隔震结构设计——原理、方法与工程应用

隔震结构与传统抗震结构相比，其抗震性能显著提升，在国内外多次强震观测中得以验证。随着《建设工程抗震管理条例》的颁布与实施，结构隔震技术在我国得到越来越多的应用。本书系统论述隔震结构设计的原理、方法及工程应用，详细介绍从实际震害、分析方法、设计方法、施工安装到后期管理维护等内容，并结合典型工程案例进行讲解。全书共分为7章，主要内容包括隔震结构的概念与原理，隔震装置的性能与参数，隔震结构的分析方法，隔震结构的设计方法，隔震结构的构造措施，隔震工程的施工、验收与维护，隔震结构的工程应用。

目录
第1章 隔震结构的概念与原理 1
1.1 隔震结构的基本概念 1
1.1.1 隔震体系的提出 1
1.1.2 隔震体系的历程 2
1.2 隔震结构的基本原理 6
1.2.1 隔震技术的原理 6
1.2.2 隔震体系的组成 8
1.3 隔震结构的分类 9
1.3.1 按隔震装置类型划分 9
1.3.2 按隔震层位置划分 10
1.4 隔震结构的地震考验 13
1.4.1 国内实例 13
1.4.2 国外实例 16
1.5 隔震技术的标准体系 20
1.5.1 隔震产品标准 20
1.5.2 隔震设计标准 20
1.5.3 隔震施工与验收规范 21
1.5.4 隔震政策与法规 21
参考文献 22
第2章 隔震装置的性能与参数 24
2.1 叠层橡胶支座 24
2.1.1 概述 24
2.1.2 叠层橡胶支座的主要材料 28
2.1.3 叠层橡胶支座的竖向性能 31
2.1.4 叠层橡胶支座的水平性能 35
2.2 高阻尼叠层橡胶支座 38
2.2.1 概述 38
2.2.2 高阻尼叠层橡胶支座的竖向性能 38
2.2.3 高阻尼叠层橡胶支座的水平性能 39
2.3 滑板支座 41
2.3.1 概述 41
2.3.2 滑板支座的竖向性能 43
2.3.3 滑板支座的水平性能 43
2.4 摩擦摆支座 44
2.4.1 概述 44
2.4.2 摩擦摆支座的力学性能参数 46
2.5 新型隔震支座 48
2.5.1 新型弹性体叠层支座 48
2.5.2 新型摩擦摆支座 50
2.5.3 组合式隔震支座 52
2.6 隔震支座的其他性能 54
2.6.1 耐久性 54
2.6.2 耐火性 56
2.6.3 耐低温性 57
参考文献 58
第3章 隔震结构的分析方法 61
3.1 隔震结构的动力分析模型 61
3.1.1 隔震支座的力学模型 61
3.1.2 基础隔震结构动力分析模型 75
3.2 隔震结构的频域分析方法 84
3.2.1 适用范围 84
3.2.2 单自由度模型 84
3.2.3 多自由度模型 87
3.3 隔震结构的振型分解反应谱法 91
3.3.1 适用范围 91
3.3.2 振型分解法 91
3.3.3 地震作用计算 95
3.4 隔震结构的底部剪力法 99
3.4.1 适用范围 99
3.4.2 地震作用计算 99
3.5 隔震结构的时程分析法 100
3.5.1 适用范围 100
3.5.2 地震响应解析 100
3.5.3 地震响应数值积分 103
3.6 隔震结构的能量分析法 108
3.6.1 适用范围 108
3.6.2 时域积分法 108
3.6.3 频域积分法 110
3.6.4 地震作用计算 110
3.7 基础隔震结构分析算例 111
3.7.1 隔震结构动力分析模型 112
3.7.2 线性隔震结构的地震响应分析 114
3.7.3 非线性隔震结构的地震响应分析 115
3.7.4 隔震结构的反应谱计算 116
参考文献 117
第4章 隔震结构的设计方法 119
4.1 隔震结构设计概述 119
4.1.1 隔震设计的目标 119
4.1.2 隔震结构的适用范围 120
4.1.3 隔震结构的场地 120
4.1.4 隔震结构的高度 120
4.2 隔震层布置 121
4.2.1 隔震层与隔震支座的位置布置 121
4.2.2 地下室对隔震层位置的影响 122
4.3 隔震结构设计方法 122
4.3.1 隔震结构设计基本要求 122
4.3.2 隔震结构设计一般方法 123
4.3.3 隔震结构设计一般流程 124
4.4 地震波选取 132
4.5 上部结构验算 132
4.5.1 上部结构水平地震作用取值 132
4.5.2 上部结构竖向地震作用取值 134
4.5.3 上部结构强度验算及构造措施 134
4.5.4 上部结构变形验算 136
4.6 隔震层验算 138
4.6.1 隔震支座压应力承载力验算 138
4.6.2 隔震层抗风及弹性恢复力验算 138
4.6.3 罕遇地震下隔震层的位移验算 139
4.6.4 隔震层水平刚度和阻尼验算 140
4.6.5 隔震层偏心率验算 140
4.6.6 隔震结构抗倾覆验算 140
4.7 下部结构及基础验算 141
4.7.1 下部结构验算 141
4.7.2 基础验算 143
4.8 基础隔震结构设计算例 143
4.8.1 算例概况 143
4.8.2 分部设计法 146
4.8.3 直接设计法 150
4.8.4 算例结果对比 153
4.9 直接设计法与分部设计法的异同 155
参考文献 158
第5章 隔震结构的构造措施 159
5.1 隔震支座 159
5.1.1 隔震支座节点布置 159
