度的最大值中输入大震下的峰值加速度400cm/s2

初始荷载组合值系数:1.0*恒载+0.5*活载

X向系数:1.0Y向系数: 0.85  Z向系数:0

a第一条波CCT参与的组合,水平地震主方向X向:

生成数据,然后计算,查看隔震支座结果图

U2方向(Y向)水平位移m

U3方向(X向)水平位移m

b)第一条波CCT参与的组合,水平地震主方向Y向:

U2方向(Y向)水平位移m

U3方向(X向)水平位移m

第一条波CCT波参与的地震组合下,最大水平位移为68mm

同理方式得到第2条、第3波参与组合下的最大水平位移值89mm190mm。取3波所有参与组合中最大的190mm

震层最大水平位移190mm,小于0.55D=275mmD为最小隔震支座直径,本工程采用隔震支座最小直径为500mm)及3Tr=300mmTr为最小隔震支座的橡胶层总厚度,厂家参数给)中的较小值,满足要求。

说明:本例三条波的位移差异较大,是因为没有完全按照选波的四个条件来选。建议用户做实际工程时应严格按照选波条件来选。以便得到合适的结果。

(二)隔震层支墩、支柱的计算

取隔震支座验算结果的各组合下支座内力(轴力u1,剪力u2u3)值,力矩按规范要求手工核算。设计建议用户采用此内力用软件建立独立柱或者工具箱手核

《《12.2.9规定隔震层连接的下部构件(如地下室、支座下的墩柱等)的地震作用和抗震验算,应采用罕遇地震下隔震支座的竖向力水平力和力矩进行计算。

在直接积分法模块中,各波计算参数时程分析时输入地震加速度的最大值中输入大震下的峰值加速度400cm/s2

这里选用与最大压应力验算相同组合,即按《减隔震规程》讨论稿:1.0*D+0.5L+1.0Fek+0.4Fvk

X向系数:1.0Y向系数: 0.85  Z向系数:0.4

生成数据,然后计算,得到该组合下各隔震支座的水平位移、内力,如下图

用户可根据支座高度请参数,在YJK中建立独立柱层,施加节点荷载进行设计计算。

将支墩内力按节点荷载施加,然后进行设计。得到支墩的配筋结果。

、下部结构设计

(一)相关规范

《抗规》12.2.9

2隔震层以下的结构(包括地下室和隔震塔楼下的底盘)中直接支承隔震层以上结构的相关构件,应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求,并按罕遇地震进行抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9要求

《乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定》

2.5.2 隔震层以下的结构(包括地下室和隔震塔楼下的底盘及层间隔震的下部结构)中直接支承隔震层以上结构的相关构件(指框架梁、柱及墙等构件),应满足嵌固的刚度比(可理解为相关构件(下部结构指支承柱及与其相连的混凝土墙)组成的楼层刚度比,并参照混凝土高E.0.1进行计算;上下层嵌固刚度比可取不大于0.5)和隔震后设防地震下的抗震承载力要求,并按罕遇地震进行抗震承载力验算;下部结构中非直接支承上部结构的构件均可按小震作用进行抗震设计。

2.5.3 隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值应满足抗表12.2.9要求。

对下部结构目前可采用隔震模型计算也可以采用非隔震模型计算。

下部结构设计过程隔震模型

软件实现流程:

1将隔震模型复制两份;

2、一个隔震模型进行弹性的反应谱法计算,得到配筋结果;

3、将另一个隔震模型进行弹性的反应谱法计算,并和2进行包络设计,取2截面验算配筋,取3截面验算配筋。由此得到下部结构构件的配筋设计结果。

由于是对隔震模型反应谱法计算,此时用到的是隔震支座的线性参数,即有效刚度、有效阻尼,中震时应取剪切变形100%的等效刚度和等效粘滞阻尼比。大震时,采用剪切变形250%时的等效刚度和等效粘滞阻尼比,当隔震支座直径较大时可以采用剪切变形100%时的等效刚度和等效粘滞阻尼比。

1)隔震模型大震弹性反应谱法计算

隔震支座对下部结构没有隔离地震的作用,所以其抗震等级还是按原设防烈度取。

隔震支座选用剪切变形250或者200%时的有效刚度和有效阻尼。直径较大时也可取剪切变形100%时的有效刚度和有效阻尼。此例取100%的有效刚度、有效阻尼。

生成数据+全部计算

得到大震弹性设计结果

2隔震模型中震弹性的反应谱法计算及包络设计

隔震支座对下部结构没有隔离地震的作用,所以其抗震等级还是按原设防烈度取。

包络参数设置:

隔震支座选用剪切变形100%时的有效刚度和有效阻尼。

在前处理中指定需要包络的构件。当下部结构有多层时,一般情况下,对于隔震层下一层与隔震支墩直接相连的竖向构件(柱)和与此柱相连的框架梁需要进行指定包络,对于次要构件比如一般梁、悬挑梁都可不进行包络,直接取中震弹性结果。对于不与支墩直接相连的楼层一般只指定相应的柱取包络即可。

进行生成数据及计算,得到最终的下部结构设计结果。

下部结构设计过程非隔震模型

下面介绍的方法不是规范明确指出的方法,如果前段(二)的计算已经足够,可以到此为止,这里是根据上部结构的设计思路和规范对隔震层以下结构的条文要求推导而来的,一部分设计院采用此种方式设计,用户可根据自己的判断是否使用。

软件实现流程:

1、将非隔震模型复制

2、一个非隔震模型进行弹性反应谱法计算,考虑水平向减震系数β得到配筋结果;

