本发明专利技术涉及隔震设计技术领域，具体涉及一种适用于轻型设备的隔震设计方法，包括如下步骤：确定不同阻尼比的设计反应谱；计算隔震层在不同阻尼比时的动力特性参数；初步布置隔震层；计算隔震结构的非线性力学参数；计算隔震结构的尺寸参数，形成隔震结构的设计算例；计算隔震结构的周期范围，选取满足设计反应谱要求的地震波，确定地震动时程；对设计算例进行单质点隔震体系时程分析，修改隔震方案，优化隔震层动力特性参数和阻尼比，得到最优的设计算例；对隔震结构的结构进行详细设计，建立隔震体系；对隔震体系，进行有限元隔震体系时程分析，得到最优的隔震体系；对隔震体系，进行稳定性评价，隔震结构连接设计，完成隔震设计。
1、基础隔震技术应用于设备隔震，可以提高设备的抗震安全性，改善设备的整体可靠性和安全性。一方面，这是因为采用了基底隔震技术可以使设备的抗震设计不必拘泥于设计地震动的大小而实施标准化的作业，也就是说，当设计地震加速度峰值发生变化时，只需通过选择相应的隔震系统来调整其抗震能力，无需改变设备的结构本身，而标准化设计必将加速设备的设计和施工进度，进而降低设计和制造的成本。另一方面，由于采用了基底隔震措施，还可以在设计设备、管道和各种连接件时实现真正的去耦化，从而使设计简化，因为这时只需要考虑在标准化设备支撑筏板上生成的各种楼板谱。最后，即使将设备建在地震活动性较高的地区，由于采用了基底隔震技术仍可确保较高的抗震裕度，有效抵抗超设计基准地震动。
2、相比于常规的建筑隔震和大型设备隔震，轻型设备由于质量小的特点，为达到预期隔震性能目标，需要寻求更低的隔震层刚度，在满足极限变形要求的前提下，对隔震单元的水平刚度性能及其设计方法提出了新的要求。基于低剪切模量、低形状系数的改进型橡胶支座具有较高的极限变形能力同时能实现更低的水平刚度，可适用于轻型设备的隔震需求。传统的隔震设计方法是通过查找橡胶支座产品手册对隔震支座进行试选后验证隔震性能目标是否满足要求，需要通过反复试算才能确定既满足隔震效果又满足隔震安全性的支座选型，由于现有支座产品无法满足轻型设备隔震的隔震需求，因此传统的基于“试选验证+反复试算”的隔震设计方法不再适用于轻型设备的隔震设计。
/>技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种适用于轻型设备的隔震设计方法，该隔震设计方法实现了隔震结构的设计分析评价一体化，形成了高效的隔震结构设计流程，解决了传统基于“试选验证+反复试算”的隔震设计方法无法满足轻型设备隔震设计的问题，适用于各种地震场景下的轻型设备隔震设计。
2、本专利技术的目的可以通过如下技术方案实现：
3、一种适用于轻型设备的隔震设计方法，包括如下步骤：
4、s1、根据现行国家规范，确定不同阻尼比的设计反应谱；
5、s2、基于给定的预期隔震目标，根据步骤s1得到的设计反应谱，计算隔震层在不同阻尼比时的动力特性参数；
6、s3、初步布置隔震层；基于隔震层的布置，根据步骤s2得到的隔震层动力特性参数，计算隔震结构的非线性力学参数；
7、s4、根据步骤s3得到的隔震结构非线性力学参数，计算隔震结构的尺寸参数，形成隔震结构的设计算例；
8、s5、根据步骤s3得到的隔震结构非线性力学参数，计算隔震结构的周期范围，选取满足设计反应谱要求的地震波，确定地震动时程；
9、s6、对步骤s4得到的设计算例进行单质点隔震体系时程分析，根据分析结果，修改隔震方案，优化隔震层动力特性参数和阻尼比，经过迭代和验算后，得到满足预设隔震目标的最优的设计算例；
10、s7、根据步骤s6得到的设计算例，对隔震结构的结构进行详细设计，建立隔震体系；
11、s8、对步骤s7得到的隔震体系，进行有限元隔震体系时程分析，根据分析结果修改隔震体系，经过迭代和验算后，得到满足预设隔震目标的最优的隔震体系；
12、s9、对步骤s8得到的隔震体系，进行稳定性评价，隔震结构连接设计，完成隔震设计；
13、所述步骤s1中，设计反应谱包括加速度谱和位移谱；
14、所述步骤s2中，动力特性参数包括隔震层等效刚度、周期和谱位移；
15、所述步骤s3中，非线性力学参数包括屈服力和屈服后刚度；
16、所述步骤s4中，尺寸参数包括隔震结构外径和铅芯直径。
17、作为一种优选，所述步骤s2中，给定不同预期的地震动输入条件，通过插值法计算不同阻尼比对应的隔震层等效刚度、周期和谱位移。
18、作为一种优选，所述步骤s3中，隔震层的布置采用单一橡胶隔震支座。
19、作为一种优选，所述步骤s4中，给定橡胶的剪切模量和隔震结构的第二形状系数，计算隔震结构的尺寸参数。
20、作为一种优选，所述步骤s5中，通过多频段控制法选取满足设计反应谱要求的地震波。
21、作为一种优选，所述步骤s5中，还包括对所选地震波进行弹性时程分析和反应谱法分析，弹性时程分析和反应谱法计算所采用的隔震层等效刚度和阻尼比，需根据隔震结构的非线性参数反复迭代确定。
22、作为一种优选，所述步骤s6中，得出单质点隔震体系时程分析结果后，将不同时满足隔震效果和隔震安全性的设计算例进行剔除，在剩下的可行设计算例中进行优选，如果设计算例均不满足要求，则调整橡胶剪切模量、隔震结构第二形状系数或预期隔震目标重新设计，经过迭代和验算后，得到满足预期隔震目标的最优设计算例。
23、作为一种优选，所述步骤s7中，隔震结构的结构详细设计包括对隔震结构外径、铅芯直径、隔震结构第一形状系数、隔震结构第二形状系数、橡胶层厚度、橡胶层数、钢板厚度、钢板层数、隔震结构内高、封板厚度、法兰板厚度、隔震结构总高度、屈服前刚度、屈服后刚度、屈服力、100％剪应变对应的等效刚度、100％剪应变对应的等效阻尼比、0.55d对应的等效刚度、0.55d对应的等效阻尼比和竖向刚度的确定和计算。
24、作为一种优选，所述步骤s8中，有限元隔震体系时程分析包括对基于步骤s7中设计的隔震体系进行的设计基准地震动下和超设计基准地震动下的精细化有限元分析。
25、作为一种优选，所述步骤s9中，评价隔震结构稳定性的具体步骤如下：根据隔震结构的竖向承载力-水平变形能力谱曲线，验算隔震结构在超设计基准地震动下的运行状态是否超越竖向承载力-水平变形能力谱曲线。
