9.2 计算与设计要点

9.2.1 砌体结构水平向减震系数和隔震层位移的计算：
    砌体结构采用隔震设计时，上部结构的总水平地震作用可按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010底部剪力法简化计算，但应符合下列规定：
    1 水平向减震系数，宜根据隔震后整个体系的基本周期，按下式确定：

β＝1.2η₂(T_gm/T₁)^γ      (9.2.1-1)

式中 β——水平向减震系数；
     η₂——地震影响系数的阻尼调整系数，根据隔震层等效阻尼按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第5.1.5条确定；
     γ——地震影响系数的曲线下降段衰减指数，根据隔震层等效阻尼按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第5.1.5条确定；
     T_gm——砌体结构采用隔震方案时的设计特征周期，根据本地区所属的设计特征周期分区按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第5.1.4条确定，但小于0.4s时应按0.4s采用；
     T₁——隔震后体系的基本周期，不应大于2.0s和5倍特征周期的较大值。
    2 砌体结构隔震后体系的基本周期可按下式计算：

        (9.2.1-2)

式中 T₁——隔震体系的基本周期；
     G——隔震层以上结构的重力荷载代表值；
     K_h——隔震层的水平等效刚度；
     g——重力加速度。
    3 进行上述计算时，隔震层的水平刚度和等效粘滞阻尼比可按下列公式确定：

K_h＝ΣK_j      (9.2.1-3)
ζ_eq＝ΣK_jζ_j/K_h      (9.2.1-4)

式中 ζ_eq——隔震层等效粘滞阻尼比；
     K_h——隔震层水平等效刚度；
     ζ_j——j隔震支座由试验确定的等效粘滞阻尼比，设置阻尼装置时，应包括相应阻尼比；
     K_j——j隔震支座(含阻尼器)由试验确定的水平等效刚度。
    注意：验算设防烈度地震时，应取剪切变形为100％的等效刚度和等效粘滞阻尼比；验算罕遇地震时，应采用剪切变形不小于250％时的等效刚度和等效粘滞阻尼比。
    4 砌体结构隔震层在罕遇地震下的水平剪力可按下式计算：

V_c＝λ_sα₁(ζ_eq)G      (9.2.1-5)

式中 V_c——隔震层在罕遇地震下的水平剪力。
     α₁(ζ_eq)——罕遇地震下的地震影响系数值，可根据隔震层参数，按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第5.1.5条的规定进行计算；
    5 砌体结构隔震层质心处在罕遇地震下的水平位移可按下式计算：

u_e＝λ_sα₁(ζ_eq)G/K_h      (9.2.1-6)

式中 λ_s——近场系数：甲、乙类建筑距发震断层5km以内取1.5；5～10km取不小于1.25；10km以远取1.0；丙类建筑可取1.0；
     K_h——罕遇地震下隔震层的水平等效刚度。
    6 隔震支座的最大位移应考虑扭转影响，按照下式计算：

u_i＝η_i·u_e      (9.2.1-7)

    η_i——第i个隔震支座的扭转影响系数，按本条第7款的规定计算。
    7 当隔震支座的平面布置为矩形或接近于矩形，但上部结构的质心与隔震层刚度中心不重合时，隔震支座扭转影响系数可按下列方法确定：
        1)仅考虑单向地震作用的扭转时，扭转影响系数η可按下列公式估算：

η＝1＋12es_i/(a²＋b²)      (9.2.1-8)

式中 e——上部结构质心与隔震层刚度中心在垂直于地震作用方向的偏心距；
     s_i——第i个隔震支座与隔震层刚度中心在垂直于地震作用方向的距离；
     a、b——隔震层平面的两个边长。
    对边支座，其η值不宜小于1.15；当隔震层和上部结构采取有效的抗扭措施后或扭转周期小于平动周期的70％，η值可取1.15。
        2)同时考虑双向地震作用的扭转时，扭转影响系数η可仍按式(9.2.1-8)计算，但其中的偏心距值e应采用下列公式中的较大值替代：

        (9.2.1-9)
        (9.2.1-10)

式中 e_x——y方向地震作用时的偏心距；
     e_y——x方向地震作用时的偏心距。
    对边支座，其扭转影响系数η不宜小于1.2。
9.2.2 隔震层中隔震部件的设计要点：
    1 隔震支座的竖向承载力验算：
        隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过表9.2.2的规定。