3、将另一个非隔震模型进行弹性下的反应谱法计算,考虑水平向减震系数β并和2进行包络设计,取2截面验算配筋,取3截面验算配筋。由此得到下部结构构件的配筋设计结果。

1非隔震模型大震弹性的反应谱法计算,考虑β

生成数据计算,得到结果

2)非隔震模型中震弹性反应谱法计算,考虑β

包络设置

在前处理中指定需要包络的构件。当下部结构有多层时,一般情况下,对于隔震层下一层与隔震支墩直接相连的竖向构件(柱)和与此柱相连的框架梁需要进行指定包络,对于次要构件比如一般梁、悬挑梁都可不进行包络,直接取中震弹性结果。对于不与支墩直接相连的楼层一般只指定相应的柱取包络即可。

生成数据+全部计算,得到最终的下部结构配筋

)大震弹塑性计算分析

可以对隔震模型(整体模型)采用大震弹塑性动力分析软件YJK-EP计算,取其隔震层以下部分的结果,判断隔震层支墩、支柱及相连构件隔震层以下的结构(包括地下室和隔震塔楼下的底盘)中直接支承隔震层以上结构的相关构件,是否满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求、按罕遇地震抗剪承载力验算要求,以及隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值要求等。

流程:

1用算隔震层的隔震模型进行反应谱计算,此为中间过程。

2)进行大震弹塑性计算,可采用算上部结构的地震波。

将得出的层间位移角和《抗规》表12.2.9比较即可。

也可以在弹塑性模块中指定某些构件的不屈服项,进行大震弹塑性计算并给出大震配筋。

基础设计-非隔震模型

《抗规》12.2.9条第3款,震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按本地区抗震设防烈度进行,.

彻底不考虑隔震效果用非隔震模型小震反应谱法计算,然后传到基础模块进行基础设计。

软件实现流程:

隔震模型按本地区设防烈度(不降低设防烈度的)进行地震计算;

到基础模块中进行基础建模及计算设计。

进行生成数据+全部计算。

进入基础设计模块,进行基础设置及设计计算。此处略

、隔震支座参数属性及设置方式详解

1.      隔震层的建模方法

目前对隔震层主要有两种建模方法。

1隔震层为单独的一层

隔震层为单独的一层,由梁和柱组成,上层如为剪力墙则梁成为转换梁。隔震支座设在柱下,可通过计算前处理的单点约束菜单设置。

2隔震层由单独的2层组成

隔震层由2层组成,下面层布置的都是一根根独立的柱,模仿隔震支座的支墩。上面的层由梁和柱组成,柱很短,隔震支座设在该层柱下,可通过计算前处理的单点约束菜单设置。

2.      单点约束的应用

当隔震支座所处位置的节点连接关系较为简单,没有横向构件与之相连时,用户可以直接采用单点约束来很方便的布置隔震支座,如下图所示结构。

在该结构基底布置隔震支座时,依次点击上部结构计算前处理及计算节点属性单点约束柱底节点,并在右上角选择楼层第一自然层对应的标准层。在弹出的对话框中

选择隔震支座,并定义好相应的参数,将需要布置隔震支座的位置用鼠标圈起来即可。布置好后,在柱底节点的相应位置会显示出隔震支座的参数。

3.      参数输入及各参数的意义

隔震支座的参数对话框如下图所示,其中1轴为轴向,2轴和3轴为水平方向。

单点约束123轴为整体坐标系-ZY-X方向。

线性部分的参数(有效刚度和有效阻尼)在3个坐标轴上意义一致,有效刚度的意义是将非线性构件等效成一根线性构件后的刚度,此刚度对结构周期、反应谱计算和快速非线性(FNA)时程分析结果有较大影响。有效阻尼只影响附加阻尼比,从而影响反应谱计算结果。由于隔震模型的反应谱结果一般不被关注,所以有效阻尼可以填0。若想计算有效阻尼,也可参考YJK帮助文档中的公式。

对于非线性参数,轴向和水平向意义不一致,下面分别说明。
              (1) 轴向U1非线性参数

              刚度:隔震支座轴向受压刚度。

              抗拉刚度:隔震支座轴向受拉刚度。

截面积:隔震支座的横截面积,弹性时程模块会使用该参数计算隔震支座的拉压应力,若填0,则对应的隔震支座拉压应力均为0.

              (2) 水平方向U2U3非线性参数

              刚度:隔震支座水平方向屈服前刚度

              屈服力:隔震支座的屈服力。

              屈服后刚度比:隔震支座屈服后的刚度与屈服前刚度的比值。

4.      参数输入举例及注意事项

隔震支座生产厂家给出的隔震支座参数表如图所示。

以图中红框所在行为例,其截面为圆形,由表中给的数据可知以下隔震支座参数:

(1)      直径:650mm

(2)      竖向压缩刚度:3051kN/mm

(3)      水平等效刚度:2.48kN/mm

(4)      屈服后刚度:1.62kN/mm

(5)      屈服力:92kN

按照目前大多数隔震工程的经验,隔震支座拉刚度为压刚度的1/6~1/10,屈服后刚度和屈服前刚度比一般取1/131/15。若对这两个参数不确定,也可征求生产厂家的意见。根据以上参数,可以将其换算为YJK隔震支座单元的输入参数(注意软件中的量纲为kN, m):

(1)      隔震支座面积:3.14*0.65*0.65/4=0.332m2

(2)      U1方向有效刚度一般与压刚度设为一致:3051000kN/m

(3)      U1方向非线性参数的压刚度:3051000kN/m

(4)      U1方向非线性参数的拉刚度:305100kN/m

(5)      U2U3方向有效刚度:2480kN/m

(6)      U2U3方向屈服后刚度比:1/13=0.0769

(7)      U2U3方向屈服力:92kN

(8)      U2U3方向非线性刚度=屈服后刚度/屈服后刚度比=1620/0.0769=21060kN/m

(9)      由于不再推荐采用反应谱方法计算隔震结构,所以有效阻尼可以填0

最终设定好的参数对话框为:

应注意,目前FNA弹性时程模块的工况组合功能是将恒载活载地震三个工况的隔震支座各向指标的结果进行线性叠加。所以如果用户设定了隔震支座轴向拉压刚度不一致,其轴向存在非线性,所以此时应谨慎处理其拉压内力及拉压应力的结果。并且此时将地震工况的分项系数设置为负数将会产生错误结果。例如,若隔震支座压刚度为拉刚度的10倍,则很可能某个隔震支座在地震单工况下产生的最大拉力为1kN,最大压力为10kN(仅举例),假定将地震工况的分项系数设置为-1,那么相当于地震单工况下,该隔震支座的最大拉力为10kN,最大压力为1kN,显然不符合实际情况,此时应该将地震波数据加负号,再次计算。

用户也可不设定拉压刚度不一致,将拉刚度设为和压刚度一致进行计算,而后看工况组合下各支座的拉压内力,如果没有出现受拉的情况,则证明计算结果无误。

5.      在其他软件中等效拉压刚度不一致的方法

由于在MIDASETABSSAP2000等软件中,隔震支座单元轴向并不支持拉压刚度不一致,故需要等效,此时需要使用GAP单元。

GAP单元是一种非线性力学单元的名称,也称间隙单元或缝单元。如图所示,其力学行为描述如下:

f=kd+open    d+open<0           0              d+open≥0

式中dGAP单元两端相对位移,且当受拉时为正值,受压时为负值;open为用户初始指定的间隙(必须是正);k为用户指定的GAP单元的刚度。从上式中可以看出,该单元只能在初始间隙闭合后才能受压,且不能受拉。若将open值设为0,则GAP单元完全等效于仅受压单元。

利用GAP单元的特性,可采用隔震支座单元并联GAP单元的模式来等效隔震支座轴向拉压刚度不一致的情形,例如当隔震支座轴向压刚度为3051000 kN/m,拉刚度为305100 kN/m时。需要将隔震支座单元的轴向刚度设为305100 kN/mGAP单元的间隙值(open)设为0,刚度设为3051000 kN/m-305100 kN/m=2745900 kN/m。此时,两个单元并联后的刚度表现如下:

受拉刚度 = 305100 kN/m(隔震支座单元)+ 0 kN/m(GAP单元)= 305100 kN/m

受压刚度 = 305100 kN/m(隔震支座单元)+ 2745900 kN/m(GAP单元)= 3051000 kN/m

此时,与在YJK中隔震支座U1方向开启非线性后,压刚度设为3051000kN/m,拉刚度设为305100 kN/m等效。

但应注意,在设置有效刚度参数时,在ETABSMIDAS中,隔震支座单元的有效刚度与GAP单元的有效刚度之和应等于YJK中隔震支座单元的有效刚度。

注:以上等效方式在使用最新版本盈建科软件YJKETABS接口时,接口程序会自动按照上述要求,将YJK中拉压刚度不一致的隔震支座等效为隔震支座单元和GAP单元并联的模式写入到生成的ETABS模型中。

时程分析法计算计算隔震结构技术原理

按照《抗规》12.2.2中关于隔震结构计算的规定,一般情况下,宜采用时程分析方法进行计算

计算属于非线性分析计算。

1.地震波选取

可在非隔震结构上选取地震波;

1) 基本要求:7条波取平均,3条波取包络;天然波数量不少于波总数的2/3;弹性时程分析时每条波计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算的65%;多条波时平均值不应小于80%;有效持时为结构基本周期的5~10倍;确定减震系数时按中震计算;需考虑近场影响时地震波输入应考虑近场影响系数(确定减震系数时与之对比的非隔震模型亦应按中震并乘以近场影响系数计算);

2)地震波在主要周期(一般可取前3个周期)点上的相似性要求:应同时满足隔震和非隔震在主要周期点上的相似性要求;确有困难时对非隔震结构主要周期点上的相似性要求可适当放宽。

计算示例如下:

   1)用非隔震模型选地震波,若选3条取包络值,7条取平均值,保证两模型在主要周期点上符合相似性要求。

    可以先按稍多条数来选择地震波,因为是按照非隔震模型选择地震波,还要保证隔震模型与非隔震模型在主要周期点上符合相似性要求,所以需要人工逐条比对,挑选出在主要周期点上相差最少的一组来进行中震弹性时程分析。

2)尽量保证主要周期点上的相似性

2.快速非线性(FNA)方法

快速非线性(Fast Nonlinear Analysis,简称FNA)方法,是一种非线性的模态叠加方法,原理是将结构的线性部分和非线性部分隔离开,通过非线性力迭代的方式对结构进行计算。下面对其优缺点进行简单概括。

优点:其计算速度较之非线性直接积分法要快很多,适用于计算具有有限数量的非线性构件、仅存在局部非线性行为的结构。因而在进行减震隔震计算时,若只考虑结构中隔震支座、阻尼器、屈曲约束支撑等构件的非线性行为,而结构其余构件均考虑为线性构件时,该方法较为实用。