26、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
27、1、本专利技术基于设计反应谱，高效实现了从“预期隔震目标”到“隔震结构动力特性能参数”再到“隔震支座设计参数”的一体化设计流程，减少了隔震设计过程中的反复迭代次数。
28、2、本专利技术不再限于橡胶支座产品手册中所包含的常规设计参数，可自行确定橡胶的剪切模量和隔震结构的第二形状系数，使得采用低剪切模量低形状系数的改进型橡胶支座进行隔震设计成为可能，进而满足了轻型设备的隔震需求。
29、3、本专利技术在设计过程中，可根据单质点隔震体系时程分析结果，调整橡胶剪切模量、隔震结构第二形状系数，甚至在不满足隔震效果和隔震安全性要求的情况下调整预期隔震目标，从而可计算出不同地震场址条件下基于橡胶支座隔震能实现的最优减震效果，方便建设者做出决策。
30、4、本专利技术基于设计反应谱得到的隔震结构设计参数对应不同的隔震层阻尼比有不同的设计结果，根据单质点隔震体系分析可筛选出一种最优的隔震设计参数，基本能满足隔震效果和隔震安全性要求，后续只需开展精细化有限元隔震体系的时程分析验证，而不需反复计算，设计效率大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，给定不同预期的地震动输入条件，通过插值法计算不同阻尼比对应的隔震层等效刚度、周期和谱位移。
3.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S3中，隔震层的布置采用单一橡胶隔震支座。
4.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S4中，给定橡胶的剪切模量和隔震结构的第二形状系数S2，计算隔震结构的尺寸参数。
5.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，通过多频段控制法选取满足设计反应谱要求的地震波。
6.根据权利要求5所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S5中，还包括对所选地震波进行弹性时程分析和反应谱法分析，弹性时程分析和反应谱法计算所采用的隔震层等效刚度和阻尼比，需根据隔震结构的非线性参数反复迭代确定。
7.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S6中，得出单质点隔震体系时程分析结果后，将不同时满足隔震效果和隔震安全性的设计算例进行剔除，在剩下的可行设计算例中进行优选，如果设计算例均不满足要求，则调整橡胶剪切模量、隔震结构第二形状系数或预期隔震目标重新设计，经过迭代和验算后，得到满足预期隔震目标的最优设计算例。
8.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S7中，隔震结构的结构详细设计包括对隔震结构外径、铅芯直径、隔震结构第一形状系数、隔震结构第二形状系数、橡胶层厚度、橡胶层数、钢板厚度、钢板层数、隔震结构内高、封板厚度、法兰板厚度、隔震结构总高度、屈服前刚度、屈服后刚度、屈服力、100％剪应变对应的等效刚度、100％剪应变对应的等效阻尼比、0.55D对应的等效刚度、0.55D对应的等效阻尼比和竖向刚度的确定和计算。
9.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S8中，有限元隔震体系时程分析包括对基于步骤S7中设计的隔震体系进行的设计基准地震动下和超设计基准地震动下的精细化有限元分析。
10.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤S9中，评价隔震结构稳定性的具体步骤如下：根据隔震结构的竖向承载力-水平变形能力谱曲线，验算隔震结构在超设计基准地震动下的运行状态是否超越竖向承载力-水平变形能力谱曲线。
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【技术特征摘要】
1.一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤s2中，给定不同预期的地震动输入条件，通过插值法计算不同阻尼比对应的隔震层等效刚度、周期和谱位移。
3.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤s3中，隔震层的布置采用单一橡胶隔震支座。
4.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤s4中，给定橡胶的剪切模量和隔震结构的第二形状系数s2，计算隔震结构的尺寸参数。
5.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤s5中，通过多频段控制法选取满足设计反应谱要求的地震波。
6.根据权利要求5所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤s5中，还包括对所选地震波进行弹性时程分析和反应谱法分析，弹性时程分析和反应谱法计算所采用的隔震层等效刚度和阻尼比，需根据隔震结构的非线性参数反复迭代确定。
7.根据权利要求1所述的一种适用于轻型设备的隔震设计方法，其特征在于：所述步骤s6中，得出单质点隔震体系时程分析结果后，将不同时满足隔震效果和隔震安全性的设计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚微，李土志，谭平，吴俊景，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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