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微信扫一扫第一章 隔震结构设计流程
采用《建筑抗震设计规范》进行隔震结构设计时流程如下图所示。此流程主要针对采用“水平向减震系数法”设计的基底隔震或地下室顶板隔震结构。
设计流程总体上可以分为三部分。第一部分根据工程情况和已有经验确定采用隔震设计后的减震目标，确定目标水平向减震系数。根据经验确定“降度”后的上部结构结构布置。
第二部分的主要目标是确定隔震支座的选型和布置。首先根据上部结构荷载确定隔震支座的初步尺寸，并按经验和规范要求的原则进行布置。通过对隔震模型和非隔震模型的计算对比获得水平向减震系数，通过罕遇地震下的弹塑性时程分析获得支座的最大变形和应力，以及上部结构的变形情况和损伤情况，如不满足已确定的减震目标和有关标准规范要求则调整支座选型和布置。如果反复调整支座选型和布置仍不能满足初始设定目标，则返回第一部分，调整减震目标和上部结构布置。
第三部分是根据已确定的水平向减震系数进行上部结构的承载力计算，对下部结构进行设防地震和罕遇地震的验算，对地基基础进行设计计算。
第二章 框架结构隔震设计案例
第一节 工程概况
某新建人员密集公共建筑，抗震设防类别为重点设防类（乙类）。所在场地抗震设防烈度为8.5度，设计基本地震动加速度为0.3g，设计地震分组为第三组，场地类别为II类，场地土特征周期为0.45s。
根据《住房城乡建设部关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见（暂行）》的要求，本工程属于“八度半”地区“乙类”建筑，采用基础隔震设计。
建筑总高度为18.6m，建筑投影平面尺寸为48.0mÍ23.3m的矩形。地上5层，首层层高4.2m，其余各层层高3.6m。隔震层总高度为2.1m。
隔震层以上采用钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸为8.5mÍ6.85m。结构模型见图如下图所示。
图 隔震框架结构模型
第二节 设计依据
1. 《建筑抗震设防分类标准》（GB50223－2008）
2. 《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068－2018）
3. 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2012）
4. 《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2010（2016修订版））
5. 《叠层橡胶支座隔震技术规程》（CECS126：2001）
6. 《橡胶支座 第3部分：建筑隔震橡胶支座》（GB 20688.3－2006）
7. 《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010（2015修订版））
8. 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）
9. 《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）
10. 《建筑结构隔震构造详图》（03SG610－1）
第三节 选定隔震设计目标
一、 隔震层位置确定
本工程无地下室，采用基础隔震的方式。在结构底部设置单独隔震层，层高2.1m。
二、 确定目标减震系数
采用传统的抗震设计难以满足建筑的功能需求，经过论证，采用隔震设计不仅能更好地满足建筑功能的需求，同时能够提高结构的抗震安全性。
根据经验，选择隔震后结构的水平地震作用降低一度，按照七度半确定。根据“抗规”第12.2.5条的要求及条文说明，目标水平向减震系数应在0.27-0.40之间。
关于隔震层以上结构的抗震措施，“抗规”第12.2.7-2条规定，水平向减震系数不大于0.4时，可适当降低对非隔震建筑的要求，但烈度降低不得超过1度。本工程为八度（0.3g）设防的乙类建筑，按9度确定抗震措施，根据 “抗规”第12.2.7条文说明的表8，确定按八度（0.2g）设防确定抗震措施。根据“抗规”表6.1.2，确定框架的抗震等级为二级。
第四节 上部结构布置
按减震后的设防烈度7度半，根据设计经验选择上部结构主要框架梁、框架柱构件尺寸如下表。
在PMCAD中完成隔震层以上结构的建模如下图。注意使用PKPM-GZ模块需从下图中所示隔震设计入口进入程序。
