隔震支座的案例
【02】建筑結構隔震層隔震支座布置原則
簡析
布置原則
同一隔震層可采用不同型號的支座，應根據支座在罕遇地震下的性能發揮合理選擇型號，當采用不同型號支座時，隔震支座底面宜布置在相同標高位置上，便于施工；
當需采用錯層隔震時，相鄰隔震層的層間位移角不應大于1/1000；
當上部結構存在剪力墻時，需采用隔震層轉換層時，應當根據剪力墻位置合理設置隔震支座型號和數量；
隔震層支墩尺寸構造上應匹配隔震支座尺寸，一般疊層橡膠支座連接板尺寸較支座有效尺寸大于100mm，支墩大小較連接板尺寸大于100mm，可提離支座、大型號橡膠支座需根據產品深化設計；
隔震層支墩間宜居中布置拉梁，當采用柱頂隔震且隔震層層高較低，為不影響建筑功能，可優化獨立柱設計以滿足剛度等要求時可不設置拉梁；
當布置鉛芯隔震橡膠支座以滿足抗風要求而導致隔震能力下降較為明顯時，可在隔震層周邊對稱、分散布置抗風裝置，一般情況下，抗風裝置應保證在小震和風荷載作用下正常使用，在遭遇設防地震時脆性斷裂，不影響隔震層水平運動；
橡膠隔震支座在罕遇地震作用下拉應力一般不大于1.0MPa，須注意上海標準Ⅲ、IⅣ類土時不宜超過0.5MPa。
拓展·獨立柱設計
獨立柱按懸臂柱進行受力分析；
獨立柱的邊、角柱在罕遇地震作用下容易產生嚴重破壞，對獨立柱的角柱、邊柱內力取值考慮隔震支座受耦合地震效應的影響，乘以放大系數 1.20；
柱子截面尺寸，應滿足受力要求；
柱子截面尺寸需滿足擱置隔震支座的構造要求；
柱長細比宜接近 5；
柱子軸壓比宜小，使其具有較好的延性；
獨立柱抗震等級不小于二級。
展開 如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
最近有很多同學聯系我，問到如何數值模擬三維隔震支座。假期加個班，做個算例分析。
1. 包含的內容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計算過程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規范
（5）常用隔震支座的設計參數
2. 進階內容（需另付費，有需要可聯系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預計時間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預計時間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系
我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細參考《ANSYS結構分析單元與應用》。
展開 隔震支座在ANSYS中的批量建模方法 ￥100
<p>在如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座一文中，作者介紹了三維隔震支座的建模方法。然而，在實際工程中，為了達到隔震目標，隔震支座的數量會達到幾十個甚至上百個。因此，如何在ANSYS中對隔震支座進行批量建模是至關重要的。</p><p><br></p><p>1. 包含的內容</p><p>（1）說明文本</p><p>（2）三維隔震結構命令流文件（隔震支座批量建模）</p><p>（3）驗證過程excel文件</p><p><br></p><p><br></p><p>2. 解決的問題</p><p>（1）如何在ANSYS中對隔震支座進行批量建模？</p><p><br></p><p>3. 研究的依據</p><p>[1] 龔曙光, 謝桂蘭, 黃云清. ANSYS 參數化編程與命令手冊[M]. 機械工業出版社, 2009.</p><p><br></p><p>4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系</p><p>我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。</p><p>ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。
