1.1 工程名称：剑川县金华镇第一完小建设项目——综合楼1.2 建设地点：云南省大理白族自治州剑川县金华镇1.3 设计单位：大理州设计院有限公司
1.4 工程概况：剑川县金华镇第一完小建设项目——综合楼，位于大理州剑川县金华镇第一完小校园内，建筑面积3595.46㎡，平面尺寸67.20x15.00m，长宽比=4.48；建筑高度19.20m(四层），高宽比=1.28，项目效果图如图1所示。采用钢筋混凝土框架结构体系，安全等级一级。
1.5 抗震设防信息：抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度峰值为0.3g，设计地震分组第三组，Ⅲ类场地，场地特征周期0.65s。根据地勘报告及边坡计算依据，本项目考虑近场1.25的放大。
1.6 隔震技术应用信息：本项目处于高烈度区，根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223－2008，学校属于重点设防类建筑。依据《建筑工程抗震管理条例》（国务院令第744号）的相关规定，需要采用隔减震等技术。本工程采用隔震设计，支座为叠层橡胶隔震支座，建立PKPM一体化模型如图2所示。
1.7 分析软件：本项目采用PKPMV1.5.1版软件设计，ETABS软件做罕遇地震弹塑性时程分析补充。
本工程隔震设计所依据的主要规范、图集如下：1) 《工程结构通用规范》GB55001-2021；2) 《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021；
3) 《建设工程抗震管理条例》（国令第744号）；
4) 《钢结构设计标准》GB 50017-2017；
5) 《建筑抗震设防分类标准》GB50223－2008；
6) 《建筑结构荷载规范》GB50009－2012；
7) 《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068－2018；
8) 《建筑抗震设计规范》GB 50011－2010（2016版）；
9) 《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126：2001；
10) 《混凝土结构设计规范》GB50010－2010（2015版）；
11) 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010；
12) 《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011；
13) 《建筑结构隔震构造详图》03SG610－1；
14) 《建筑工程叠层橡胶隔震支座性能要求和检验标准》DBJ53/T-47-2020；
15) 《建筑工程叠层橡胶隔震支座施工及验收标准》DBJ53/T-48-2020；
16) 《建筑隔震工程专用标识技术规程》DB53/T-70-2015；
17) 《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021；
18) 《建筑隔震构造详图》滇20G9-1；
19) 委托方提供的有关资料和图纸。
3.1 工程地质条件本工程依据《剑川县金华镇第一完小建设项目——综合楼岩土工程详细勘察报告》进行基础设计，具体地勘信息本文略，建筑基础为柱下条形基础，持力层为深搅加芯复合地基，承载力特征值按ak=140kpa，基础埋深±0.00以下3.30m。3.2 建筑设计基本条件
本工程主要建筑设计基本信息如下表1：
3.3 结构平面布置外轮廓形状基本为矩形，平面布置相对均匀规则，结构平面布置见下表2：
3.4 楼（屋）面荷载楼、屋面活载结合业主相关要求及《工程结构通用规范》GB 55001-2021第4.2.3条规定，取值如下表3。上部建筑部分：玻璃门窗荷载按1.5kN/m2计算；隔墙按蒸压加气砖砌块荷载按8kN/m3计算，两侧20mm厚混合砂浆另算；最终墙体线荷载按2.5kN/m2计算。
3.5 风荷载根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012），50年一遇基本风压为W0=0.45 KN/m2，用于位移控制；用于舒适度控制取10年重现期风压。建筑物地面粗糙度类别为B类。体型系数参照《建筑结构荷载规范》表8.3.1风荷载体型系数，矩形平面风荷载体型系数取1.3。3.6 地震作用