表1 上部结构主要构件尺寸
层号 | 框架柱(mm) | 框架梁(mm) | ||
角柱、边柱 | 中柱 | 横向 | 纵向 | |
1-4层 | 600Í600 | 600Í550 | 300Í700 | 300Í600 |
5-6 | 600Í550 | 600Í550 | 300Í700 | 300Í600 |
图 隔震层以上结构模型
进入SATWE按隔震后烈度确定参数设置如下图。初步试算阶段，水平地震影响系数最大值偏于保守地仍取七度（0.15g）设防的多遇地震影响系数最大值。
图 上部结构试算时的参数设置
隔震结构的周期折减系数如何选取是一个有待进一步研究确认的问题，这里偏保守地按抗震设计的框架结构取为0.7。
执行计算后在后处理的指标汇总选项中查看主要计算指标如下表，从中可见主要指标均符合现行抗规要求，从构件超配筋信息中可以看出所有构件验算均不超限。
指标项 | 汇总信息 | |
总质量(t) | 6685.92 | |
质量比 | 1.09 < [1.5] (3层 1塔) | |
最小刚度比1 | X向 | 1.00 >= [1.00] (6层 1塔) |
Y向 | 1.00 >= [1.00] (6层 1塔) | |
最小楼层受剪承载力比值 | X向 | 0.96 > [0.80] (1层 1塔) |
Y向 | 0.98 > [0.80] (1层 1塔) | |
结构自振周期(s) | T1 = 0.8560(X) | |
T2 = 0.7947(Y) | ||
T3 = 0.6797(T) | ||
有效质量系数 | X向 | 100.00% > [90%] |
Y向 | 100.00% > [90%] | |
最小剪重比 | X向 | 7.93% > [2.40%] (1层 1塔) |
Y向 | 8.72% > [2.40%] (1层 1塔) | |
最大层间位移角 | X向 | 1/564 < [1/550] (2层 1塔) |
Y向 | 1/672 < [1/550] (2层 1塔) | |
最大位移比 | X向 | 1.08 < [1.50] (4层 1塔) |
Y向 | 1.16 < [1.50] (4层 1塔) | |
最大层间位移比 | X向 | 1.14 < [1.50] (5层 1塔) |
Y向 | 1.23 < [1.50] (6层 1塔) | |
刚重比 | X向 | 42.21 > [10] (2层 1塔) |
Y向 | 49.21 > [10] (1层 1塔) | |
首层柱最大轴压比 | 0.41 < [0.75] | |
第五节 隔震层布置和建模
一、 隔震计算整体模型的建立
为了便于获取隔震支座上、下支墩的内力和进行配筋计算，将隔震层分三个标准层建模：上支墩和梁板层、隔震支座层、下支墩层。隔震层总高度为2.1m，其中下支墩高700mm，橡胶支座高400mm，上支墩和梁板层高1000mm。
隔震层最大梁高800mm，楼板厚度160mm，上支墩尺寸为900Í900mm。
在已经建立的上部结构模型中组装上述三层，得到隔震计算整体模型如图。
图 上部结隔震计算整体模型
三、 隔震支座的选型
目前国内建筑隔震设计中应用最多的是橡胶支座。本工程采用铅芯橡胶支座和天然橡胶支座组合的方案。
橡胶支座尺寸的选型可以根据布置支座处重力荷载代表值下的轴力和压应力限值进行估算。“抗规”中有关规定如下。
首先做一个简单估算。本工程属于乙类建筑，长期面压的限值一般应为12MPa。隔震层上支墩在重力荷载代表值下的最大轴力为2888KN。初步估算可以取用直径600mm的橡胶支座，估算有效面积2827.0cm2，此时长期面压估算为10.2Mpa。
除了长期面压的要求以外，隔震支座的选型和布置尚需满足预期的减震目标、隔震层偏心率的要求、罕遇地震下的变形和应力要求。
下面使用PKPM-GZ程序快速选择满足目标减震系数和偏心率要求的支座尺寸。
进入前处理特殊柱中的“隔震支座柱”定义界面，选择自动布置按钮。
图 隔震支座布置
下面按照以下流程操作：
（1）：建立“备选支座分组”
（2）：在需要布置支座的位置指定备选支座组
（3）：设置目标减震系数等计算参数
（4）：计算及结果查看
第一步，建立“备选支座分组”。
“备选支座分组”即支座的选择范围。点击“增加类型”按钮，弹出隔震支座产品库，在其中选择一个或多个支座类型，即建立了一个支座组。
图 隔震支座产品库
第二步，布置支座分组。
