[解析] (1)《抗规》第12.1.1条和第12.2.1条条文说明,隔震层通过延长整个结构的自振周期,减少输入上部结构的水平地震作用,对竖向地震没有隔震效果,A错误。
(2)《抗规》第12.2.9条第2款和条文说明,B正确。
(3)《抗规》式(12.2.5),隔震层以上结构的总水平地震作用,不但与水平向减震系数有关,还与支座有关,C错误。
(4)《抗规》表5.5.1,多遇地震风荷载作用下框架结构的层间位移角不大于1/550。
《抗规》表12.2.9,在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构,弹塑性层间位移角不大于1/100,D错误。
分析:(1)隔震结构简述
①基本原理
隔震是在建筑物上部结构和基础之间设置隔震支座、耗能元件等组成隔震层,延长结构自振周期,降低地震作用。如图1所示,在相同的地震波输入下,隔震结构顶部地震作用响应远小于传统抗震结构,隔震层以上结构基本以刚体形式平动。1994年美国北岭地震,南加州大学医院采用铅芯橡胶垫隔震技术,底面加速度0.49g,屋顶加速度0.27g,衰减系数1.8。而另一家按常规标准设计的医院,地面加速度0.82g,底层加速度2.31g,放大2.8倍;1995年日本阪神地震,一座邮政省计算中心主要采用铅芯橡胶垫和钢阻尼器,地面最大加速度0.40g,而建筑第6层的最大加速度0.13g,衰减系数3.1。
图1 传统抗震结构与隔震结构地震反应对比示意图
《抗规》规定:
12.1.1 本章适用于设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计,……。
注:1 本章隔震设计指在房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周期,减少输入上部结构的水平地震作用,达到预期防震要求。
目前,橡胶隔震支座只有隔离水平地震的功能,对竖向地震没有隔震效果。
②减震系数概念和取值
如图2所示,某12层建筑非隔震设计(传统抗震设计)与隔震设计的x、y向层间剪力计算结果对比。隔震结构的底部总剪力明显小于非隔震结构,相当于降低了地震烈度。
图2 某12层建筑非隔震与隔震设计的剪力计算结果
为了把隔震设计和传统抗震设计联系起来,《抗规》引入“水平向减震系数”概念,指隔震结构与非隔震结构最大层间剪力的比值,比值与降低地震烈度的划分见下表。
确定水平向减震系数的比值划分
|
最大层间剪力比值
|
0.53
|
0.35
|
0.26
|
0.18
|
水平向减震系数
|
0.75
|
0.50
|
0.38
|
0.25
|
减震效果
|
降0.5度
|
降1.0度
|
降1.5度
|
降2.0度
|
表中水平向减震系数是最大层间剪力比值除以0.7。按《抗规》隔震层以上结构设计方法进行设计,隔震层以上结构的水平地震作用仅为对应减震系数的70%,这样留有大致0.5个设防烈度的安全储备。隔震后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。
《抗规》规定:
12.2.5 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5.2.5条对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定。
③分部设计方法
把隔震房屋分成3(4)部分,分别进行设计,即:隔震层以上结构,隔震层,基础,还可能有隔震层以下结构(地下室墙、柱等)。
a.隔震层以上结构
隔震层以上结构的地震作用按《抗规》第12.2.1条、第12.2.5条计算。抗震措施按第12.2.7条第2款调整。
b.隔震层
图3,隔震层是薄弱层,需要验算罕遇地震作用下的变形。
图3 基础隔震的框架-剪力墙结构试验
《抗规》规定:
5.5.2 1 下列结构应进行弹塑性变形验算:
5)采用隔震……设计的结构。
条文说明 采用隔震……技术的建筑结构,对隔震……部件应有位移限制要求,在罕遇地震作用下隔震……部件应能起到降低地震效应和保护主体结构的作用,因此要求进行抗震变形验算。
12.2.1条 隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。
具体要求见第12.2.3条、第12.2.6条。
c.基础
基础设计时不考虑隔震产生的减震效应,按原设防烈度进行抗震设计(第12.2.9条第3款)。
d.隔震层以下结构
应满足第12.2.9条第1、2款的要求。
④隔震建筑的设防目标
《抗规》规定:
3.8.2 采用隔震……设计的建筑,当遇到本地区的多遇地震影响、设防地震影响和罕遇地震影响时,可按高于本规范第1.0.1条的基本设防目标进行设计。
条文说明 按本规范规定进行隔震设计,还不能做到在设防烈度下上部结构不受损坏或主体结构处于弹性工作阶段的要求,但与非隔震或非效能减震建筑相比,设防目标会有所提高,大体上是:当遭受多遇地震影响时,将基本不受损坏和影响使用功能;当遭受设防地震影响时,不需修理仍可继续使用;当遭受罕遇地震影响时,将不发生危及生命安全和丧失使用价值的破坏。