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）及勘察报告，本工程抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度0.30g，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅲ类，场地特征周期Tg=0.65s，计算罕遇地震作用时场地特征周期Tg=0.70s。根据《建筑隔震设计标准》4.1.4条，本工程距发震断裂约1.5km，地震动参数计入近场影响，乘以增大系数1.25，具体地震动参数如下表4：
4.1 隔震设计应用流程本项目采用PKPM软件将上下部结构整体建模直接分析设计，并顺接基础进行设计，流程如下图3所示。建立了隔震模型后，需对隔震分析信息进行定义，布置隔震支座，并生成设防地震下非隔震与隔震模型，罕遇地震下的隔震模型。
在PKPM软件中定义隔震结构设计方法为“直接设计法”，底部剪力比由设防地震下隔震模型与非隔震模型计算比值确定。高度小于60m，依据《新隔标》4.1.3-2、3条，可采用复振型分解反应谱法（CCQC）结合迭代计算的方法进行隔震结构的设计工作。
CCQC方法考虑隔震层部分支座的非线性属性，隔震层的等效刚度和等效阻尼比由软件基于反应谱结果多次自动迭代确定。
4.2 隔震结构性能目标根据《隔标》第4.4.6条，需为隔震建筑进行构件性能目标的分类。参照该4.4.6条的条文说明，同时对该结构的体系等信息进行综合考量后，本项目在设防地震和罕遇地震作用下的隔震目标和性能目标如表5：
根据《隔标》第4.7.2条，隔震区域构件（对于该结构为上、下支墩）应进行罕遇地震下的承载力验算，需满足抗弯不屈、抗剪弹性的要求，同时考虑隔震支座大变形带来的附加弯矩作用。PKPM已内置隔震区域构件指定与大震承载力验算和配筋的功能，同时可以按照《隔标》附录C考虑支座的附加弯矩作用。隔震区域的也可采用复振型分解反应谱法结合迭代刚度和阻尼的方法来初步计算大震受力并进行配筋。出于安全考量，后续进行罕遇地震弹塑性时程分析的时候还需对隔震区域构件的性能状态进行特别验算评估。
4.3 隔震支座选型与布置本工程采用的橡胶隔震支座，该结构共使用了40个支座(其中包含1套双支座)，各类型支座数量及力学性能详见表6和表7。隔震结构屈重比（25×106）/74260=0.036：
隔震支座的布置位置详见下图4：
4.4 设防地震水准分析4.4.1 偏心率隔震结构的偏心率是隔震层设计中的一个重要指标，根据《隔标》第4.6.2-4条，隔震层刚度中心与质量中心宜重合，设防烈度地震作用下偏心率不宜大于3%。
本报告在进行隔震层设计时，也对隔震系统的偏心率进行了计算，计算结果为：X方向0.60%，Y方向1.36%，详见下表8：
4.4.2 隔震支座重力荷载代表值作用下压应力荷载组合为：1.0恒载+0.5活载，各个支座压应力见表9，由表可知，橡胶支座压应力最大值为-5.77MPa，出现在第23号支座LNR800-Ⅱ，乙类建筑压应力限值为12MPa，支座有足够的安全储备。
4.4.3 隔震层抗风承载力验算根据《隔标》第4.6.8条，由隔震层抗风装置和隔震支座屈服力设计值共同构成的隔震层抗风承载力设计值应不小于风荷载作用下隔震层水平剪力标准值的1.4倍。隔震层必须具备足够的屈服前刚度和屈服承载力，以满足风荷载和微振动的要求。
，即1.4×1625=2275kN ＜106*25=2650kN （各铅芯支座的屈服力之和），满足要求。
4.4.4 隔震层水平抗恢复力特性隔震层必需具备足够的屈服前刚度，以满足风荷载和微振动的要求。将铅芯橡胶支座水平刚度简化为双线性力学模型、天然橡胶支座的水平刚度简化为线性力学模型，隔震层的水平恢复力特性由铅芯橡胶支座和天然橡胶支座共同组成。隔震支座的弹性恢复力验算：
F=∑Vi≥1.2VRW
式中：Vi--支座在罕遇地震作用下产生的最大剪力（1≤i≤39）
