新舊抗震規(guī)范關(guān)于隔震、消能減震設(shè)計(jì)要求的對比

周 仁

(上海江歡成建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200070)

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公告從2010年12月1日起，采用新版抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。新版抗震規(guī)范關(guān)于隔震、消能減震進(jìn)行了局部調(diào)整。作為設(shè)計(jì)人員有必要了解新舊抗震規(guī)范關(guān)于隔震、消能減震設(shè)計(jì)的變化，從而更好地進(jìn)行隔震及消能減震設(shè)計(jì)。

1 新舊抗震規(guī)范關(guān)于隔震、消能減震設(shè)計(jì)要求的對比

通過對比2001 版建筑抗震規(guī)范(以下稱老規(guī)范)以及2010 版建筑抗震規(guī)范(以下稱新規(guī)范)，其中關(guān)于隔震及消能減震部分的調(diào)整主要有如下幾點(diǎn)。

1.1 新規(guī)范第12.1.3條修改了隔震結(jié)構(gòu)的適用范圍

老規(guī)范規(guī)定，不隔震時(shí)基本周期小于1.0s 和采用底部剪力法進(jìn)行非隔震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu);新規(guī)范取消了此條限值，擴(kuò)大了采用隔震設(shè)計(jì)的范圍。

規(guī)范條文說明:根據(jù)日本和美國的經(jīng)驗(yàn)，不隔震時(shí)基本周期小于1.0s 時(shí)，采用隔震技術(shù)效果最佳，但是超過1.0s 的結(jié)構(gòu)采用隔震技術(shù)也是有效的，故新規(guī)范取消了此條限制。

1.2 新規(guī)范第12.2.1條提高了8 度時(shí)豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值

老規(guī)范對于8 度(0.3 g)時(shí)豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值可取隔震層以上結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值的20%，新規(guī)范將這一數(shù)值提升至30%。

1.3 新規(guī)范第12.2.3條對外徑小于300 mm 的橡膠支座，丙類建筑壓應(yīng)力限值進(jìn)行了修改

老規(guī)范規(guī)定外徑小于300 mm 的橡膠支座，丙類建筑壓應(yīng)力限值為12 MPa;但新規(guī)范規(guī)定此限值為10 MPa。主要原因是考慮到隨著橡膠隔震支座制作工藝越來越成熟，隔震支座的直徑越來越大，建議對隔震支座選型時(shí)盡量選用大直徑的支座。對300 mm 直徑的支座，由于其直徑小，穩(wěn)定性差，故將其設(shè)計(jì)承載力由12 MPa 降低到10 MPa。

1.4 新規(guī)范第12.2.4條關(guān)于計(jì)算水平向減震系數(shù)及罕遇地震變形驗(yàn)算所采用隔震支座參數(shù)進(jìn)行了修改

多遇地震計(jì)算時(shí)，老規(guī)范規(guī)定，隔震支座參數(shù)應(yīng)采用在規(guī)定的壓應(yīng)力限值下，水平加載頻率為0.3Hz 且隔震支座剪切變形為50%的水平剛度和等效黏滯阻尼比;新規(guī)范規(guī)定，隔震支座參數(shù)應(yīng)采用在規(guī)定的壓應(yīng)力限值下，隔震支座剪切變形為100%時(shí)的等效剛度和等效黏滯阻尼比。

罕遇地震計(jì)算時(shí)，老規(guī)范規(guī)定，對于小于600 mm 直徑隔震支座參數(shù)應(yīng)采用在規(guī)定的壓應(yīng)力限值下，水平加載頻率為0.1Hz 且隔震支座剪切變形為250%的水平剛度和等效黏滯阻尼比;大于600 mm 直徑隔震支座參數(shù)應(yīng)采用在規(guī)定的壓應(yīng)力限值下，水平加載頻率為0.2Hz 且隔震支座剪切變形為100%的水平剛度和等效黏滯阻尼比。新規(guī)范規(guī)定，對于小于600 mm 直徑隔震支座參數(shù)宜采用在規(guī)定的壓應(yīng)力限值下，隔震支座剪切變形為250%的等效剛度和等效黏滯阻尼比;大于600 mm 直徑隔震支座參數(shù)應(yīng)采用在規(guī)定的壓應(yīng)力限值下，隔震支座剪切變形為100%的等效剛度和等效黏滯阻尼比。

1.5 新規(guī)范第12.2.4條關(guān)于隔震支座在罕遇地震下橡膠隔震支座是否可以出現(xiàn)拉應(yīng)力的改動

老規(guī)范不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，新規(guī)范允許其出現(xiàn)拉應(yīng)力，但應(yīng)不大于1 MPa。新規(guī)范改動的理由是:(1)廣州大學(xué)工程抗震研究中心所作的橡膠墊的抗拉試驗(yàn)中，其極限抗拉強(qiáng)度為2.0～2.5 MPa;(2)美國UBC 規(guī)范采用的容許抗拉強(qiáng)度為1.5 MPa。

1.6 新規(guī)范第12.2.4條關(guān)于隔震支座參數(shù)的描述發(fā)生變化

新規(guī)范將“動剛度”改為“等效剛度”，用語更明確，方便同國際標(biāo)準(zhǔn)《橡膠支座》接軌;同時(shí)去掉有關(guān)頻率對剛度影響的語句，其目的是將詞條不寫在規(guī)范中，具體去查相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)性要求。

Bin 707：名字源于波音707，而非酒窖編號，多產(chǎn)區(qū)混釀的單一品種赤霞珠葡萄酒，首個年份1964。

1.7 新規(guī)范第12.2.5條關(guān)于計(jì)算水平向減震系數(shù)及與其相關(guān)的水平地震影響系數(shù)最大值的修改

老規(guī)范關(guān)于隔震后水平地震影響系數(shù)最大值:

式中:amax為隔震前的水平地震影響系數(shù)最大值;β為水平向減震系數(shù)，根據(jù)表1 進(jìn)行換算。

表1 層間剪力最大比值與水平向減震系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系(2001 版抗規(guī))

按照新規(guī)范，水平地震影響系數(shù)最大值可按下式計(jì)算:

式中:β為水平向減震系數(shù)。對于多層建筑，β=max(V1i/V2i)，其中V1i為隔震后各層層間剪力;V2i為隔震前各層層間剪力。

水平向減震系數(shù)在此處進(jìn)行了修改，直接取隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)最大水平剪力的比值。采用該概念使其意義更明確，方便設(shè)計(jì)人員操作，且國外(美國、日本等國)也同樣才用此方法。根據(jù)上海某工程經(jīng)驗(yàn)，按照新的抗震規(guī)范計(jì)算出的減震性能更佳，原抗震規(guī)范偏于保守。

1.8 新規(guī)范第12.2.5條計(jì)算豎向地震力的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化

由于水平向減震系數(shù)計(jì)算的變化，計(jì)算豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)也有了變化，老規(guī)范規(guī)定，9 度和8 度水平向隔震系數(shù)0.25 時(shí)，應(yīng)考慮豎向地震力，8 度水平向隔震系數(shù)不大于0.50 時(shí)，宜考慮豎向地震力;新規(guī)范規(guī)定，9 度和8 度水平向隔震系數(shù)不大于0.3 時(shí)，應(yīng)考慮豎向地震力。

1.9 新規(guī)范第12.2.7條關(guān)于隔震層以上結(jié)構(gòu)的抗震措施發(fā)生了變化

老規(guī)范規(guī)定對水平向減震系數(shù)為0.75 時(shí)不應(yīng)降低非隔震時(shí)的要求，不大于0.50 時(shí)，可適當(dāng)降低非隔震時(shí)的抗震措施。對現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)抗震措施可按表2 采用。

表2 隔震后現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級

表3 水平向減震系數(shù)與隔震后上部結(jié)構(gòu)抗震措施所對應(yīng)烈度的分檔

續(xù)表3

1.10 新規(guī)范第12.2.8條取消了關(guān)于隔震墻下隔震支座的間距不宜大于2.0 m 的規(guī)定

新規(guī)范認(rèn)為該條對隔震結(jié)構(gòu)太嚴(yán)格，且根據(jù)不足，不利于大直徑隔震支座的使用。

1.11 新規(guī)范第12.2.9條增加了關(guān)于隔震層以下結(jié)構(gòu)的計(jì)算要求

新規(guī)范明確了隔震層以下結(jié)構(gòu)中直接支撐隔震層以上結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件，應(yīng)滿足嵌固剛度比和隔震后設(shè)防地震的抗震承載力要求，并按罕遇地震進(jìn)行抗剪承載力驗(yàn)算。同時(shí)明確了隔震層以下地面以上結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的層間位移角要求，見表4。

表4 隔震層以下地面以上結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下層間彈塑性位移角限值

1.12 新規(guī)范第12.3.4條關(guān)于消能部件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比的修改

新規(guī)范對消能部件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比超過25%，宜按25%確定;老規(guī)范為超過20%時(shí)，宜按20%確定。

1.13 新規(guī)范第12.3.6條補(bǔ)充了關(guān)于消能器的性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

明確了消能器檢驗(yàn)的具體要求。

1.14 新規(guī)范第12.3.8條新增關(guān)于消能減震結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造要求。

新規(guī)范明確當(dāng)消能減震結(jié)構(gòu)的抗震性能明顯提高時(shí)，主體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求可適當(dāng)降低，當(dāng)消能減震后水平向地震作用影響系數(shù)不到非消能減震時(shí)的50%時(shí)，此消能減震結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造可降低1 度。

2 總 結(jié)

(1)新規(guī)范計(jì)算水平減震系數(shù)時(shí)采用的隔震支座參數(shù)，橡膠支座由50%改為100%，支座的等效剛度比老規(guī)范減少，計(jì)算的隔震效果更加明顯。

(2)新規(guī)范改變水平向減震系數(shù)的計(jì)算，計(jì)算隔震后水平地震影響系數(shù)最大值變小，隔震效果更明顯。

(3)新規(guī)范對8 度設(shè)防時(shí)，考慮豎向地震的要求更加嚴(yán)格。

(4)新規(guī)范規(guī)定對于多層隔震結(jié)構(gòu)水平地震作用由原來的沿高度矩形分布改為為沿高度按重力荷載代表值分布，更接近于實(shí)際情況。

(5)新規(guī)范增加了隔震層位于下部或大底盤頂部時(shí)對隔震層以下結(jié)構(gòu)的規(guī)定，進(jìn)一步明確了按隔震后而不是隔震前的受力和變形狀態(tài)進(jìn)行抗震承載力和變形驗(yàn)算的要求。

(6)新規(guī)范增加了黏彈性材料總厚度以及極限位移、極限速度的規(guī)定。

(7)新規(guī)范修改了消能減震器檢測要求，試驗(yàn)的循環(huán)次數(shù)由60 圈改為30 圈，性能的衰減程度由10%減低為15%，降低了對阻尼器的性能要求。

(8)新規(guī)范明確了消能器與主結(jié)構(gòu)連接部件應(yīng)在罕遇地震下保持彈性范圍內(nèi)工作。

(9)新規(guī)范新增消能減震結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施可降低標(biāo)準(zhǔn)的條文。

［1］GB 50011－2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［2］GB 50011－2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［3］DBJ 08－9－2003 上海市工程建設(shè)規(guī)范 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程［S］