隔震和消能減震是建筑結(jié)構(gòu)減輕地震災(zāi)害的有效技術(shù)。隔震體系通過(guò)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期能夠減少結(jié)構(gòu)的水平地震作用，已被國(guó)外強(qiáng)震記錄所證實(shí)。國(guó)內(nèi)外的大量試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)表明:隔震一般可使結(jié)構(gòu)的水平地震加速度反應(yīng)降低 60% 左右，從而消除或有效地減輕結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的地震損壞，提高建筑物及其內(nèi)部設(shè)施和人員的地震安全性，增加了震后建筑物繼續(xù)使用的功能。 隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)前都按照抗震規(guī)范第12章隔震和消能減震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求進(jìn)行。為便于設(shè)計(jì)人員掌握隔震設(shè)計(jì)方法，抗震規(guī)范提出了'水平向減震系數(shù)'的概念，通過(guò)減震系數(shù)將隔震設(shè)計(jì)融入傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)，便于理解實(shí)施。隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常采用分步式設(shè)計(jì)，分為隔震層上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隔震層設(shè)計(jì)、隔震層下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)四個(gè)部分。 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB T 51408-2021（以下簡(jiǎn)稱“隔標(biāo)”）已于2021年9月1日?qǐng)?zhí)行，采用隔震結(jié)構(gòu)直接設(shè)計(jì)法：上下部結(jié)構(gòu)、 隔震層一體化分析設(shè)計(jì)，并順接基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分析。新隔標(biāo)直接設(shè)計(jì)方法和傳統(tǒng)采用抗震規(guī)范的分步式隔震設(shè)計(jì)方法有一定的區(qū)別，本文對(duì)兩本規(guī)范的異同點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，讓設(shè)計(jì)師了解新隔標(biāo)的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，并讓設(shè)計(jì)師掌握如何用PKPM軟件實(shí)現(xiàn)新隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的直接設(shè)計(jì)方法。 圖1 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)公告》 抗震規(guī)范對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 抗震規(guī)范第12章對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了較為詳細(xì)的要求，包括隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定及隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)。規(guī)范對(duì)建筑結(jié)構(gòu)采用隔震設(shè)計(jì)應(yīng)該符合的相關(guān)規(guī)定提出了要求，同時(shí)對(duì)隔震裝置、隔震層的布置、隔震層橡膠隔震支座、隔震層與上部結(jié)構(gòu)的連接、隔震層以下地面以上結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下層間彈塑性位移角限值等隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)均做出了規(guī)定。抗規(guī)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求采用“水平向減震系數(shù)法”，按分步式設(shè)計(jì)，分為隔震層上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隔震層設(shè)計(jì)、隔震層下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)四個(gè)部分。 圖2 現(xiàn)行抗規(guī)的分步設(shè)計(jì)法流程 抗規(guī)規(guī)范中對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能要求也有所提高。采用隔震或消能減震設(shè)計(jì)的建筑，當(dāng)遭遇到本地區(qū)多遇地震影響、設(shè)防地震影響和罕遇地震影響時(shí)，可按高于抗震規(guī)范第1. 0.1 條（小震不壞、中震可修、大震不倒）的基本設(shè)防目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖3 抗規(guī)1.0.1基本的抗震設(shè)防目標(biāo) 按照抗規(guī)的分步設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是通過(guò)時(shí)程分析確定減震系數(shù)，抗震規(guī)范分步設(shè)計(jì)法在實(shí)際設(shè)計(jì)中存在以下方面的缺點(diǎn)： （1）隔震層、上下部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)要分別建模計(jì)算及設(shè)計(jì)、驗(yàn)算； （2）要多次建模，比較繁瑣； （3）減震系數(shù)的確定對(duì)地震波的選取依賴性較大； （4）上部結(jié)構(gòu)地震作用與隔震結(jié)構(gòu)的實(shí)際響應(yīng)存在差異。 