本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法。

背景技術(shù)：

1、隔震結(jié)構(gòu)是在建筑物的基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間(基礎(chǔ)隔震)或者建筑物的下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間(層間隔震)設(shè)置由隔震支座和阻尼裝置等組成的具有復(fù)位功能的隔震層而形成的結(jié)構(gòu)體系。隔震結(jié)構(gòu)體系分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層和下部結(jié)構(gòu)三部分。

2、隔震技術(shù)通過在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)置水平剛度很小但可靠性很高的水平隔震層，延長建筑結(jié)構(gòu)的自振周期，減少輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，減小上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)和層間變形，建筑結(jié)構(gòu)的變形和能量耗散主要由隔震系統(tǒng)來承擔(dān)。隔震結(jié)構(gòu)的上部振動反應(yīng)接近剛體運動，從而避免結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和功能完整性。隔震技術(shù)的減震機(jī)理：延長上部結(jié)構(gòu)周期和增大阻尼比。

3、隔震層為多個單獨品種隔震支座或多種隔震支座的組合應(yīng)用，如天然橡膠隔震支座和鉛鋅橡膠隔震支座的組合應(yīng)用，建筑工程中通常將鉛芯橡膠隔震支座布置在建筑四周位置，天然橡膠隔震支座隔震支座布置在建筑平面中間位置。

4、隔震支座包括疊層橡膠隔震支座和滑動隔震支座兩大類，疊層橡膠隔震支座主要包括天然橡膠隔震支座(lnr)、鉛芯橡膠隔震支座(lrb)、高阻尼比橡膠隔震支座(hdr)等。目前，隔震支座水平剛度都是采用規(guī)范直接查詢，無統(tǒng)一的公式，需要分別計算復(fù)核，估算困難，并且無法進(jìn)行隔震支座計算快速迭代。隔震結(jié)構(gòu)的剛度計算過程中，需建立包含隔震層和上部結(jié)構(gòu)在內(nèi)的整體計算模型，計算過程復(fù)雜，浪費計算時間，設(shè)計師工作效率低。

5、因此急需一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的隔震結(jié)構(gòu)的剛度計算過程中，需計算上部結(jié)構(gòu)的水平剛度，計算過程復(fù)雜，浪費計算時間，設(shè)計師工作效率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的隔震結(jié)構(gòu)的剛度計算過程中，需計算上部結(jié)構(gòu)的水平剛度，計算過程復(fù)雜，浪費計算時間，設(shè)計師工作效率低。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，包括如下步驟：

4、步驟1：計算單個隔震支座承擔(dān)的荷載；

5、步驟2：計算隔震支座的初始直徑；

6、步驟3：計算隔震支座的水平剛度；

7、所述隔震支座的水平剛度kh的簡化公式為：

8、kh＝k2k1k0(0.0016d-0.06)；所述kh的單位：kn/mm；

9、其中k0為隔震支座剪切模量調(diào)整系數(shù)；k1為二次形狀系數(shù)調(diào)整系數(shù)；k2為鉛芯橡膠隔震支座調(diào)整系數(shù)；

10、步驟4：估算隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度；

11、具體公式為：

12、keq≈kh

13、其中，keq為隔震結(jié)構(gòu)的水平剛度，單位為kn/mm；

14、步驟5：結(jié)束計算。

15、進(jìn)一步地，所述步驟1：估算單個隔震支座承擔(dān)的荷載包括：在建筑的每個承重柱下設(shè)置一個所述隔震支座，所述隔震支座的數(shù)量為n。

16、進(jìn)一步地，所述步驟1：估算單個隔震支座承擔(dān)的荷載還包括：估算每個隔震支座承擔(dān)的重力荷載代表值，得到單自由度質(zhì)量m，單位：t；