展開 ABAQUS橡膠支座仿真：有初始轉角的橡膠隔震支座水平力學性能研究
徐忠根，管興坡，張杰，鄧長根，陳榮毅
摘要：在采用橡膠隔震支座的大跨空間結構中，其支座的上下表面常常存在相對轉角，針對這一問題，從兩個方向對上下表面有相對轉角的橡膠隔震支座的水平力學性能進行了研究。在轉角為0.005rad、0.01rad和0.015rad的情況下，對橡膠隔震支座進行了水平力學性能試驗，試驗結果表明，支座水平剛度會隨轉角的增大而減小。然后，運用ABAQUS軟件進行了有限元模擬分析，對試驗結果和有限元結果進行對比驗證。最后，通過ABAQUS軟件對有初始轉角的橡膠隔震支座進行了參數分析。結果表明：有限元分析得到的水平剛度與試驗結果吻合較好，為參數分析提供了依據；有初始轉角的隔震支座的水平剛度與加載方向有關；初始轉角對疊層橡膠支座水平剛度的影響會隨著初始轉角、支座第一形狀系數和支座第二形狀系數的增大而增大；根據有限元結果給出了有初始轉角的橡膠隔震支座的水平剛度計算公式，可供設計人員參考使用。
展開 
abaqus模擬橡膠支座：鉛芯橡膠隔震支座精細化模擬分享
橡膠隔震支座具有提供豎向承載能力、彈性復位能力、良好的變形能力等特性進而在隔震建筑中廣泛使用。鉛芯橡膠隔震支座是在天然橡膠隔震支座中心或非中心部增加鉛芯一個或多個制作而成的具有良好耗能能力的隔震支座。剖面圖如圖所示。
為了更真實準確地反應荷載作用下支座內部的壓力分布，本文基于ABAQUS平臺對鉛芯橡膠隔震支座進行精細化分析。
（1）模型幾何信息如下表所示：
（2）材料本構橡膠采用超彈性模(Arruda-Boyce模型)，鋼材采用雙折線線模型，鉛芯采用理想彈塑性模型。封板、鋼板和連接板的彈性模量E=200GPa，泊松比取0.3。鉛芯彈性模量E=18GPa，泊松比取0.42。下圖為橡膠的本構選取示意圖。
（3）分析步設置：均采用靜力通用，其中Step1為面壓荷載，Step2為水平荷載加載。
（4）邊界條件及荷載：
支座下連接板固結、橡膠與鋼板和上下封板均采用Tie連接方式，
上連接板施加支座面壓和位移
。
（5）單元類型
由于橡膠為粘彈性材料，支座內部橡膠與鋼板建議開啟混合變形選項；選擇縮減積分可加快計算速度。
（6）本構正確性驗證：選取支座上表面中心點繪制荷載-位移圖如下圖所示。
如圖所示，滯回曲線呈明顯“旗幟”形。
（7）應力云圖和模擬動畫。
由于作者水平和時間有限，建模分析過程可能存在疏忽或有誤的地方還請批評指正！
文章來源：廣東省院結構安全顧問
展開 【01】各省份疊層橡膠隔震支座檢驗規則
<p class="ql-align-center"><strong>【各省份】疊層橡膠隔震支座檢驗規則</strong></p><p>------------------------------------------------------------------------</p><p>疊層橡膠隔震支座檢驗主要分為型式檢驗、出廠檢驗和見證檢驗（第三方檢驗），以下分析均以該分類為標準進行總結。注意在隔標GB/T 51408-2021、GB/T 20688.3-2006中將其分為型式檢驗和出廠檢驗，此處出廠檢驗即為其他規范的 見證檢驗。</p><p><strong>對各省份疊層橡膠隔震支座檢驗規則總結如下：</strong></p><p><strong>1. 型式檢驗有效期多少年？</strong></p><p><strong> GB/T 51408-2021指出檢驗報告有效期不得超過6年，JG/T 118-2018及部分規范指出“正常生產時，每4年應檢驗一次”。</strong></p><p><strong> </strong></p><p><strong>2. 見證檢驗是否需要根據建筑設防類別抽檢不同總數的產品？</strong></p><p><strong> GB/T51408-2</strong> <strong> 021、 GB/T 20688.3-2006、山西標準、深圳標準、西藏標準、新疆標準需要按照設防類別確定抽檢數量：特殊設防類（特別重要的建筑）、重點設防類（重要建筑），每種規格產品抽樣數量應為100%；標準設防類（一般建筑）產品抽樣數量不應少于總數的50%，有不合格的試件時，應100%檢測。</strong></p><p><br></p><p><strong>3. 見證檢驗每種規格型號需要抽取多少數量的產品？