在每个需要布置支座的位置指定“备选支座分组”。对于定义了这种“分组”的位置，此属性的含义就是此位置的隔震支座从指定分组中选择。
通常将铅芯橡胶支座布置在隔震外围，天然橡胶支座布置在隔震层内部。黑框内部的位置指定了天然橡胶支座分组ICOM2，黑框外部的位置指定了铅芯橡胶支座分组ICOM1。
图 隔震支座分组布置图
第三步，设置支座选择的控制参数。
程序在自动选择支座时主要有三个约束条件： 1支座长期面压的要求；2目标减震系数；3隔震层的偏心率。
长期面压的要求程序自动根据建筑设防类别和“抗规”表12.2.3条的要求确定，无需用户指定。目标减震系数根据本章第三节确定的减震目标指定为0.35，容差0.05，即希望最终的减震系数在0.30-0.40之间。隔震层的偏心率按照“抗规”要求可以指定为0.03。为了更准确的估算减震系数，需用户指定相应非隔震结构的基本周期，对于本工程指定为0.85s。
第四步，点击计算并查看初选支座结果。
支座自动布置的结果会满足长期面压、目标减震系数范围和偏心率（如果勾选）三个方面的要求。如果一定次数内的迭代仍未满足要求，程序会给出提示，可根据提示再进行方案的调整。无论是否满足要求，都可以查看具体的计算结果，如下图。
如果自动计算得到满足要求的支座布置方案，程序会将这种布置自动布置在隔震层上，如下图所示。
图 隔震支座初选结果
图 隔震支座计算结果
从上图中可以看出，按程序自动选择的支座尺寸，长期面压最大为10Mpa、两个主轴方向偏心率小于3%，水平向减震系数为0.33。满足预设的减震目标和长期面压及偏心率要求。
这里的水平向减震系数为程序按照反应谱法估算的结果。下文中进行FNA时程分析，对减震系数进行最终确认。模型中所采用隔震支座的汇总表如下。
类别 | 单位 | L500G4 | N600G4 | L600G4 |
使用数量 | 套 | 14 | 22 | 4 |
有效直径 | mm | 500.0 | 600.0 | 600.0 |
剪切弹性模量 | N/mm**2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
一次形状系数 | / | 25.5 | 28.5 | 30.0 |
二次形状系数 | / | 5.1 | 5.4 | 5.4 |
限界变形 | % | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
有效面积 | cm**2 | 1886.0 | 2820.0 | 2827.0 |
基准面压 | N/mm**2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
竖向初始刚度 | kn/m | 1728000.0 | 2282000.0 | 2667000.0 |
水平初始刚度 | kN/m | 7750.0 | 990.0 | 10140.0 |
水平屈服力 | kN | 69.6 | 0.0 | 100.2 |
屈服后水平刚度 | kN/m | 775.0 | 0.0 | 1014.0 |
100%等效刚度 | kN/m | 1428.0 | 0.0 | 1833.0 |
100%等效阻尼比 | % | 27.0 | 0.0 | 26.5 |
图 隔震支座参数
如果需要采用不同于程序提供隔震支座数据库中支座参数，则可以点击图8中的“修改类型”按钮，弹出图10对话框并修改有关参数，点击确定保存。
第六节 计算水平向减震系数
上文中确定了减震目标及初步的隔震支座选型和布置。下文中进行设防烈度下隔震和非隔震模型的计算，验证是否满足设定的减震目标。
一、 隔震模型和非隔震模型
图 11 参数设置
为计算水平向减震系数必须进行“隔震结构”和“非隔震结构”模型的计算，上文中已经建立了“隔震结构”，按上图中设置后程序会自动建立一个“非隔震模型”，并自动进行两个模型的计算，进而给出减震系数。
建立非隔震模型时，程序自动将整体模型中的隔震支座水平刚度替换为“大刚度”，其效果相当于上支墩底部“铰接”。
本文建议，用于水平向减震系数计算的非隔震模型，应包含隔震层梁板构件和荷载。这是因为计算水平向减震系数的目的是为了评估设置隔震支座后的地震力降低的效果，做这个对比的前提应是两个模型的“总质量”是相同的。
在进行两个模型的时程分析计算前，首先需对两个模型进行模态分析和反应谱法地震作用计算。勾选“计算中震隔震模型”和“计算中震非隔震模型”后，点击“生成数据+全部计算”即可完成。