即有：支座弹性恢复力F=∑Vi=18663KN；=3180KN，F>；隔震支座弹性恢复力满足要求。4.4.5 反应谱迭代分析应《隔标》第4.2.2-1条要求，隔震结构的自振周期应根据不同地震作用烈度下的支座水平位移确定，可采用振型分解反应谱法结合迭代计算确定。同时根据规范条文说明4.3.2条，《隔标》中采用的振型分解反应谱法默认是基于考虑阻尼矩阵的复振型分解反应谱法，以保证隔震层大阻尼比情况下计算结果的准确性。现使用PKPM软件提供的基于复振型分解反应谱法进行自动迭代计算的功能，计算出隔震前与隔震后结构的自振周期在表11中给出。此外，《叠层橡胶支座隔震技术规程》规定：隔震房屋两个方向的基本周期相差不宜超过较小值的30%。
由表11可知，采用隔震技术后，结构的周期明显延长，且满足相关规定要求。
基于复振型分解反应谱法结合迭代计算得出的设防地震下楼层剪力与隔震前结构进行对比，如下表12，基于隔震后/前结构的底部剪力比进而确定上部结构的抗震措施。
由表12分析得到隔震层以上结构隔震前后，结构底部剪力比值的最大值为0.29，据《隔标》第6.1.3-2条，隔震后结构与隔震前结构底部剪力比不大于0.5时，上部结构可按设防烈度降低1度确定抗震措施。因此，上部结构的抗震等级由一级降为二级。4.4.6 上部结构变形验算《隔标》4.5.1规定，上部结构在设防地震作用下的结构楼层最大弹性层间位移角按钢筋混凝土框架结构体系应满足1/400的要求。软件后处理文本结果中可以默认显示不同工况下的结构楼层位移指标统计结果，需要注意根据不同位置规范上层间位移角的要求，可以人为调整“位移比和位移角规范限值”。本项目提取变形结果如下表13：
4.5 罕遇地震水准分析将ETABS和PKPM非隔震模型计算得到的质量和周期进行对比，结果如表14、表15所示。表中差值为：（|ETABS-PKPM|/PKPM）×100%。特别地，因为目前仅PKPM软件提供了《隔标》规定的复振型分解反应谱法自动迭代计算的功能，ETABS软件中还未增加此功能。此处对比模型时为了向下兼顾ETABS软件，将PKPM中的分析方法选择为实振型分解法（CQC），等效刚度和阻尼设置为100%变形值，以便与ETABS分析设置保持一致，因而隔震后结构的较复振型反应谱迭代的结果有所偏差，该调整仅作对比模型转换的差异用。
注：周期对比时采用100%剪应变时等效线性刚度。由表14可知，两软件隔震前/后模型的质量非常接近。由表15可知，两软件隔震前/后模型的主要周期都非常接近。综上所述，用于本工程隔震分析计算的ETABS模型与PKPM模型是一致的
4.5.1 地震动选取
根据《隔标》4.1.3条，每条地震加速度时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱计算结果的65%，多条时程计算的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。同时为了确保地震波选择的严谨性，参照《建筑抗震设计规范（GB50011-2016）》第5.1.2条规定：采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
本工程选取了实际5条强震记录和2条人工模拟加速度时程，7条时程主要信息如表16。
4.5.2 上部结构弹塑性层间位移角根据《隔标》4.5.2条规定，罕遇地震下的上部结构弹塑性层间位移角在钢筋混凝土框架结构体系下须满足1/100的要求。具体验算结果如下表17所示，可以看出，满足《隔标》限值要求。
4.5.3 隔震支座位移罕遇地震下隔震层水平位移计算采用的荷载组合：1.0×恒荷载＋0.5×活荷载＋1.0×水平地震；其荷载组合为：1.0D+0.5L+1.0Fek。得到罕遇地震下各个支座最大水平位移，详见表18。
由表18可知，隔震层最大水平位移346mm，小于0.55D=440mm（D为最小隔震支座直径，本工程采用隔震支座最小直径为800mm）及3Tr≥441mm（Tr为最小隔震支座的橡胶层总厚度）中的较小值，满足要求。考虑边支座扭转系数1.15，1.15×346=398mm，边支座直径为800mm,398mm<min（0.55d，3tr）=440mm,同时，x、y向支座位移平均值扭转位移比均小于0.05，满足要求。< font="">隔震沟取值为450mm。根据《隔标》第5.4.1条规定：上部结构与周围固定物之间应设置完全贯通的竖向隔离缝以避免罕遇地震作用下可能的阻挡和碰撞，隔离缝宽度不应小于隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移的1.2倍且不应小于300mm。对相邻隔震结构之间的隔离缝，缝宽取最大水平位移值之和，且不应小于600mm。对于相邻的高层隔震建筑，考虑到地震时上部结构顶部位移会大于隔震层处位移，因此隔震缝要留出罕遇地震时隔震缝的宽度加上防震缝的宽度。上部结构和下部结构之间，应设置完全贯通的水平隔离缝，缝高可取50mm，并用柔性材料填充；当设置水平隔离缝确有困难时，应设置可靠的水平滑移垫层。