展開 采用ABAQUS連接單元等效建筑隔震支座，實現二維、三維隔震分析。
采用ABAQUS連接單元等效建筑基礎隔震支座，實現結構二維、三維隔震分析。水平自由度可實現雙線性恢復力模型等，豎向自由度可實現彈簧恢復力模型、具有耗能能力的摩擦彈簧恢復力模型等。
建筑隔振(震)器-彈簧支座設計計算
簡述
隔震與消能減震是一種積極主動的結構設計理念，屬于結構控制范疇。除隔震與消能減震結構外，結構控制方法還有質量調諧減振（震)、王動控制減振（震）及混合控制減振（震)。
隔震是通過設置某種隔離裝置,使結構周期大大增加，并使其遠離地面運動的卓越周期，從而降低地震對結構的激勵作用。隔震按隔離裝置設置原理分為基底隔震、懸掛隔震兩大類型。目前基底隔震技術方法比較成熟，已經大范圍應用于實際工程，我國也已有專門的設計規程。由于要求基底隔震器承受上部建筑物的重力，一般基底隔震結構適用于水平剛度較大、高度相對較低的多層結構。設置隔離裝置后,結構系統的周期比原結構周期大大加長，地震作用可顯著降低。
圖 1隔振器垂向和橫向運動
消能減震結構是通過附加消能減震裝置與原結構組成一個新的結構系統，原結構和附加的消能減震裝置均為這一新結構系統的子結構。這一新結構系統的動力特性和消能能力與原結構相比有較大變化，附加的消能減震裝置使得原結構承受的地震作用顯著減小，從而達到控制結構地震反應的目的,減輕主結構的損傷程度。
目前使用最多的隔震結構如圖2所示。通過隔震構件，將下部結構與基礎柔軟連接。
圖 2隔震裝置示意
在隔震裝置中，隔震支座占有重要地位。通過將不同元件的功能進行組合,或選取不同的設計參數,可以得到多種多樣的隔震支座。
隔震支座要求有較大的豎向承載力與豎向剛度,以保證承受上部結構的自重;水平方向上則較為柔軟,以保證隔震支座的隔震效果,即應有使建筑物恢復到原位置的剛度,同時應注意保證水平方向有較大的變形能力，以充分發揮隔震效果。除了良好的力學性能，隔震支座還要有良好耐久性與穩定的質量,以保證能夠長期穩定地承的受荷載。為了確保隔震支座的性能正常發揮，應當重視隔震支座的后期維護工作,及時維護、更換。
展開 【JY】結構概念設計之（隔震概念設計）
二、橡膠隔震支座的源起
1969年南斯拉夫震災后重建，柏斯坦勞奇（Skopje）小學工程中首先使用了純橡膠隔震支座，這是現代最早的隔震建筑。
1975年，新西蘭學者Robinson通過在天然橡膠隔震支座中設置鉛芯的做法，研制出鉛芯橡膠隔震支座
，解決了天然橡膠隔震支座阻尼小、耗能能力差以及初始剛度過小的的問題，極大地推動了隔震技術的實用化進程。鉛芯橡膠隔震支座問世幾年后。于80年代初，在新西蘭建成的William Clayton辦公樓是世界上首個采用鉛芯橡膠隔震支座的隔震建筑，因而此建筑在隔震技術的發展史上具有里程碑意義。
新西蘭建成的William Clayton辦公樓
在國內，上個世紀80年代末到90年代初期，我國許多學者開始重視起隔震思路的必要性。在橡膠隔震元件研發上最具有代表性的兩位專家分別是：華中科技大學的唐家祥教授和廣州大學的周福霖院士。
唐家祥教授對橡膠支座隔震元件和體系進行了系統的理論、試驗和應用研究，并率先自主開發了橡膠支座產品。
1993年，編著出版了國內第一部建筑隔震專著《建筑結構基礎隔震》
。1995年，首次對橡膠支座的耐久性機理進行了試驗對比研究，提出了科學解釋。并對豎向隔震進行了系統研究，提出了一些有價值的成果。
同期，周福霖院士等對橡膠支座隔震技術在國內的應用進行了探索，特別是在工程應用和標準編制方面，對于推動我國隔震技術應用起了較大的積極作用，并指導建成國內第一家專業的橡膠隔震支座生產廠家（汕頭和泰隔震器材有限公司）。1995~1997年，作了橡膠支座隔震框架的振動臺試驗和大量的常用的橡膠隔震支座的性能試驗研究。1997年，
周福霖院士編著出版了《工程結構減震控制》一書
。
展開 土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析
關于橡膠支座模型及橡膠支座參數詳解，可參看：
【JY】橡膠支座精細化模擬與有限元分析注意要點
4 模型建立及支座參數
4.1工程概況