设防地震作用下，隔震支座的周期采用等效刚度计算。等效刚度一般按隔震支座水平剪切应变为100%时的性能参数确定，如果选择已有型号，则由产品库自动给出，并可进行修改，如下图所示。
图 参数设置
隔震结构与非隔震结构的周期对比见表。可见采用隔震技术后，结构的周期明显延长。
振型号 | 隔震前（s） | 隔震后（s） |
1 | 0.935 | 2.723 |
2 | 0.865 | 2.679 |
3 | 0.750 | 2.292 |
4 | 0.297 | 0.480 |
5 | 0.276 | 0.452 |
6 | 0.249 | 0.396 |
二、 地震动激励选取
由于需要进行隔震和非隔震两个模型的时程分析，因此对隔震和非隔震两个模型均需满足“抗规”第5.1.2条关于地震动时程激励的选取要求。
1. 程序自动选取
程序提供了比较丰富的地震动激励数据库，并提供了“自动选波”功能辅助设计师选择满足要求的地震动激励。
如前所述，在进行“自动选波”之前，已经进行了隔震和非隔震模型的模态分析和反应谱法地震作用计算。进入分析结果，在右上角选择“中震隔震模型”，可以进一步查看隔震模型的周期和振型形态。切换到“补充验算”中的“弹性时程”菜单，点击“选波”。
图 弹性时程分析菜单
点击“选择地震波”=〉“自动筛选”，弹出上图右侧的自动选取参数设置对话框。本工程拟选取5条天然波和2条人工波，并在隔震模型和非隔震模型的主要周期点上满足“抗规”的要求。
图 弹性时程分析参数设置对话框
图 地震波选取对话框
图 地震波自动选取对话框
备选地震波默认为对话框左侧的某一场地特征周期下的所有天然地震动激励和人工模拟地震动。
本工程场地特征周期为0.45s，对于某个天然地震动激励记录来讲，特征周期有一个范围。因此需要时可以适当扩大备选范围，比如将0.4和0.5s下的记录也列入备选范围。
图 确定备选地震动激励范围
程序默认读了中震隔震模型的6个周期点，为满足在非隔震结构的主要周期点上，地震波谱与“抗规”也足够接近，修改后三个周期点为“非隔震模型”的前三个周期。
图 修改控制周期点个数和周期值
图 修改控制周期值
点击开始自动筛选，程序自动对所有备选激励进行弹性时程计算。
上述基于隔震模型选取的地震动激励，对于隔震结构模型满足了抗规5.1.2条的要求，对于非隔震结构，前三个周期点上的地震波谱和抗规谱的对比要求也能够满足，由于隔震结构基本周期长于非隔震结构的基本周期，因此持时的要求也能够满足。
现在需要验证对非隔震结构基底剪力的要求是否能够满足。然而实际计算表明，上述自动选择出来的地震动激励能够满足隔震模型的基底剪力要求，却不能满足非隔震结构的基底剪力要求。
2. 利用程序功能手动选取
实际中很难做到应用程序“一键”自动选出各方面条件都很适合的地震动激励。设计师可以灵活应用程序提供的各种计算功能进行自主选取。下面给出具体操作步骤。
第一步 对所有0.45s特征周期下的天然地震动激励进行逐条筛选
人工模拟地震动激励一般与对应的反应谱吻合良好，因此首先筛选天然地震动激励。如下图所示，目标组合中选择天然波数1个，人工波数0个，为避免筛选条件过于严格，将多波剪力平均值的上下限的要求改为1.35和0.65。
点击开始自动筛选，选出8个组合，即8条天然地震动记录。这8条记录每个都满足以下条件：在隔震模型的基本周期点和非隔震模型的基本周期点上“地震波谱”与“抗规谱”相差在正负20%，时程分析基底剪力与反应谱法相差在正负35%的要求。
图 修改控制要求
第二步 逐个查看通过筛选的天然地震动激励和人工模拟激励
但这些地震动记录并不一定都是合适的，下面通过逐个查看其反应谱的方式进行判断。程序默认给出的按天然地震动激励的峰值计算的反应谱，对于本工程，可将地震动激励峰值改为300gal，抗规谱最大值改为0.68，点击重新计算，再查看对比情况。
查看发现尽管这8条波都满足规范要求的条件，但例如天然波TH093TG045在“抗规谱”的下降段，两条谱差距非常大，故不能选用。在地震作用下隔震支座屈服后，其等效刚度是变化的，因此隔震结构周期也不固定，因此最好能够使地震波谱和抗规谱在更大范围内足够接近。最终选定取用的地震波如下表。
天然地震动记录 | 是否满足规范要求 | 是否选择 |
BIGBEAR-01_NO_907 | 是 | 是 |
TH070TG045 | 是 | 否 |
TH093TG045 | 是 | 否 |
TH034TG045 | 是 | 否 |
TH032TG045 | 是 | 是 |