17、具體公式為：

18、

19、其中m為結(jié)構(gòu)整體重力荷載代表值，單位為t。

20、進(jìn)一步地，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑包括：

21、所述初始直徑d0的計算公式為：

22、

23、其中g(shù)為重力加速度；σ為隔震支座壓應(yīng)力規(guī)范要求限值，單位：n/mm2，μ為隔震支座豎向壓力發(fā)揮效率。

24、進(jìn)一步地，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑還包括：

25、隔震支座豎向壓力發(fā)揮效率μ的公式為：

26、

27、其中，c為外圈隔震支座的數(shù)量，d為內(nèi)圈隔震支座的數(shù)量，外圈隔震支座發(fā)揮效率為0.7。

28、進(jìn)一步地，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑還包括：d為隔震支座的直徑，單位為mm，在所述步驟2中d＝d0。

29、進(jìn)一步地，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑還包括：

30、所述隔震支座壓應(yīng)力規(guī)范要求限值σ根據(jù)《建筑隔震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》查找取得。

31、進(jìn)一步地，所述隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度keq的計算公式為：

32、

33、其中kt為上部結(jié)構(gòu)的水平剛度；kt和keq的單位均為kn/mm。

34、進(jìn)一步地，隔震層的水平剛度kh遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部結(jié)構(gòu)的水平剛度kt，隔震結(jié)構(gòu)的水平剛度keq約等于隔震層的水平剛度kh。

35、進(jìn)一步地，對于高阻尼比橡膠隔震支座，所述隔震支座剪切模量調(diào)整系數(shù)k0＝2.4。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：

37、(1)本發(fā)明在對隔震結(jié)構(gòu)的等效剛度進(jìn)行快速估算過程中，無需先行計算上部結(jié)構(gòu)的水平剛度，在滿足計算精度要求的前提下，隔震結(jié)構(gòu)的等效剛度能夠可以替換為隔震支座水平剛度，簡化了計算過程，大大節(jié)約計算時間，提高設(shè)計師工作效率；

38、(2)本發(fā)明的隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法對隔震支座的選型計算簡單，耗費時間短，大大提高設(shè)計師工作效率；

39、(3)本發(fā)明通過變更隔震支座的直徑d，能夠快速得出不同的隔震支座水平剛度kh，從而能夠進(jìn)行隔震支座水平剛度計算的快速迭代。

40、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的內(nèi)容中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過文字以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述步驟1：估算單個隔震支座承擔(dān)的荷載包括：在建筑的每個承重柱下設(shè)置一個所述隔震支座，所述隔震支座的數(shù)量為n。

3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述步驟1：估算單個隔震支座承擔(dān)的荷載還包括：估算每個隔震支座承擔(dān)的重力荷載代表值，得到單自由度質(zhì)量m(單位：t)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑還包括：d為隔震支座的直徑，單位為mm，在所述步驟2中d＝d0。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述步驟2：計算隔震支座的初始直徑還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，所述隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度keq的計算公式為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，隔震層的水平剛度kh遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部結(jié)構(gòu)的水平剛度kt，隔震結(jié)構(gòu)的水平剛度keq約等于隔震層的水平剛度kh。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，其特征在于，對于高阻尼比橡膠隔震支座，所述隔震支座剪切模量調(diào)整系數(shù)k0＝2.4。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度估算方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的隔震結(jié)構(gòu)的水平剛度計算過程中，需建立包含隔震層和上部結(jié)構(gòu)在內(nèi)的整體計算模型，計算過程復(fù)雜，浪費計算時間，設(shè)計師工作效率低的問題。本發(fā)明包括如下步驟：步驟1：估算單個隔震支座承擔(dān)的荷載；步驟2：計算隔震支座的初始直徑；步驟3：計算隔震支座的水平剛度；步驟4：估算隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度；步驟5：結(jié)束計算。本發(fā)明的估算方法在對隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度進(jìn)行快速估算過程中，無需先行計算上部結(jié)構(gòu)的水平剛度，在滿足計算精度要求的前提下，隔震結(jié)構(gòu)的等效水平剛度能夠替換為隔震支座水平剛度，簡化計算過程，提高設(shè)計師工作效率。

技術(shù)研發(fā)人員：孫海林,孫慶唐,王海波,孫亞,王穎,陸穎,李子棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國建筑設(shè)計研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11