本工程為某辦公樓，地面以上10層(含隔震層)，標準層層高3.6m，采用現澆鋼筋混凝土框架剪力墻結構形式并對采取隔震措施，主次梁和板的混凝土強度為C30，柱和剪力墻的混凝土強度為C45，考慮土—結構動力相互作用，樁-土-隔震結構耦合有限元模型見圖4-1。
圖4-1 樁-土-結構耦合有限元模型
圖4-2 整體結構有限元模型
4.2隔震支座選取
本文采用的隔震支座的相關參數如下圖4-3所示。
圖4-3 隔震支座參數
為驗證隔震支座所用本構模型的模擬值與理論值是否吻合，詳情可看：
【JY】JYLRB插件：一鍵生成ABAQUS橡膠支座模型
對隔震支座進行局部有限元分析，劃分網格后的隔震支座如下圖4-4所示。
圖4-4 隔震支座網格劃分
4.3地震波選取
本文分兩組工況進行計算，工況一：天然波EL-Centro（0.4g），工況二：不同Tg(0.25s-0.9s)的人工波（0.22g），共10條人工波計算。圖4-5至圖4-7分別給出所輸入人工波的地震動加速度反應譜、速度反應譜及三聯反應譜曲線。
圖4-5 人工波加速度反應譜
圖4-6人工波速度譜
圖4-7人工波三聯譜
5 隔震結構結果分析
5.1結構動力特性分析
隔震結構的動力特性如下表所示，一階周期為1.40924s。結構的前六階模態振型如下圖5-1中各圖所示。
展開 【劃重點與簡析】建筑隔震設計標準（GB/T 51408-2021）
6.3.18 剪力墻隔震結構應當注意在設置隔震層時，抗震墻和開洞抗震墻下應設置轉換梁，需注意相關構造要求。
6.3.20-2 上部結構底層不應采用偏心支撐，宜采用屈曲約束支撐（BRB）或中心支撐 。隔震結構抗震計算時，鋼框架一支撐結構的框架部分按剛度分配計算得到的地震層剪力應乘以調整系數，達到不小于上部結構底部總地震剪力的25%和框架部分計算最大層剪力1.8倍二者的較小值。（6.3.22）
7.1.2 大跨屋蓋建筑中的隔震支座宜采用隔震橡膠支座、摩擦擺隔震支座或彈性滑板支座。采用其他隔震支座時，應進行專門研究 。
7.1.3 大跨屋蓋結構應考慮結構溫度變形引起的隔震支座和隔震層各裝置的變形。地震效應應進行三向地震輸入的時程分析（7.1.4）。地震作用的荷載效應組合應計入環境溫度的影響，溫度作用的荷載組合分項系數可取 0.4。（7.3.3）
9 核電廠建筑相關要求較普通結構要求更高，主要在支座性能檢測、支座驗算限值、地震作用效用（三向）、隔震縫寬度取值、上部結構層間位移角、地震監測與預警等方面。
10 加固結構上部結構抗震措施，根據底部剪力比及相應地震烈度確定。詳見加固規范。
展開 
隔震結構直接分析設計方法初探
剪切變形趨勢與前面的結論基本相同，不同有效直徑的隔震支座協調作用，只有有效直徑最小的支座基本滿足100%剪切剛度等效，支座有效直徑越大，等效誤差越大。
結論與展望：
本文對隔震結構進行了設防地震作用下的非線性時程分析，主要考察了鉛芯隔震支座的剪切變形情況。可以看出，不同隔震支座以及不同位置的相同隔震支座的變形是有差異的。根據相同的剪切變形進行等效，會產生一定的誤差，從而影響隔震設計的結果。
《建筑隔震設計標準》（征求意見稿）第4.2.2條及第4.6.4條對隔震支座水平剛度和阻尼的等效都提到了按滯回曲線確定參數，考慮了不同支座和地震烈度對隔震結構影響的差異，基本去掉了按100%剪切變形下的等效方式（采用底部剪力法除外），無疑提高了隔震設計的準確性。
提高隔震設計準確性最根本的方法是避免采用等效方式，而是采用基于非線性分析的隔震結構直接分析設計法。SAUSG-PI就是基于這個思路開發的一款隔震結構設計專用軟件，同時提供“抗規”的“水平向減震系數法”和“隔標”的“直接分析設計方法”，可基于非線性分析結果，提供隔震結構的內力、配筋和隔震層設計功能。
來源：SAUSAGE非線性
展開 基于Abaqus的建筑結構隔震分析 附ABAQUS建筑結構分析應用下載
另一方面，采用隔震方法減小地震能量的輸入，則可以降低結構整體在地震作用下的破壞，但由于隔震通常不適用于高層結構[2]，在一般多層中采用又會大幅提高成本，且相關規范不夠完善，因此在國內應用不多。
隔震結構的設計中，規范要求隔震結構相對于非隔震結構的底部剪力減小50%，則可以將結構的設防烈度降低一度進行常規設計[3]。因此，隔震設計的關鍵是增加隔震支座后結構的底部剪力。