圖4 水平向減震系數(shù)與隔震后結(jié)構(gòu)水平地震作用對(duì)應(yīng)烈度 隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，不同于現(xiàn)行抗規(guī)的分步設(shè)計(jì)法，隔標(biāo)采用直接設(shè)計(jì)法，一次設(shè)計(jì)，取消減震系數(shù)倒換為烈度設(shè)計(jì)，直接分為上下部結(jié)構(gòu)和隔震層一體化分析設(shè)計(jì)，并順接基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)分析方法。 隔標(biāo)提高了隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)，設(shè)防三目標(biāo)為，設(shè)防地震：結(jié)構(gòu)完好，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備完好。罕遇地震：結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能損壞，可修復(fù)；設(shè)備基本功能不受嚴(yán)重影響。極罕遇地震：結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不嚴(yán)重破壞倒塌，設(shè)備經(jīng)修理可繼續(xù)使用�？筛爬椋�“中震基本不壞，大震可修，巨震不倒”。隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)的要求，將使我國(guó)建筑地震安全性大幅提高，使我國(guó)地震安全面貌大改觀。 圖6 隔標(biāo)1.0.3條 隔標(biāo)提出了“三水準(zhǔn)、三階段設(shè)計(jì)”，并且從常規(guī)結(jié)構(gòu)的小震設(shè)計(jì)直接過(guò)渡到“中震設(shè)計(jì)”。隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震作用下，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)以及隔震層的承載力設(shè)計(jì)和變形驗(yàn)算；在罕遇地震作用下，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)以及隔震層的變形驗(yàn)算，并應(yīng)對(duì)隔震層的承載力進(jìn)行驗(yàn)算；在極罕遇地震作用下，對(duì)特殊設(shè)防類建筑尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)及隔震層變形驗(yàn)算。 圖7 隔標(biāo)3.1.3條 隔標(biāo)對(duì)地震作用的分析提出了三種分析方法，等效側(cè)力法，振型分解反應(yīng)譜法及時(shí)程分析法。對(duì)高度≤24m、以剪切變形為主，且質(zhì)量剛度分布均勻、支座類型單一的結(jié)構(gòu)，可以采用等效側(cè)力法計(jì)算地震作用。除等效側(cè)力法之外的隔震結(jié)構(gòu)可以采用振型分解反應(yīng)譜法。對(duì)高度＞60m、體型不規(guī)則及隔震層構(gòu)成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，建議選擇時(shí)程分析法。 隔標(biāo)在直接分析法中面臨的幾個(gè)問(wèn)題，如：隔震層在設(shè)防烈度地震作用下即進(jìn)入非線性狀態(tài)、隔震結(jié)構(gòu)是非經(jīng)典（比例）阻尼體系等，在隔標(biāo)中都提供了對(duì)應(yīng)的解決方案。 振型分解反應(yīng)譜分析應(yīng)進(jìn)行合理的等效線性化，時(shí)程分析則應(yīng)充分考慮隔震層局部非線性特征。隔震結(jié)構(gòu)是非經(jīng)典（比例）阻尼體系應(yīng)采用基于復(fù)振型理論的振型分解反應(yīng)譜方法，尤其當(dāng)隔震層阻尼比比較大、或同時(shí)采用了阻尼器裝置時(shí)。罕遇、極罕遇地震作用驗(yàn)算時(shí)應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)非線性。 ● 隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的應(yīng)對(duì)方案有： （1）設(shè)計(jì)階段分析以CCQC復(fù)振型分解反應(yīng)譜法為主； （2）通過(guò)剛度、阻尼比迭代實(shí)施局部非線性的等效線性化； （3）以局部非線性時(shí)程分析為中震設(shè)計(jì)階段提供包絡(luò)補(bǔ)充； （4）罕遇、極罕遇地震整體彈塑性動(dòng)力時(shí)程評(píng)估驗(yàn)算分析。 隔標(biāo)還提出了對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算及對(duì)隔震結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的相關(guān)細(xì)節(jié)、隔震支座及隔震構(gòu)造細(xì)節(jié)；對(duì)多層與高層結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及底框抗震墻結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)做了詳細(xì)要求等。 