TH4TG045 | 是 | 是 |
TH052TG045 | 是 | 是 |
TH038TG045 | 是 | 是 |
RH4TG045 | 是 | 是 |
RH2TG045 | 是 | 是 |
图 BIGBEAR-01_NO_907地震波谱与抗规谱对比
图 TH070TG045地震波谱与抗规谱对比
图 TH093TG045地震波谱与抗规谱对比
图 TH034TG045地震波谱与抗规谱对比
图 TH032TG045地震波谱与抗规谱对比
图 TH4TG045地震波谱与抗规谱对比
图 TH052TG045地震波谱与抗规谱对比
图 TH038TG045地震波谱与抗规谱对比
逐个查看程序提供的若干个特征周期为0.45s的人工波的反应谱，选择下面两条人工波。
图 RH4TG045人工波谱与抗规谱对比
图 RH2TG045人工波谱与抗规谱对比
第三步 进行弹性时程分析验证组合结果
从右上角切换到“中震非隔震模型”，进入补充验算，选择上述表格中的人工波和天然波，对中震非隔震模型进行时程分析计算。
图 中震非隔震模型时程分析所选地震波
图 中震非隔震模型时程分析基底剪力和CQC法对比
图 中震非隔震模型主要周期点上的反应谱对比
在WDYNA.OUT文件中可以查看每条波的基底剪力结果。可见对非隔震模型上述7条地震波满足“抗规”各项要求。
天然地震动记录 | 是否满足规范要求 | 是否选择 |
BIGBEAR-01_NO_907 | 是 | 是 |
TH032TG045 | 是 | 是 |
TH4TG045 | 是 | 是 |
TH052TG045 | 是 | 是 |
TH038TG045 | 是 | 是 |
RH4TG045 | 是 | 是 |
RH2TG045 | 是 | 是 |
从右上角切换到“中震隔震模型”，进入补充验算，选择上述表格中的人工波和天然波，对中震隔震模型进行弹性时程分析计算。从结果可以看出，各条波基底剪力满足抗规有关要求。
综上，采用上述“半自动”的方式，在PKPM提供的波库中，可以比较容易的选出合适的地震波。
三、 FNA分析和减震系数计算
下面由程序自动对隔震模型和非隔震模型进行考虑支座非线性的时程分析（FNA）并得到水平向减震系数。
首先在右上角切换到“主模型”。点击“参数定义”，进入“隔震信息”，设计方法选择“水平向减震系数法”，减震系数确定方法选择“时程分析”，勾选计算中震非隔震模型和中震隔震模型，并点击选波对话框，在弹出的界面下选择上节中选出的5条天然波和2条人工波。
图 FNA时程分析的参数设置
点击生成数据+ 全部计算，弹出多模型计算对话框，程序自动完成两个模型的FNA时程分析，同时按计算的减震系数对小震模型进行计算。如希望只计算减震系数，可以将小震模型选为不计算。
图 程序自动进行两个模型的FNA计算
完成计算后可点击隔震计算书，程序自动生成计算书。
点击后处理中的隔震计算书菜单，如下图，弹出计算书生成控制对话框。注意要切换到“主模型”下才能生成完整的计算书。
支座的滞回曲线因为数据量比较大，因此建议选择部分代表性的支座输出。
图 程序生成隔震计算书
计算书中给出了隔震和非隔震模型在所选７条地震动激励下的楼层剪力等结果，并给出水平向减震系数计算结果。
图 程序自动生成的隔震计算书
每个支座的滞回曲线可以在弹性时程菜单中查看。切换到中震或大震隔震模型目录下，选择滞回曲线选项，如下图所示，先在左侧对话框中选择横纵坐标的变量，再在右侧空间模型图中选择要显示滞回曲线的支座。
从上图结果可见，7条地震激励的平均水平向减震系数为0.29，满足预设减震目标。
图 查看支座滞回曲线
第七节 隔震层验算
一、 抗风验算
隔震层必须具备足够的屈服承载力，以满足风荷载和微振动的要求。《叠层橡胶支座隔震技术规程》（CECS126：2001）规定，抗风承载力按下式进行验算：
式中：为抗风装置的水平承载力设计值。当不单独设抗风装置时，取隔震支座的屈服荷载设计值。
为风荷载分项系数，可取1.4。
为风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值。
参加第五节中隔震支座使用情况表，隔震层总屈服承载力为：
14*69.6+4*100.2=1375.2 kN。
隔震层所有支座的总屈服荷载为1373.0kN，X和Y方向的总风荷载分别为288.8 kN和602.6 kN。验算如下：
1.4*288.8< 1375.2kN
1.4*602.6< 1375.2kN
均满足《叠层橡胶支座隔震技术规程》的要求。因此不需要增设其他抗风装置。