缺点:由于该方法的计算依赖于结构的模态结果,所以非线性构件的线性部分的有效刚度填写的准确与否,对计算结果将会有一定的影响。对于减震结构,由于减震器的影响范围有限,使用FNA方法一般都可以得到较为准确的结果。但对于隔震结构而言,由于隔震支座的加入,往往会较大的改变结构底部的力学性能,对结构的模态周期影响很大,由其产生的非线性亦会影响结构的整体,从而不能严格满足结构仅有局部非线性这一条。此时,若想用FNA法得到较为准确的结果,则需要将隔震支座的有效刚度填写准确。若不能确定有效刚度,也可采用直接积分法对隔震层的层剪力进行校核。一般而言,若FNA法计算的隔震层剪力偏小,则说明隔震支座的有效刚度值偏小;反之偏大。

3直接积分法

盈建科软件的直接积分法采用Newmark方法,该方法是传统的动力分析隐式方法,下面对其优缺点进行概括。

优点:该方法对非线性动力分析非常有效,无论是局部非线性或是整体非线性,Newmark方法均能得到准确的结果。在盈建科直接积分法模块中,只考虑隔震支座、阻尼器、屈曲约束支撑等特殊构件的非线性行为,计算过程中完全不依赖其线性部分的有效刚度,只采用非线性参数进行计算,所以使用此方法计算时,不必考虑填入的有效刚度是否准确。需要补充说明的是,直接积分法模块中也加入了计算模态周期的功能,有效刚度会影响直接积分法模块中的振型结果,但由于直接积分法动力分析本身与振型(模态)毫无关联,所以动力时程分析结果不会因有效刚度的改变而改变。

缺点:该方法在每个时间步进行计算时,都需要重新组装总体刚度矩阵,重新对刚度矩阵进行分解,因而计算速度较之快速非线性法要慢很多。

注:从1.8.0版本开始,直接积分法模块已经加入平衡迭代;1.7.1版本的直接积分法模块未加入平衡迭代的功能。建议在使用1.7.1直接积分法时,计算两次,第二次缩减一半时间步长,若两次得到结果近似,则证明结果正确,否则需要继续缩短步长再次进行计算,直到缩减步长前后,计算结果差异可以接受为止。

非隔震结构的上部结构分析计算要点

1、对非隔震结构按照αmaxl进行结构计算

照当地设防烈度,对同样的、但未设置隔震支座信息的结构进行计算采用原设防烈度不调整的水平地震影响系数最大值αmax填入地震计算参数的地震影响系数最大值项,交互调整后的水平向减震系数(β/ψ数值,完成最终结构设计计算

这里输入的αmax是考虑调整系数的。

2、上部结构最小楼层剪重比控制与调整

《抗震规范》12.2.5-3条规定:隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用,并应进行抗震验算;各楼层的水平地震剪力尚应符合本规范第5.2.5条对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定。

乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定2.3.2-2条规定:各楼层水平地震剪力应符合抗5.2.5条(最小剪重比)要求。当不能满足原设防烈度下最小剪重比要求时,可直接调整楼层剪力(将不足楼层乘以相应提高系数,调至该楼层满足最小剪重比即可),但当调整系数最大值大于1.3时,宜调整上部结构。

设置好本地区设防烈度后,软件就按照输入的水平地震影响系数最大值计算并进行最小剪重比调整。因交互的是原设防烈度的地震影响系数最大值,故满足规范要求。

针对规范规定的不小于6度设防时的总水平地震作用,用户可以人工比较下折减后的水平地震影响系数最大值与6度设防时的数值,如果折减后的数值大,则计算结果自然满足6度设防要求;如果折减后的数值小,则调整后的水平减震系数6度设防要求填写相应折减比例即可。

3、竖向地震

《抗震规范》12.2.1条规定:隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定;其竖向地震作用标准值,8度(0.20g)、8度(0.30g)和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%、30%和40%

《抗震规范》12.2.5-4条规定:9度时和8度且水平向减震系数不大于0.3时,隔震层以上的结构应进行竖向地震作用的计算。隔震层以上结构竖向地震作用标准值计算时,各楼层可视为质点,并按本规范式(5.3.1-2)计算竖向地震作用标准值沿高度的分布。

乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定2.3.4条规定:

1. 9度时和8度且水平向减震系数不大于0.3时,应进行上部结构的竖向地震作用计算;其它情况可不进行竖向地震作用计算。

2. 竖向地震作用标准值取值(8度0.2g、8度0.3g、9度分别不小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%、30%和40%)。

由于隔震层对竖向地震作用没有隔效果且软件是根据水平地震影响系数最大值计算竖向地震影响系数的,因此需要对竖向地震进行调整。

目前可以直接用简化方法,即重力荷载代表值的20%30%40%来考虑。也可以用上部结构参数中的反应谱法计算。

 

当采用反应谱法计算时,由于采用的地震影响系数最大值可以和水平地震不同,也就是可以不考虑 调整后的水平减震系数,所以可直接采用反应谱法计算的竖向地震标准值

 

对于隔震层的计算需要考虑三向地震,建议在直接积分法中交互输入三向地震波,进行时程分析,详细设计过程可参见隔震层设计章节

4、上部结构的抗震措施

《抗震规范》12.2.7-2条规定:隔震层以上结构的抗震措施,当水平向减震系数大于0.40时(设置阻尼器时为0.38)不应降低非隔震时的有关要求;水平向减震系数不大于0.40时(设置阻尼器时为0.38),可适当降低本规范有关章节对非隔震建筑的要求,但烈度降低不得超过1度,与抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低。此时,对砌体结构,可按本规范附录L采取抗震构造措施。

:与抵抗竖向地震作用有关的抗震措施,对钢筋混凝土结构,指墙、柱的轴压比规定;对砌体结构,指外墙尽端墙体的最小尺寸和圈梁的有关规定

乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定2.3.5-1条规定:水平向减震系数大于0.4(设阻尼器时0.38)时不应降低非隔震时的有关要求;水平减震系数不大于0.4(设阻尼器时不大于0.38)时,可适当降低要求,但烈度降低不得超过1度,且与抵抗竖向地震作用的有关抗震构造措施不应降低(详《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第12.2.7.2条)。