表9.2.2 橡胶隔震支座压应力限值

    注：1 压应力设计值应按永久荷载和可变荷载的组合计算；其中，楼面荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 5009-2001(2006年版)的规定乘以折减系数；
        2 结构倾覆验算时应包括水平地震作用效应组合；对需进行竖向地震作用计算的结构，尚应包括竖向地震作用效应组合；
        3 当橡胶支座的第二形状系数(有效直径与各橡胶层总厚度之比)小于5.0时应降低平均压应力限值：小于5不小于4时降低20％，小于4不小于3时降低40％；
        4 外径小于300mm的橡胶支座，丙类建筑的压应力限值为10MPa。
    2 隔震支座罕遇地震下的验算：
        1)隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形。隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。当隔震支座不可避免处于受拉状态时，其拉应力不应大于1MPa。
        2)隔震支座对应于罕遇地震水平剪力的水平位移，应符合下列要求：

u_i≤[u_i]      (9.2.2-1)
u_i＝η_iu_e      (9.2.2-2)

式中 u_i——罕遇地震作用下，第i个隔震支座考虑扭转的水平位移；
     [u_i]——第i个隔震支座的水平位移限值；对橡胶隔震支座，不应超过该支座有效直径的0.55倍和支座各橡胶总厚度3.0倍二者的较小值；
     u_e——罕遇地震下隔震层质心处或不考虑扭转的水平位移；
     η_i——第i个隔震支座的扭转影响系数，应取考虑扭转和不考虑扭转时i支座计算位移的比值；当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心在两个主轴方向均无偏心时，边支座的扭转影响系数不应小于1.15。
9.2.3 隔震层以上结构的地震作用和抗震验算要点：
    1 隔震后水平地震作用计算的水平地震影响系数可按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第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：

α_max1＝βα_max/ψ      (9.2.3-1)

式中 α_max1——隔震后的水平地震影响系数最大值；
     α_max——非隔震的水平地震影响系数最大值，按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第5.1.4条采用；
     β——水平减震系数；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；支座剪切性能偏差为S-A类，取0.85；隔震装置带有阻尼器时，相应减少0.05。
    2 隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于6度设防时非隔震结构的总水平地震作用；各楼层的水平地震剪力尚应符合《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010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。当考虑竖向地震作用时，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％。尚应符合本章9.2.2条的规定。
    3 对于砌体结构，水平地震作用沿高度可按重力荷载代表值分布。

        (9.2.3-1)

式中 F_i——作用于第i层的水平地震作用标准值；
     G_i、G_j——第i、j层的重力荷载代表值；
     F_Ek——结构总水平地震作用标准值。
    4 隔震房屋抗倾覆验算应符合下列要求：
        1)隔震房屋的高宽比超过《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的相应规定时，应进行抗倾覆验算。
        2)隔震房屋抗倾覆验算包括结构整体抗倾覆验算和隔震支座承载力验算。
        3)进行结构整体抗倾覆验算时，应按罕遇地震作用计算倾覆力矩，按上部结构重力荷载代表值计算抗倾覆力矩，并应满足

1.2M₀≤M_R0      (9.2.3-3)

式中 M₀——整体倾覆力矩；
     M_R0——整体抗倾覆力矩。
    5 上部结构的截面抗震验算应符合下列规定：
        1)上部结构的截面抗震验算，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010对非隔震结构的规定进行。其中的水平地震作用效应，可依据水平向减震系数确定。
        2)砌体结构的隔震层顶部各纵、横梁可按受均布荷载的单跨简支或多跨连续托墙梁计算，均布荷载可按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第7.2.4、7.2.5条关于底部框架砖房的钢筋混凝土托墙梁的规定取值；当按连续梁计算的正弯矩小于按单跨简支梁计算的跨中弯矩的0.8倍时，应按0.8倍单跨简支梁跨中弯矩取值。当计算出现负弯矩时，应进行双向配筋。对托墙梁顶砌体应进行局部承压验算，并在构造上采取适当加强措施。
        3)砌体结构计算托墙梁的地震组合内力时，应采用合适的计算简图。若考虑上部墙体与托墙梁的组合作用时，应计入地震时墙体开裂对组合作用的不利影响，可调整有关的弯矩系数、轴力系数等计算参数，作为简化计算可按下列方法确定：当托墙梁上部各层墙体不开洞和跨中1/3范围内仅开一个洞口的情况下，进行弯矩计算时，由重力荷载代表值产生的弯矩，四层以下全部计入组合，四层以上可以折减，取不小于四层的数值计入组合；进行剪力计算时，由重力荷载产生的剪力全部计入组合，不进行折减。
9.2.4 隔震层以下结构及地基基础的设计要点：
    1 隔震层以下结构(包括支墩，柱子，墙体，地下室)的地震作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行计算。
    2 上部结构和隔震层传至下部结构顶面的水平地震作用，可按隔震支座的水平等效刚度分配；当考虑扭转时，尚应计隔震层的扭转刚度。
    3 隔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，当在设防烈度下非隔震房屋符合《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010规定的地基和基础不进行抗震验算的范围时，隔震房屋的地基和基础也可不进行验算。甲、乙类建筑的抗液化措施应按提高一个液化等级确定，直至全部消除液化沉陷。
    4 当下部结构或地基基础需要考虑竖向地震作用时，可按照《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010规定的设防烈度进行验算。