隔標(biāo)與抗震規(guī)范的不同點(diǎn) 隔標(biāo)與抗規(guī)兩本規(guī)范對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，有以下不同點(diǎn)： （1）抗震性能目標(biāo)要求不同。抗規(guī)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)要求高于基本設(shè)防目標(biāo)（小震不壞、中震可修、大震不倒），隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)為“中震基本不壞，大震可修，巨震不倒”。 （2）設(shè)計(jì)方法不同�？挂�(guī)采用分步設(shè)計(jì)法，隔標(biāo)采用直接設(shè)計(jì)法。 （3）隔震層上部結(jié)構(gòu)地震作用大小不同�？拐鹨�(guī)范將減震系數(shù)倒換為烈度設(shè)計(jì)，按照小震設(shè)計(jì)，隔標(biāo)對(duì)上部結(jié)構(gòu)直接按照中震設(shè)計(jì)，中震設(shè)計(jì)，概念明確，與構(gòu)造要求一致，與國(guó)際接軌。 （4）隔標(biāo)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)采用性能化設(shè)計(jì)。區(qū)分關(guān)鍵構(gòu)件，普通豎向構(gòu)件、重要水平構(gòu)件及普通水平構(gòu)件，按不同的安全標(biāo)準(zhǔn)，有利于貫徹強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、裂而不倒等目標(biāo)。 （5）地震作用計(jì)算時(shí)的地震影響系數(shù)曲線不同�？拐鹨�(guī)范采用四段反應(yīng)譜，隔標(biāo)采用三段反應(yīng)譜。抗震規(guī)范的反應(yīng)譜第四段與隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)規(guī)律不符合。 （6）隔標(biāo)要求，在極罕遇地震作用下，對(duì)特殊設(shè)防類建筑尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)及隔震層變形驗(yàn)算。 （7）隔標(biāo)提出了對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段分析以CCQC復(fù)振型分解反應(yīng)譜法為主，以局部非線性時(shí)程分析為中震設(shè)計(jì)階段提供包絡(luò)補(bǔ)充。當(dāng)阻尼大于等于15%時(shí)，若不考慮復(fù)振型，已不合理，也不安全。 （8）隔標(biāo)取消了對(duì)于結(jié)構(gòu)高寬比的限值，直接按照隔震支座拉力小于1 Mpa控制。只要支座拉應(yīng)力小于1 Mpa ，結(jié)構(gòu)是安全的。 （9）對(duì)隔震層上部結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)的確定方法是不同的。抗震規(guī)范按照結(jié)構(gòu)體系、高度、烈度等確定結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)，隔標(biāo)是直接按照結(jié)構(gòu)體系及烈度確定抗震等級(jí)。 （10）隔標(biāo)在抗震規(guī)范支座的基礎(chǔ)上，新增彈性滑板隔震支座及摩擦擺隔震支座兩種支座類型，并對(duì)驗(yàn)算的相關(guān)限值做了不同的規(guī)定。 （11）隔標(biāo)新增了大跨結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及底框抗震墻結(jié)構(gòu)、核電廠建筑隔等的震設(shè)計(jì)；同時(shí)增加了既有建筑與歷史建筑隔震加固設(shè)計(jì)、村鎮(zhèn)低矮房屋簡(jiǎn)易隔震設(shè)計(jì)等。 隔標(biāo)與抗震規(guī)范的相同點(diǎn) 隔標(biāo)與抗規(guī)兩本規(guī)范對(duì)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，有以下相同點(diǎn)： （1）對(duì)隔震建筑的相關(guān)基本要求、隔震支座、隔震支座與上部結(jié)構(gòu)的連接及構(gòu)造等要求基本一致。 （2）對(duì)隔震層上部不論是小震設(shè)計(jì)還是按照中震設(shè)計(jì)，都要按照正常的抗震規(guī)范的相關(guān)要求進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整，比如強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎等調(diào)整。 （3）對(duì)隔震層的驗(yàn)算要求基本是一致的。均要求進(jìn)行隔震層抗風(fēng)驗(yàn)算、偏心率驗(yàn)算、重力荷載代表值作用下的長(zhǎng)期面壓驗(yàn)算、罕遇地震作用下支座的拉應(yīng)力及壓應(yīng)力驗(yàn)算、罕遇地震作用下支座水平位移驗(yàn)算等。 （4）對(duì)隔震支座性能試驗(yàn)內(nèi)容要求（豎向抗壓承載力、豎向抗拉能力、壓剪剛度、拉剪剛度、阻尼比、水平變位能力、相關(guān)性能試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)）等基本一致。 （5）對(duì)于隔震層下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求相同�？拐鹨�(guī)范和隔標(biāo)對(duì)隔震層下部結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行罕遇地震作用下構(gòu)件承載力的驗(yàn)算。 