关于抗震措施与抗震构造措施的抗震等级,用户可根据上表确定。

5、上部结构的抗倾覆验算

乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定2.3.4条规定:

1. 当上部结构高宽比超过4时,非隔震结构在小震作用下基础不应出现拉应力。

2. 当上部结构高宽比超过相关规范限值时,隔震层以上结构应进行大震下抗倾覆验算(上部结构重力荷载代表值作为抗倾覆力矩),抗倾覆力矩系数应不小于1.2。

在进行罕遇地震下验算时,其水平地震影响系数最大值可根据减震系数β值按抗条文说明12.2.5条表7调整的烈度取值。用户输入大震下的水平地震影响系数最大值,计算后查看wmass.out中关于抗倾覆验算内容。

建议进行罕遇地震验算时,将当前隔震设计工程的子目录复制一份,在复制的子目录里进行隔震层以下的设计。

6、高层隔震结构

乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定2.6.3-2b点规定:高层隔震结构在罕遇地震作用下的抗倾覆能力是保证隔震整体稳定性的重要性能要求,故当建筑物处于9度区,且高宽比大于3时,应在隔震层设置可靠地防倾覆装置;对于高宽比大于3的其它高层隔震结构,均宜设置防倾覆装置。

乌鲁木齐建筑隔震技术应用规定2.6.3-2c点规定:对于高度较高的高层隔震结构,在进行罕遇地震分析时,宜考虑上部结构弹塑性对隔震层的地震响应影响;

可以使用YJK弹塑性动力时程分析模块进行隔震结构的整体分析,得到隔震支座的各项指标。

 

第二节 震计算实例及对比分析

ETABS算例1云县图书馆

一、工程概况

抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度峰值为0.20g设计地震分组第三组II 类场地,场地特征周期0.45s。采用框架形式,楼层数为4层,建筑结构高度17.1m,宽19.3m,高宽比0.9。属于重点设防类,乙类建筑。

二、计算模型

该工程从ETABS数据转换到YJK而来。为防止两个软件对模型的质量分布不一致,再将生成的YJK工程转换回ETABS,这样计算结果更具可比性。本工程采用的橡胶隔震支座,在选择其直径、个数和平面布置时,主要考虑了以下因素:

1)根据《抗规》12.2.3条,同一隔震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀,竖向平均应力不应超过乙类建筑的限值12Mpa

2在罕遇地震作用下,隔震支座不宜出现拉应力,当少数隔震支座出现拉应力时,其拉应力不应大于1MPa

3)隔震支座的水平位移限值不应超过其有效直径的0.55倍和各橡胶层总厚度3倍二者的较小值。

本工程共使用了28个支座,各类型支座数量及力学性能详见表7。隔震支座平面布置见图。隔震结构屈重比0.023

下图是在ETABS中定义的隔震支座的属性参数,以用的较多的LRB600型支座参数为例。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLee21919.PNGC:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLee36fd0.PNG

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLee46314.PNG C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLee52ac5.PNG

为了实现隔震支座轴向拉压刚度不一致,在ETABS中为每个隔震支座下都设置了Gap单元如下图:

Gap是一种非线性力学单元的名称,其属性参数设置如下图,特征就是间隙参数设置为0。由于ETABS中隔震支座单元并不支持轴向拉压刚度不一致,为模拟拉压刚度不一致,需要采用隔震支座并联Gap单元的模式,例如隔震支座轴向压刚度为2200000 kN/m,拉刚度为220000 kN/m,利用间隙单元只能受压不能受拉的性质,将隔震支座轴向刚度设为220000 kN/mGap单元的刚度设为2200000 kN/m-220000 kN/m=1980000kN/m。在YJK中,用户不必做此考虑,直接将隔震支座的拉压刚度输入进其轴向非线性参数中即可,程序会自动考虑其拉压刚度不一致。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML5031493.PNG

下图是ETABS时程分析计算输入的地震波之一。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLef90ebd.PNG

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML14dddcf3.PNG

三、YJK计算模型

              YJK模型中的隔震支座做如下设定,以LRB500隔震支座为例,其轴向压刚度为2200000 kN/m,拉刚度为220000kN/m,横截面积为0.196m2。需要补充说明的是,此时YJK的隔震支座单元相当于ETABS中隔震支座与Gap单元并联,所以其有效刚度为ETABS中隔震支座与对应Gap单元的有效刚度之

 

下图是ETABSLRB500型隔震支座转到YJK单点约束下的隔震参数。

YJK用户应核对相关的地震参数,保证与ETABS中的一致。

四、隔震结构模态周期计算结果对比

YJK周期计算结果:

ETABS周期计算结果:

表1隔震结构周期对比

阶数

YJK(s)

ETABS(s)

差值(%)

1

2.5897

2.5897

0

2

2.5796

2.5796

0

3

2.4639

2.4639

0

4

0.6716

0.6716

0

5

0.6007

0.6007

0

6

0.5481

0.5481

0

7

0.5300

0.5300

0

8

0.5027

0.5027

0

9

0.4378

0.4378

0

10

0.4012

0.4012

0

11

0.3954

0.3954

0

12

0.3460

0.3460

0

13

0.3427

0.3427

0

14

0.3222

0.3222

0

15

0.2916

0.2916

0

五、ETABSYJK快速非线性(FNA)时程分析计算结果对比

YJK的时程分析的参数修改如下。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLa2c31fd.PNG