5.1.2 连接措施 163
5.1.3 防火构造 163
5.2 隔震层墙体 167
5.3 穿越隔震层的设备管线 167
5.4 楼梯 171
5.4.1 楼梯梯段板 171
5.4.2 楼梯栏杆和扶手 172
5.5 电梯井 172
5.5.1 悬挂式电梯井 173
5.5.2 支撑式电梯井 175
5.6 室外工程 177
5.6.1 室外台阶 177
5.6.2 坡道 178
5.6.3 隔震沟和排水沟 179
参考文献 180
第6章 隔震工程的施工、验收与维护 182
6.1 隔震支座的检验 182
6.1.1 型式检验 182
6.1.2 出厂检验 183
6.1.3 见证检验 184
6.2 隔震层的施工 185
6.2.1 施工流程 185
6.2.2 下支墩(柱) 185
6.2.3 隔震支座安装 188
6.2.4 上支墩 190
6.3 隔震工程的施工监测 191
6.3.1 变形监测指标 191
6.3.2 监测点设置形式 192
6.3.3 监测点布置位置与数量 193
6.3.4 监测时间及次数 193
6.4 隔震工程的验收 193
6.4.1 进场验收 194
6.4.2 质量验收 194
6.4.3 验收重点 195
6.5 隔震工程的维护 195
6.5.1 警示标记 196
6.5.2 维护要求 199
6.5.3 维护内容 199
参考文献 200
第7章 隔震结构的工程应用 202
7.1 砌体结构 202
7.1.1 工程概况 202
7.1.2 隔震层设计 202
7.1.3 隔震支座的本构关系 207
7.1.4 地震动记录的选取 208
7.1.5 多遇地震作用下的分析结果 209
7.1.6 设防地震作用下的分析结果 209
7.1.7 罕遇地震作用下的分析结果 210
7.1.8 隔震层抗风及弹性恢复力验算 213
7.1.9 设计小结 214
7.2 框架结构 214
7.2.1 工程概况 215
7.2.2 隔震层设计 216
7.2.3 隔震计算模型 218
7.2.4 地震动记录的选取 219
7.2.5 多遇地震作用下的分析结果 220
7.2.6 设防地震作用下的分析结果 221
7.2.7 罕遇地震作用下的分析结果 221
7.2.8 隔震层抗风及弹性恢复力验算 223
7.2.9 设计小结 224
7.3 剪力墙结构 224
7.3.1 工程概况 224
7.3.2 隔震层设计 226
7.3.3 隔震计算模型 229
7.3.4 地震动记录的选取 229
7.3.5 多遇地震作用下的分析结果 230
7.3.6 设防地震作用下的分析结果 230
7.3.7 罕遇地震作用下的分析结果 232
7.3.8 隔震层抗风及弹性恢复力验算 235
7.3.9 设计小结 235
7.4 框架-剪力墙结构 235
7.4.1 工程概况 236
7.4.2 场地概况 237
7.4.3 隔震层设计 238
7.4.4 隔震计算模型 240
7.4.5 地震动记录的选取 241
7.4.6 多遇地震作用下的分析结果 243
7.4.7 设防地震作用下的分析结果 243
7.4.8 罕遇地震作用下的分析结果 243
7.4.9 隔震层抗风及弹性恢复力验算 245
7.4.10 设计小结 245
7.5 层间隔震结构案例 245
7.5.1 工程概况 246
7.5.2 隔震层设计 248
7.5.3 隔震计算模型 250
7.5.4 地震动记录的选取 250
7.5.5 多遇地震作用下的分析结果 251
7.5.6 设防地震作用下的分析结果 251
7.5.7 罕遇地震作用下的分析结果 252
7.5.8 隔震层抗风及弹性恢复力验算 253
7.5.9 设计小结 253
7.6 框架结构隔震加固 254
7.6.1 工程概况 254
7.6.2 隔震层设计 255
7.6.3 隔震计算模型 257
7.6.4 地震动记录的选取 258
7.6.5 多遇地震作用下的分析结果 258
7.6.6 设防地震作用下的分析结果 259
7.6.7 罕遇地震作用下的分析结果 260
7.6.8 隔震层抗风及弹性恢复力验算 262
7.6.9 设计小结 262
参考文献 262
附录A 基础隔震结构分析算例程序 264
A.1 隔震结构建模分析程序 264
A.2 线性结构响应计算程序 265
A.3 非线性结构响应计算程序 267
A.4 振型分解反应谱计算程序 270
附录B 基础隔震结构设计案例 273
B.1 引言 273
B.2 工程概况与有限元建模 273
B.2.1 SAUSG建模流程 274
B.2.2 模型验证 284
B.3 地震动输入 284
B.4 隔震支座设计与验算 286
B.4.1 隔震支座布置 286
B.4.2 隔震层验算 287
B.4.3 抗风承载力验算 289
B.5 设防地震作用验算 289
B.5.1 分部设计法 289
B.5.2 分部设计法操作流程 293
B.5.3 直接设计法 295
B.5.4 直接设计法操作流程a295
B.6 罕遇地震作用验算 299
B.6.1 隔震层水平位移计算 299
B.6.2 隔震支座的应力验算 300
B.6.3 大震验算操作流程 301
B.7 设计小结 302