新疆市政建筑设计院减震项目设计,使用PKPM减震设计软件+SAUSG-Zeta,能满足结构规范设计要求及地方规范设计要求。
本工程位于新疆阿克苏地区温宿县,抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度峰值为0.20g,设计地震分组第二组,III类场地,场地特征周期0.55s。采用框架结构形式,地上5层,建筑结构高度22.8m,长约76m,宽约71.6m。属于重点设防类,乙类建筑。
2.1 设计主要依据和资料
本工程按照如下规范、规程进行设计:
1. 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)
2. 《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)
3. 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
4. 《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)
5. 《工程结构通用规范》(GB55001-2021)
6. 《建筑与市政工程抗震通用规范》(GB55002-2021)
7. 《混凝土结构通用规范》(GB55008-2021)
8. 《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297-2013)
9. 《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》RISN-TG046-2023
10.《新疆维吾尔自治区实施国2010(建筑结构)系列规范细则》XJJ012-2016
11.《新疆自治区建筑消能减震技术规程》XJJ075-2016
2.2 结构分析与设计软件的选用
本工程采用PKPM结构设计软件2024版(21规范V2)进行减震结构的建模与分析设计。罕遇地震分析采用SAUSG-Zeta减震设计软件。
该结构整体规则,且高度小于60m,为回字形结构,中部和基础无连接,依据《建筑消能减震技术规程》采用复振型分解反应谱法结合迭代计算的方法进行减震结构的设计工作,辅以时程分析进行包络设计,确定附加阻尼比的准确计算值。
在PKPM软件中定义、布置消能器,设置性能目标、定义相关构件类别,一键生成有消能器和无消能器模型,小震、中震、大震模型,自动进行多模型包络设计,无需在单独建立其他模型,实现在同一模型下包含消能子结构的多模型的性能包络设计。能节省建立多模型的时间,方便、快捷。
3.1 减震消能器布置
根据初算结果结合建筑布局确定消能器布置位置,本工程使用速度型粘滞型消能器,遵循消能器在建筑物四周设置均匀设置、分散并对称设置的原则进行布置,通过计算结果布置在层间相对位移和相对速度较大的位置。
本工程在新疆阿克苏地区还需遵守《新疆自治区建筑消能减震技术规程》XJJ075-2016,6.2.1.6条,当建筑结构被认定为消能减震结构时,布置消能部件的楼层数不宜少于地上总楼层数(局部出屋面数不计入)的2/3;在设置消能 部件楼层的X向和Y向消能部件的数量分别不应少于2个,且分别不少于每层每500㎡建筑面积1个。消能器布置如下图3-1。
3.2 参数设置
反应谱分析计算采用复振型分解法(CCQC),阻尼器等效刚度和等效阻尼采用迭代确定。采用性能包络设计勾选中震设计与大震设计。勾选同时计算有无阻尼器模型可同时计算多个在不同地震作用下的子模型。
勾选性能包络设计后及无阻尼器模型信息,同时考虑多个模型计算。查看包络信息只需在主模型下查看包络内容。
当在参数中选择按抗震规范进行减震设计是无需定义构件属性是否为关键构件或普通构件,如在参数中按《导则》进行减震设计需要在特殊属性中定义构件属性。如下图所示:
定义构件性能目标需要注意要在主模型下指定消能子结构的框架柱、框架梁的性能目标。本工程设计时咨询当地审图专家要求中震下进行正截面、斜截面均为弹性设计,补充大震极限承载力设计。
4.1 计算方法
初次计算时应尽量控制小震下位移角为中震下位移角的2倍左右,
在进行消能器布置,查看中震下有阻尼器模型就能更好的满足规范中位移角的要求。
采用复振型分解法(CCQC)迭代计算得出在反应谱下的附加阻尼比。
在进行补充验算弹性时程分析,在选择地震波后计算的附加阻尼比进行对比。
设计参数中勾选基于时程分析结果指标统计和构件设计进行模型包络设计。不同构件包络可在构件详细计算书中进行查看。
5.1 大震验算
进入非线性SAUSG-减震,读取模型,在SSG中PKPM结构模型可以直接读取软件中参数,无需在SSG中进行二次修改。
在PKPM中定义布置的消能器参数可直接接力,只需要进行核对即可。
设计准备初步计算,可得到初步计算的减震分析结果。如振型参与质量系数等。
进入大震验算进行地震波选择,在SSG中也可以进行自动筛选地震动,根据规范选择三条波或七条波,选择到合适地震波后进行计算。
自动生成地震工况,选择修正的中心差分格式分析方法计算。
5.2 结果(构件新能评价)查看
查看计算结果可得到大震下的附加阻尼、层间位移,基底剪力、楼面加速、消能器滞回曲线等结果。
通过不同颜色得到构件的损坏程度,查看结构性能水平可满足《减震消能减震技术规程》和《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》中的性能目标;