隔震构造措施的具体做法参考图集《楼地面变形缝》04J312和《建筑结构隔震构造详图》03SG610-1。
4.5.4 隔震支座拉压应力
根据《抗规》12.2.4条规定及《隔标》第6.2.1条规定：隔震橡胶支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于1.0MPa，乙类建筑压应力不应大于25MPa。
隔震支座拉应力验算采用的荷载组合：1.0×恒荷载-1.0×水平地震－0.5×竖向地震，
隔震支座压应力验算采用的荷载组合：1.0×恒荷载+0.5×活荷载+1.0×水平地震+0.4×竖向地震，得到罕遇地震下各个支座承受的最大拉应力和压应力，具体支座拉压应力结果详见表19。
由表19知，在罕遇地震作用下，支座最大拉应力0.75MPa，出现在7号支座LNR800-Ⅱ, 小于限值1MPa;支座最大压应力-8.47MPa，出现在26号支座LRB800-Ⅱ，小于限值25MPa；隔震支座拉压应力满足规范要求。
5.1 隔震支座的上下联结本隔震支座的上下联结板与上下结构分别采用螺栓连接，该螺栓应该采用可拆换性的外插入螺栓联接方案，参见下图5。所有联结螺栓或锚固钢筋，均按罕遇地震作用下产生的水平剪力、弯矩和可能出现的拉力进行强度验算。
5.2 管线处理穿越隔震层的管线及其处理方案，参见图6。（1）电线：在隔震层处留足多余的长度。
（2）上水管、消防管、下水管：穿越隔震层处设置柔性段，采用立管的方式；柔性段的类型、材料根据管道的用途由单体设计确定，应能保证发生规定的位移，当管道穿越隔震支座标高时，应保证管道及附件与结构的最小距离不小于400mm，分别固定于上部结构及基础的管道之间必须保持不小于400mm 的距离，当管道有法兰、阀件、支吊架等附属物时，间距按附属物外边缘计算。
（3）热水管、燃气管：可参考（2）中管道的做法。
（4）避雷线：当利用结构钢筋作避雷线时，应在隔震支座的上下连接板之间用铜丝联接，当专设避雷线时，应在隔震层处留足多余的长度。
隔震设计中的构造处理也是影响隔震效果中的非常重要因素，设计师应加强理解与认识，此次篇幅原因简略，具体请参看相应的构造处理图集。
本文主要基于剑川县金华镇第一完小建设项目——综合楼隔震单体工程，分享了项目的基本信息、设计依据、上部结构初步设计条件、隔震设防水平及罕遇地震水准相应设计、隔震层连接构造等内容，希望在以后的隔震设计项目中给大家起到参考作用。
大理州设计院有限公司，前身为大理州建筑设计院，成立于1958年，于2021年4月改制为国有企业后，划转为大理州建设投资(集团)有限公司下属子公司。同年7月，大理州建筑设计院、大理州城乡规划设计研究院、兴大工程勘察设计有限公司整合重组为大理州设计院有限公司。当前，公司下设建筑工程设计一所、审图中心、总工办、工程检测公司等十余部门的综合性企业，拥有员工219人，专业技术人员192人，其中正高级工程师3人，副高级工程师73人，工程师60人，各类注册师59人。大理州设计院有限公司立足大理州面向全省，业务精良、成绩裴然。建院66年来开展了上千项工程设计咨询项目，创作出了一大批反映时代特征、民族风格和地方特色的建筑设计作品，多项规划设计和工程咨询成果在国家和省、州行业评比中获奖，并得到社会各界的一致好评，赢得了良好的社会信誉。改制后，公司励精图治，面向未来，优质服务，强化管理和技术创新以人为本，坚守初心，坚守初心，致力于打造大理州及滇西地区极具影响力的以规划、设计、勘察、咨询、检测为主，面向全过程项目管理和技术支撑的科技型企业。
供稿丨胡亚华、陈敏（大理州设计院有限公司）审稿丨刘孝国、黄怡萍、李斌编辑丨王蕊 责编丨张跃飞
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