 

1、层剪力计算结果对比

2 时程分析地震层剪力对比

层数

YJK(KN)

ETABS(KN)

相对差值

5

1843.83

1842.15

0.091%

4

4008.77

4007.23

0.038%

3

5655.99

5656.50

0.009%

2

8388.64

8392.56

0.047%

1

11293.32

11301.93

0.076%

 

2、隔震支座X向地震单工况最大拉压内力对比

3 时程分析各隔震支座地震单工况下最大拉内力对比(kN

支座编号

YJK

最大值

ETABS

支座最大值

ETABS

间隙最大值

ETABS

最大值

相对误差

%

1

52.1174

52.2

0

52.2

0.158488

2

67.083

67.22

0

67.22

0.204225

3

62.2784

62.04

0

62.04

0.382797

4

54.6968

54.56

0

54.56

0.250106

5

6.0619

6.13

0

6.13

1.12341

6

6.54866

6.62

0

6.62

1.089383

7

9.23217

9.17

0

9.17

0.673406

8

12.1828

12.14

0

12.14

0.351315

9

3.86782

3.84

0

3.84

0.719268

10

0.830175

0.79

0

0.79

4.839341

11

1.13905

1.09

0

1.09

4.30622

12

4.05021

3.97

0

3.97

1.980391

13

0.81509

0.84

0

0.84

3.056104

14

1.19301

1.21

0

1.21

1.424129

15

1.22252

1.08

0

1.08

11.65789

16

0.966122

0.85

0

0.85

12.01939

17

2.14564

2.11

0

2.11

1.661043

18

2.44624

2.42

0

2.42

1.072667

19

1.76458

1.79

0

1.79

1.440569

20

1.39568

1.4

0

1.4

0.309527

21

2.96612

3.08

0

3.08

3.839359

22

4.23921

4.19

0

4.19

1.160829

23

4.29636

4.21

0

4.21

2.010074

24

2.29042

2.25

0

2.25

1.764742

25

43.4608

43.39

0

43.39

0.162905

26

57.0805

56.96

0

56.96

0.211105

27

53.2719

53.36

0

53.36

0.165378

28

42.1632

42.24

0

42.24

0.182149

 

4 时程分析各隔震支座地震单工况下最大压内力对比(kN

支座编号

YJK

最大值

ETABS

支座最大值

ETABS

间隙最大值

ETABS

最大值

相对误差

%

1

-485.87

-48.56

-437.08

-485.64

0.047338

2

-629.844

-62.93

-566.4

-629.33

0.081608

3

-581.912

-58.22

-523.98

-582.2

0.049492

4

-507.918

-50.84

-457.52

-508.36

0.087022

5

-78.7926

-7.73

-69.53

-77.26

1.945107

6

-82.7943

-8.13

-73.13

-81.26

1.853147

7

-99.7812

-9.98

-89.78

-99.76

0.021246

8

-127.88

-12.81

-115.33

-128.14

0.203316

9

-32.7068

-3.15

-28.32

-31.47

3.781477

10

-10.1688

-0.96

-8.62

-9.58

5.79026

11

-11.7781

-1.13

-10.21

-11.34

3.719615

12

-34.3122

-3.45

-31.05

-34.5

0.547327

13

-9.18022

-0.79

-7.1

-7.89

14.05435

14

-13.0339

-1.16

-10.46

-11.62

10.84787

15

-11.211

-1.12

-10.07

-11.19

0.187316

16

-9.58118

-0.93

-8.33

-9.26

3.352197

17

-24.6245

-2.4

-21.58

-23.98

2.617312

18

-19.4114

-1.86

-16.73

-18.59

4.231534

19

-18.0414

-1.87

-16.86

-18.73

3.816777

20

-13.334

-1.35

-12.13

-13.48

1.094945

21

-27.139

-2.52

-22.72

-25.24

6.99731

22

-33.2968

-3.11

-27.99

-31.1

6.597631

23

-34.4039

-3.58

-32.25

-35.83

4.14517

24

-25.5709

-2.64

-23.77

-26.41

3.281464

25

-464.891

-46.62

-419.57

-466.19

0.27942

26

-603.524

-60.55

-544.99

-605.54

0.334038

27

-578.285

-57.54

-517.88

-575.42

0.49543

28

-459.74

-45.8

-412.24

-458.04

0.369774

              对于ETABS而言,由于在只受压状态下或只受拉状态下隔震支座和间隙单元都是线性的,所以隔震支座单元的最大最小拉压力和间隙单元的最大最小拉压力是有可加性的,相加后的值恰好和YJK中支持拉压刚度不一致的隔震支座单元完全等效。

从以上两表中可以看出,除了131415164个位于结构正中间一列的隔震支座之外,两个软件计算结果的差别几乎可以忽略不计。而这4个隔震支座由于位于结构X向正中间,在X向地震作用下其拉压力接近0,所以深究这4个支座拉压内力的意义不大。