本文采用Abaqus，通過時程分析的方法，對上述隔震結構的常規設計方法進行研究。算例的時程分析結果顯示，在大震作用下，隔震結構的性能與小震彈性設計會存在明顯差異，從而揭示了這一方法的局限性。
結構模型與小震設計
結構模型如圖1所示，其中圖1b增加了隔震層，采用隔震橡膠支座HDR400[4]，橡膠層厚度75mm，豎向剛度K=2050000KN/m，水平等效剛度Kh=1080KN/mmm。屈服前剛度4030KN/m，屈服后剛度730KN/m，屈服剪力32KN。
展開 【04】入門彈性滑板支座（ESB）產品、原理與設計（第2篇）--不同軟件的模擬方式
彈性滑板隔震支座在不同軟件中的模擬
彈性滑板支座關鍵設計參數：豎向剛度、水平初始剛度、動摩擦系數
ETABS
注意事項：
U1方向默認為非線性屬性，為一個GAP單元，只受壓不受拉。
阻尼系數r由下式計算所得，其中C1為結構阻尼比，k1為隔震支座豎向剛度，m為重力荷載下隔震支座的軸力W/g，阻尼系數可以模擬在豎向提供一定阻尼力，耗散部分高頻成分。若簡化計算，可填一個較小值。
慢摩擦系數為靜摩擦系數（零速度時的摩擦系數），快摩擦系數為動摩擦系數（高速時的摩擦系數），動摩擦系數與速率參數相關。為簡化分析，靜摩擦系數和動摩擦系數取值相同，此時速率參數將失效。
當為彈性滑板支座時，凈擺半徑取值為0。
SAUSAGE
PKPM
YJK
備注：線性屬性用于線性工況，如模態分析、反應譜分析、線性靜力分析等，線性屬性對周期有影響，進而影響阻尼力。YJK和PKPM針對隔震支座的有效剛度有三種方法：1. 選擇手動輸入（采用輸入的等效線性屬性）、2. 反應譜迭代確定、3. 自動采用彈性時程計算結果。
彈性滑板隔震支座在分析時的注意事項
分析時，須先對結構施加重力荷載作為初始重力工況，再開展時程分析，因為彈性滑板支座的受力性能與豎向荷載相關性較大；
對需要考慮豎向地震的結構需要重視其影響；
于彈性滑板支座，橡膠支座部及滑移材料的壓應力限值均應滿足表4.6.3的規定；
彈性滑板支座在地震作用下水平位移不應大于其產品水平極限位移的 0.75倍。特殊設防類結構，極罕遇地震作用下，彈性滑板支座在地震作用下水平位移不應大于其產品水平極限位移；
彈性滑板支座無水平恢復力，需與橡膠支座組合使用。
展開 “新世界七大奇跡”榜首的北京大興國際機場背后的黑科技有哪些？
為了機場安全，北京大興國際機場采用了層間隔震技術，這項技術目前是國內首創。層間隔震技術就是在航站樓首層板下，設置了隔震支座，將航站樓首層和地下一層完全隔開，既隔震又不影響地下層的使用。
所謂隔震，簡單地說就是在上部結構和地面之間，設置一層柔軟的隔震層，減少地面運動向上部結構傳遞，使上部結構的地震反應大幅降低，從而實現“隔離”地震。通常隔震結構的地震反應僅有非隔震結構的1/4至1/8，因而可以極大提高建筑的抗震性能。
一般隔震層由若干個隔震支座組成，而隔震支座則是由橡膠和鋼板相互疊加粘結而成，這樣既保證了隔震支座的剛度，又使其具有良好的柔韌性。
北京大興國際機場設計成輻射狀，跨度大，結構非常復雜，作為重要的生命線工程，它的抗震設防要求是在遭遇地震影響時，不但要確保航站樓結構完好，還要保證儀器設備正常運轉和人員安全，并在災后發揮應急救援作用，如果采用傳統抗震設計恐怕難以實現設防目標。
采用隔震技術能使得它的結構安全性大大提高，同時也有效解決了其與地鐵、城鐵等軌道交通對接時的振動問題。
在北京大興國際機場項目中，航站樓核心區地下一層柱頂處設置成了隔震層，隔震裝置采用了鉛芯橡膠隔震支座、普通橡膠隔震支座、滑移隔震橡膠支座和粘滯阻尼器等，整個航站樓總共使用了1320套隔震裝置，其中直徑為1200毫米、1300毫米、1500毫米橡膠隔震支座的數量分別為785個、66個和217個；直徑為600毫米、1500毫米不銹鋼滑板支座的數量分別為38個和70個；粘滯阻尼器總共144條。
從使用的隔震彈性滑板支座來看，無論是體量還是單個支座的噸位都創下國內之最，刷新了此前昆明北京新機場保持的紀錄。建成后的北京新機場航站樓，將成為全球最大的單體隔震建筑，抗震設防烈度達8度。
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