《建筑抗震设计规范》第12.1.3-3条规定：风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。
本结构总重力荷载代表值为81772.6 KN，
X向总风荷载 288.8 < 8177.3 kN
Y向总风荷载 602.6 < 8177.3 kN
满足规范要求。
在程序自动生成的隔震计算书中，输出了上述验算内容。设计师也可提取相关结果自行验算。
二、 偏心率验算
隔震层偏心率是隔震结构计算的重要指标。本项目在隔震分析时，计算了隔震层的偏心率，计算步骤如下。
隔震层以上结构的“重心”按下式计算，其中为第i个支座在重力荷载代表值作用下隔震支座的轴力，
、
为第i个支座的平面坐标。
|
隔震层刚度中心按下式计算，、
分别为第i个支座剪切变形100%时的等效刚度。
|
隔震层的偏心率按下式计算：
|
上式中、
为两个主轴方向的偏心距，按下式计算：
|
和
为弹力半径（回转半径），按下式计算，其中
为隔震层扭转刚度：
|
|
本工程的偏心率的验算结果可以在支座验算界面查看，注意需在右上部切换到中震或大震隔震模型。
图 隔震层偏心率验算结果
三、 重力荷载代表值作用下的长期面压验算
“抗规”12.2.3条给出了长期面压的要求，本工程属于乙类建筑，重力荷载代表值下的长期面压不应大于12Mpa。
程序采用恒载下轴力加0.5倍活载下轴力计算压应力。
本工程验算结果如下图所示。可见部分中柱下的支座长期面压超限，需要适当增大支座尺寸。
图 支座长期面压验算要求
四、 罕遇地震下的支座水平位移验算
为进行罕遇地震下支座位移的验算，需进入参数设置勾选进行大震隔震模型的计算。
图 增加计算大震模型
注意，这里的大震计算是假定上部结构始终保持弹性状态的。
计算完成后切换到大震隔震模型，选择支座验算，可以查看所有支座在罕遇地震下的最大水平位移，可以选择时程分析法的结果，也可以查看反应谱分析的结果。当选择时程分析法时，程序输出的结果为多条地震动激励下的平均支座最大位移。
从下图可以看出大量支座位移超过“抗规”限值。因此需要调整支座尺寸。
我们考虑将有效直径500mm铅芯橡胶支座改为600mm的铅芯橡胶支座，天然橡胶支座尺寸也改为600mm。
试算后发现水平向减震系数为0.327仍小于0.40，满足第三节中预设的减震目标。
五、 罕遇地震下的拉、压应力验算
程序采用标准组合验算罕遇地震下的压应力。从下图中可以看出所以支座最大压应力均满足“抗规”要求。
第八节 罕遇地震验算
如果需要进一步验证在罕遇地震下结构的性能，可进入EPDA进行弹塑性动力时程分析。
一、 数据准备及参数设置
经过SATWE反应谱分析后需要点击“接力数据”按钮完成SATWE数据向EPDA数据的转化，其中包括结构的几何信息、构件信息、设计结果、配筋信息、荷载数据等。接力数据的时候可选择是否保留以前在EPDA中定义过的钢筋、塑性铰、隔震支座、阻尼器信息等。
图 8-1 动力弹塑性分析前处理菜单
图 8-2 动力弹塑性分析接力数据菜单
接力数据后如果有需要，可以对钢筋、塑性铰、隔震支座、阻尼器信息进行修改，如下图所示。
图 8-3 隔震支座交互菜单
在模型数据生成完毕之后，计算前需要进行计算参数的设置和地震波的指定，如下图。选波的操作与弹性时程分析基本相同，罕遇地震的峰值加速度要按抗规5.1.2的要求填写，主方向的峰值加速度与次方向峰值加速度的比值为1:0.85。在弹性时程分析中，每一条地震波对应2个工况，主方向地震波会沿X向和Y向分别作用一次，但是在弹塑性时程分析中，一条地震波只对应一个工况，地震波作用的方向需要自行指定，在计算时可将方向设为0度和90度分别计算一次。当选择地震波较多时，由于每条波的持续时间并不相同，地震波终止计算时刻需要按照持续时间最长的地震波来填写，才能保证每条波数据的完整性。
图 8-4 动力弹塑性分析地震波参数
二、 结果查看
模型数据和参数都定义好之后即可进行动力弹塑性时程分析，分析之后，在后处理菜单中即可查看各项计算结果。有的结果可以进行图形展示，有的还生成了详细的计算书。
图 8-5 动力弹塑性分析后处理菜单
对于隔震层上部结构，层间位移角需要按抗规5.5.5来控制。
图 8-6 普通结构弹塑性层间位移角限值
对于隔震层以下的结构在罕遇地震下的层间位移角限值按照抗规12.2.9来控制。
图 8-7 隔震结构隔震层以下弹塑性层间位移角限值
下图是计算书中结构两个方向各层层间位移角图，可根据规范的要求进行对比查看。