5 时程分析各隔震支座地震单工况下X向最大内力对比(kN

支座编号

YJK最大值

ETABS最大值

相对误差(%

1

311.969

311.62

0.11187

2

314.405

313.92

0.15426

3

315.607

315.07

0.170148

4

312.568

312.01

0.178521

5

313.068

312.91

0.050468

6

430.64

430.4

0.055731

7

377.279

377.53

0.066529

8

359.573

359.19

0.106515

9

313.234

313.19

0.014047

10

361.47

361.32

0.041497

11

377.072

377.33

0.068422

12

359.532

359.19

0.095124

13

313.447

313.45

0.000957

14

361.527

361.42

0.029597

15

362.672

362.52

0.041911

16

359.602

359.28

0.089543

17

313.185

313.19

0.001597

18

361.514

361.41

0.028768

19

362.558

362.41

0.040821

20

359.539

359.23

0.085943

21

358.548

358.56

0.003347

22

430.737

430.55

0.043414

23

431.861

431.62

0.055805

24

359.519

359.23

0.080385

25

311.759

311.53

0.073454

26

314.432

314.1

0.105587

27

315.265

314.9

0.115776

28

312.497

312.11

0.123841

由上表可以看出,两个软件对隔震支座最大水平内力的计算结果是高度一致的。

两个软件对隔震支座最大相对位移的计算偏差情况与内力的偏差情况完全类似。用户有兴趣可以自行对比,此处不再赘述。

六、预置工况组合下隔震支座的拉压应力输出

在弹性时程分析计算菜单中专门设置了菜单工况组合隔震支座应力图

              假定在计算之前,用户指定了如下图所示的工况组合。

              计算结束后,点击隔震支座应力图按钮,就可以看到在该工况组合下的隔震支座最大应力值(前提是隔震支座参数输入时给了面积参数,否则按0处理),选定U1方向,则为轴向最大拉压应力值。

七、隔震支座的滞回曲线输出

在弹性时程分析计算菜单中专门设置了菜单非线性数据图表

              点击非线性数据图表按钮后,软件自动弹出如下图的右侧对话框,并绘图。只需在右侧对话框选定对应的地震波、方向、坐标轴种类等内容,就可以采用拾取绘线、拾取绘表按钮方便的点选图中粉色的构件来获取相应的图线和图表了。

1号隔震支座为例,其轴向拉压变形内力曲线(注意拉压不一致)为:

 

 

 

X向变形-内力滞回曲线为:

八、结论

1YJK采用的隔震支座单元,支持拉压刚度不一致,摒弃了采用隔震支座并联间隙(GAP)单元模拟拉压刚度不一致的做法。用户建模时只需要直接输入拉压刚度,而不用再单独建立间隙单元,也不需要考虑为隔震支座单元和间隙单元分配轴向刚度的问题。计算结果表明,YJK的隔震支座单元与ETABS中采用隔震支座与间隙单元并联方式的计算结果高度一致。另外,当用户输入了隔震支座面积时,还可以很方便的获得每个隔震支座的应力。

2、快速非线性时程分析法隔震计算YJKETABS结果对比方面,就宏观指标而言,两个软件计算的各楼层剪力几乎没有差别。每个隔震支座的内力,位移的差别亦可忽略不计。

3YJK弹性时程模块新增的工况组合功能,可以很方便的看到组合后隔震支座的内力,应力和位移。

              4YJK弹性时程模块新增的非线性数据图表功能,可以很方便的获取非线性构件的各种计算结果数据,以及滞回曲线,时程曲线等等。

ETABS算例2东川紫荆家园

一、工程概况

抗震设防烈度9度,设计基本地震加速度峰值为0.40g,设计地震分组第二组,II类场地,场地特征周期0.40s。采用剪力墙结构形式,楼层数为18层,建筑结构高度58.8m,宽25.3m,高宽比2.3。属于标准设防类,丙类建筑。

二、计算模型

该工程从ETABS数据转换而来。为防止两个软件对模型的质量分布不一致,再将生成的YJK工程转换回ETABS,这样计算结果更具可比性。

本工程采用的橡胶隔震支座,在选择其直径、个数和平面布置时,主要考虑了以下因素:

(1)根据《抗规》12.2.3条,同一隔震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀,竖向平均应力不应超过丙类建筑的限值15Mpa。

(2)在罕遇地震作用下,隔震支座不宜出现拉应力,当少数隔震支座出现拉应力时,其拉应力不应大于1MPa。

(3)隔震支座的极限水平变位应小于其有效直径的0.55倍和各橡胶层总厚度3倍二者的较小值。

本工程共使用了29个支座,各类型支座数量及力学性能详见表7隔震支座平面布置见图4。隔震结构屈重比为0.025。

下图是在ETABS中定义的隔震支座的属性参数,以用的较多的LRB600型支座参数为例。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLf8e0e92.PNG C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLf90fa76.PNG

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLf918b7e.PNG C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLf91f3c2.PNG

与算例1一致,为了实现隔震支座轴向拉压刚度不一致,在ETABS中为每个隔震支座下都设置了Gap单元如下图:

其属性参数设置如下图。

下图是ETABS时程分析计算输入的地震波之一。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLf9491a6.PNGC:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML14f3a4e4.PNG

三、YJK计算模型

YJK模型中的隔震支座做如下设定,以2LRB900隔震支座为例,其轴向压刚度为7600000 kN/m,拉刚度为760000kN/m,横截面积为1.272m2。需要补充说明的是,此时YJK的隔震支座单元相当于ETABS中隔震支座与Gap单元并联,所以其有效刚度为ETABS中隔震支座与对应Gap单元的有效刚度之

下图是2LRB900隔震支座在YJK单点约束下的隔震参数。

 

YJK可在隔震支座属性中直接支持拉压刚度不一致,所以不再需要GAP单元。

四、隔震结构模态周期计算结果对比

1 震结构周期对比

阶数

YJK(s)

ETABS(s)

差值(%)

1

2.9595

2.9652

0.192499

2

2.9424

2.9388

0.122655

3

2.5204

2.5254

0.196715

4

0.6597

0.6731

2.036683

5

0.6555

0.6512

0.662853

6

0.572

0.5819

1.733217

7

0.5642

0.5598

0.781106

8

0.4218

0.4084

3.175202

9

0.3733

0.3651

2.201447

10

0.3254

0.3289

1.083589

11

0.3095

0.2997

3.171244

12

0.2875

0.2929

1.868174

13

0.2814

0.2761

1.894812

14

0.2712

0.2633

2.897493

15

0.2587

0.2568

0.715501

五、时程分析计算结果对比

YJK的时程分析的参数修改如下。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML14f70a5a.PNG

