浅谈减隔震设计——以云南大理览海妇产医院为例

已于2021年9月1日全面实施的《建设工程抗震管理条例》，以行政法规的形式对减隔震技术的应用提出具体要求。条例第十六条规定，位于高烈度设防地区+地震重点监视防御区（占国土面积40%）的新建学校、幼儿园、医院、养老机构等公共建筑或对已建成的该类建筑进行抗震加固时，应当采用隔震减震等技术，保证发生设防地震时能够满足正常使用要求。本文将以云南大理州览海妇产医院一期综合楼工程案例，分析医院建筑如何做好减隔震设计。

大理州览海妇产医院一期综合楼建筑面积2.3万平方米，地上12层，地下1层，采用框架剪力墙结构。

大理州览海妇产医院一期综合楼立面效果图

大理州览海妇产医院一期综合楼剖面图

本工程为重点设防类，建筑安全等级一级。抗震设防烈度为 8 度（0.2g）,设计地震分组第三组，场地类别III类。框架、剪力墙抗震等级一级。

针对本建筑，隔震方案与消能减震方案对比：

对比表明：采用消能减震更符合本建筑的具体情况，更具可行性。

根据本建筑的减震要求确定减震目标和性能目标如下表所示：

遵循“均匀、分散、对称”的原则，本建筑的黏滞阻尼器布置位置见如下各图。

主体结构初步设计时，模型中粘滞阻尼器的附加阻尼通过调整结构的阻尼比来考虑。根据以上需求，初步确定附加阻尼比为5%。PKPM模型用于后续施工图主体结构构件配筋。

确定PKPM非减震结构模型后，使用ETABS软件建立结构模型如图所示：

为了校核所建立的结构模型的准确性，将ETABS和PKPM建立的非减震结构模型计算得到的质量、周期、剪力和位移进行对比，结果差异很小，可知，两模型基本一致，可作为计算依据。

在ETABS模型中，粘滞阻尼器采用非线性单元Damper-Exponential模拟。

确定模型后，进行选取地震波，进行弹性时程分析。结果显示：X向、Y向各楼层阻尼器出力与楼层剪力比值超15%的楼层，比例超过总楼层数的50%，满足规范要求。

由弹性时程分析结果可求得阻尼器耗能及各层应变能，进而求得消能部件附加给结构的有效阻尼比。本工程计算附加阻尼比为5.43%，配筋模型总阻尼比取为5%+5%=10%，符合预期。

减震结构采用ETABS进行弹塑性时程分析，以准确分析主体结构进入塑性的变形特征及阻尼器在大震下所发挥的特性。在ETABS中，主体结构框架梁、柱均定义塑性铰。弹塑性时程分析过程考虑材料非线性，采用小变形假定，不考虑结构的几何非线性。弹塑性时程分析过程中，根据规范对所选地震波进行调幅。选取弹性时程分析中的三条地震波进行大震分析，分析结果取包络值。

针对黏滞阻尼器周边子结构设计，建立弹塑性模型时，对于子结构梁柱构件不设置塑性铰，以便于获得子结构在大震作用下的弹性内力，进行后续的子结构设计。

罕遇地震作用下，本建筑构件开始进入塑性，框架梁先出现梁铰，而后柱子出现柱铰，结构总体满足“强柱弱梁”的要求。

结构在大震作用下，只有部分构件进入塑性，出现塑性铰，结构层间位移角平均值为：X向最大为1/264，Y向为1/326；罕遇地震作用下减震结构与非减震结构的水平位移比小于0.75。阻尼器实际出力楼层剪力之和不低于楼层总剪力15%的楼层数大于50%。

随着《建设工程抗震管理条例》的实施，减隔震技术日益普及。合理的减隔震设计不会大量增加成本，但能大大减少地震造成的损失，值得我们更加深入研究。

文章来源：上海浚源建筑设计有限公司【集医道堂】，作者：陈朝云

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