图 8-8 主方向0度时主方向各层层间位移角图
图 8-9 主方向0度时次方向各层层间位移角图
图 8-10 主方向90度时主方向各层层间位移角图
图 8-11 主方向90度时次方向各层层间位移角图
对于隔震支座的各项结果，均可在“隔震支座”的菜单下查看，可以选择指定位置的隔震柱查看单个结果，也可以一次查看所有隔震支座的统计结果。
图 8-12 弹塑性分析隔震支座结果展示
下图是单根支座的验算结果。
图 8-13 弹塑性分析隔震支座文本结果
对于隔震支座在罕遇地震下的水平位移，抗规12.2.6条有如下规定，对于不同类型、不同尺寸的支座，限值也有所不同。
图 8-14 支座位移限值
隔震支座在罕遇地震下同样也需要满足压应力的要求，具体的要求第五节中已经详细介绍，此处就不赘述。
下图是模型典型支座在罕遇地震下的最大水平位移和最大压应力结果。
支座编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 平均值 |
1 | 468 | 236 | 257 | 317 | 306 | 384 | 543 | 359 |
4 | 475 | 238 | 260 | 322 | 310 | 389 | 551 | 364 |
5 | 475 | 238 | 260 | 322 | 310 | 389 | 551 | 364 |
13 | 475 | 241 | 259 | 326 | 312 | 390 | 552 | 365 |
15 | 475 | 240 | 259 | 325 | 312 | 389 | 550 | 364 |
20 | 480 | 250 | 260 | 342 | 320 | 396 | 561 | 373 |
32 | 480 | 253 | 259 | 346 | 322 | 397 | 561 | 374 |
图 8-15 主方向0度时各地震波支座最大水平位移结果（mm）
支座编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 平均值 |
1 | 12.2 | 8.3 | 10.8 | 14.2 | 7.2 | 10.3 | 14.1 | 11.0 |
4 | 4.2 | 3.5 | 6.3 | 5.6 | 3.3 | 4.3 | 4.8 | 4.6 |
5 | 4.1 | 3.4 | 4.2 | 5.6 | 3.3 | 4.3 | 4.9 | 4.3 |
13 | 10.0 | 9.3 | 9.7 | 10.0 | 9.3 | 9.6 | 9.7 | 9.7 |
15 | 11.3 | 10.5 | 13.0 | 14.7 | 10.1 | 11.8 | 12.1 | 11.9 |
20 | 12.1 | 11.4 | 12.6 | 13.5 | 11.2 | 12.7 | 12.4 | 12.3 |
32 | 11.2 | 8.9 | 9.8 | 9.5 | 9.2 | 10.3 | 11.5 | 10.1 |
图 8-16 主方向0度时各地震波支座最大压应力结果（MPa）
支座编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 平均值 |
1 | 269 | 151 | 378 | 540 | 134 | 280 | 359 | 302 |
4 | 272 | 153 | 383 | 550 | 135 | 284 | 364 | 306 |
5 | 272 | 153 | 383 | 551 | 135 | 283 | 364 | 306 |
13 | 273 | 154 | 384 | 551 | 136 | 283 | 365 | 307 |
15 | 272 | 153 | 383 | 550 | 136 | 283 | 365 | 306 |
20 | 276 | 157 | 390 | 561 | 141 | 287 | 372 | 312 |
32 | 276 | 157 | 391 | 560 | 142 | 285 | 373 | 312 |
图 8-17 主方向90度时各地震波支座最大水平位移结果（mm）
支座编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 平均值 |
1 | 14.2 | 10.9 | 10.5 | 15.8 | 10.2 | 14.1 | 9.6 | 12.2 |