1、时程分析地震剪力对比

2 时程分析地震剪力对比

层数

YJK(KN)

ETABS(KN)

差值(%)

19

397.59

382.52

3.790337

18

3450.96

3521.45

2.04262

17

5724.69

5834.41

1.91661

16

7746.89

7788.41

0.535957

15

9654.84

9704.87

0.518186

14

11377.53

11454.83

0.679409

13

12936.13

13042.93

0.825595

12

14368.00

14499.42

0.914671

11

15722.60

15895.57

1.100136

10

17143.42

17357.66

1.249692

9

18597.43

18840.32

1.306041

8

20130.49

20415.18

1.414223

7

21783.56

22081.55

1.367958

6

23586.86

23868.53

1.194182

5

25567.42

25841.62

1.072459

4

27744.79

27973.59

0.824659

3

30385.48

30551.43

0.546149

2

33648.31

33733.42

0.25294

1

38726.25

38792.51

0.171098

2、隔震支座X向地震单工况正负方向最大位移对比

3 时程分析各隔震支座地震单工况下正向最大位移对比(mm

支座编号

YJK

最大值

ETABS

最大值

相对误差

%

9

337.9057

337.2854

0.183572

48

341.9461

341.894

0.015236

51

343.1581

343.1064

0.015066

52

343.1337

343.0796

0.015766

49

341.9557

341.9293

0.00772

62

344.8182

344.592

0.0656

65

345.0585

344.8606

0.057353

66

343.8742

343.6277

0.071683

67

343.8155

343.5719

0.070852

86

345.5337

344.9984

0.15492

94

346.1496

345.7047

0.128528

11

338.2758

338.0893

0.055133

95

346.171

345.7208

0.130051

97

345.4814

344.9298

0.159661

104

346.8594

346.1966

0.191086

108

347.136

346.485

0.187535

105

346.1318

345.6105

0.150607

106

346.0822

345.5564

0.151929

134

347.0243

346.6322

0.112989

131

348.3802

347.6057

0.222315

132

348.4132

347.6414

0.221519

135

346.9956

346.6107

0.110924

12

338.2753

338.0816

0.057261

14

337.9054

337.2966

0.180169

25

340.4142

340.1954

0.064275

21

341.4599

341.2678

0.056258

22

341.4542

341.2598

0.056933

26

340.4134

340.1995

0.062835

40

342.5473

342.4211

0.036842

4 时程分析各隔震支座地震单工况下负向最大位移对比(mm

支座编号

YJK

最大值

ETABS

支座最大值

相对误差

%

9

-369.923

-371.078

0.312227

48

-374.456

-375.867

0.376813

51

-375.781

-377.174

0.370695

52

-375.754

-377.145

0.370189

49

-374.468

-375.907

0.384278

62

-377.846

-378.811

0.255395

65

-378.101

-379.086

0.260512

66

-376.894

-377.812

0.24357

67

-376.831

-377.754

0.244937

86

-379.405

-379.416

0.002899

94

-380.137

-380.234

0.025517

11

-370.321

-371.942

0.437728

95

-380.157

-380.248

0.023937

97

-379.343

-379.338

0.001318

104

-381.477

-380.973

0.132118

108

-381.748

-381.253

0.129667

105

-380.763

-380.321

0.116083

106

-380.711

-380.263

0.117675

134

-383.087

-381.909

0.307502

131

-384.572

-383.016

0.404606

132

-384.604

-383.053

0.403272

135

-383.057

-381.882

0.306743

12

-370.32

-371.932

0.435299

14

-369.924

-371.095

0.316552

25

-372.656

-374.073

0.380243

21

-373.795

-375.238

0.38604

22

-373.789

-375.229

0.385244

26

-372.657

-374.079

0.381584

40

-374.982

-376.429

0.385885

七、结论

ETABS算例2的东川紫荆家园模型比ETABS算例1中云县图书馆的模型要复杂很多,其中包含了剪力墙等构件,由于两个软件对于墙计算采用不同的有限元单元,所以结果差异较之算例1略大,但从以上给出两软件计算的模型周期,FNA时程主方向上的层剪力,隔震支座水平位移的结果比较来看,差距依然可以忽略。

YJK算例327328

一、工程概况

抗震设防烈度7度,设计地震分组第一组,II类场地,场地特征周期0.35s。采用框架结构形式。第2层为隔震层。为了转化到ETABS数据进行对比分析,特意把隔震层的柱按照竖直的斜杆输入。

二、YJK计算模型

三、ETABS计算模型

使用YJKETABS转换接口菜单,将YJK模型转为ETABS数据,并且在ETABS中导入和YJK相同的地震波。

下图是ETABS时程分析计算输入的地震波。

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTMLef90ebd.PNG

C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\SNAGHTML14dddcf3.PNG

四、YJKETABS结果对比

1、周期对比

周期阶数

YJK结果(s)

ETABS结果(s)

相对误差(%

1

1.5887

1.5884

0.0171

2

1.5832

1.5819

0.0821

3

1.4665

1.4656

0.0646

4

0.2646

0.2655

0.3371

5

0.2585

0.2576

0.3528

6

0.2553

0.2526

1.0744

7

0.1202

0.1203

0.1057

8

0.1198

0.1195

0.2195

9

0.1165

0.1160

0.3888

10

0.0787

0.0808

2.6442