4 | 7.4 | 4.2 | 4.2 | 5.5 | 4.0 | 4.8 | 5.3 | 5.1 |
5 | 5.1 | 4.2 | 4.1 | 5.5 | 4.0 | 4.8 | 5.4 | 4.7 |
13 | 9.8 | 9.3 | 9.7 | 9.7 | 9.2 | 9.9 | 9.5 | 9.6 |
15 | 13.6 | 11.3 | 12.0 | 11.8 | 11.2 | 12.3 | 13.8 | 12.3 |
20 | 13.6 | 12.2 | 12.6 | 13.6 | 11.9 | 13.0 | 13.3 | 12.9 |
32 | 9.6 | 9.2 | 9.9 | 11.4 | 8.6 | 9.7 | 11.2 | 9.9 |
图 8-18 主方向90度时各地震波支座最大压应力结果（MPa）
在“关键构件内力历程”菜单中选择支座后可以查看每个支座的滞回曲线，如果想查看滞回曲线的具体数值可通过“提取历程文本”按钮查看。
图 8-19 隔震支座力-位移滞回曲线
图 8-20 隔震支座滞回曲线数据
第九节 上部结构设计
当隔震支座的选型和布置确定后，即可进行上部结构的设计计算。选择时程分析方法确定水平向减震系数，同时需要选择计算中震非隔震模型和中震隔震模型。
程序会首先计算中震隔震和非隔震模型，根据时程分析结果计算出多波平均的水平向减震系数，并将这一减震系数自动用于小震模型的计算，即折减小震模型的水平地震影响系数最大值。同时，如选择了计算竖向地震的话，程序并不调整竖向地震计算的影响系数最大值。因此设计师在地震信息中只需要按原烈度填入水平地震影响系数最大值即可，即使需要考虑竖向地震作用也无需像过去一样修改分项系数。
图 上部结构配筋计算时的参数设置
计算完成后可以在主模型下查看到的配筋结果即上部结构构件所需配筋。
图 主模型下查看配筋结果
第十节 下支墩设计
《建筑抗震设计规范》[1]第12.2.9条第1款规定：“隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。”
在重力荷载代表值和设防地震作用或罕遇地震同时作用下，隔震支座和相连构件的受力简图如下图。
图10-1 隔震支座及连接构件的受力简图
上图中为上部结构传递来的竖向力，包含重力荷载代表值作用下支座的轴力与地震作用下支座轴力两部分，因此：
。
上图中为上、下支墩所受弯矩，
由两部分组成，一部分是支座水平剪力引起的弯矩，另一部分是在
的作用下由于支座水平相对变形引起的附加弯矩，因此：
其中部分由隔震结构整体分析得到，而
部分则需要特别的处理。
因此隔震层以下结构的构件设计仍需以振型分解反应谱法为主。由于基于振型分解和叠加的反应谱方法无法直接考虑部分的影响，只能得到
部分的最大值。
实际设计中通常可以基于时程分析结果确定其最大值，也可以用反应谱法估计其最大值。
在程序中，采用增加一组概念荷载工况的方式来考虑部分的影响，即作用在支座顶底结点上的一组弯矩
。
其中地震工况下支座上下结点的最大相对位移，
和
分别为重力荷载代表值和地震作用下支座中的轴力。
对这一工况进行整体分析后，将这组荷载下的结构构件内力与重力荷载和地震作用下的内力进行组合，再进行配筋设计，即使上下部结构和支墩的承载力均考虑了附加弯矩的影响。参数设置见下图，选择计算大震模型，并勾选考虑附加弯矩影响。
对于本工程，计算完成后在主模型下查看所有支墩的配筋结果。主模型下显示的是程序自动对中震和大震模型进行包络的结果。
第十一节 注意事项
这里针对几个常见问题给出注意事项：
l 导入已有隔震工程的模型时，由于过去PKPM仅能进行确定减震系数后的上、下部结构承载力计算，因此大部分已有工程模型的上部结构柱底部均被定义了柱底铰接。在使用PKPM-GZ模型进行包含隔震支座的整体分析计算时，必须删除所有柱底部或顶部的铰接定义，否则将引起计算结果异常。
l 地震动激励的合理选择是一项需要耐心的工作。鉴于实际工程的复杂性和已有地震动激励记录的局限性，我们不能期望对所有项目都能够有程序自动给出较优的选波结果。实际上利用程序的自动计算功能找出所有满足要求的波，再结合工程师的判断进行人工组合是目前的最佳选择。详见本文第二章第六节。
l 尽管程序能够进行多模型的自动计算和包络设计，但支座验算的结果需要切换到每个子模型下具体查看。
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