磚混結構隔震設計研究與分析

崔立杰，王 雷，王 兵

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磚混結構隔震設計研究與分析

崔立杰1，王 雷2，王 兵3

（1.邢臺職業技術學院 建筑工程系，河北 邢臺 054035；2.北京北方設計研究院有限公司，北京 100055；3.河北華研卓筑加固工程集團有限公司，河北 石家莊 050000）

通過對某磚混結構進行建筑隔震設計，建立該結構的有限元計算模型，研究并分析其在基本地震加速度作用下的結構反應和罕遇地震作用下的隔震層層間位移反應。計算結果表明：磚混隔震結構在設計基本地震加速度作用下，隔震結構層剪力與非隔震結構層剪力相比滿足計算要求；罕遇地震作用下，隔震層最大位移滿足支座最大容許位移的要求。

磚混結構；隔震設計；有限元分析

一、隔震結構有限元計算模型建立

1.工程抗震設防參數

某工程主體五層，局部六層，為磚混結構，結構總高18.6 m，總建筑面積6 740m2。根據《建筑抗震設防分類標準》GB50223-2008[1]，抗震設防類別為重點設防類（乙類）。為提高建筑的抗震安全性，本工程采用隔震技術，按抗震設防烈度7度進行抗震計算，設計基本地震加速度值0.10g，設計地震分組為第一組，按8度要求采取抗震構造措施。該工程的建筑場地類別為Ⅲ類，特征周期為0.45s；風荷載對應的基本風壓值為0.30kN/m2；結構設計使用年限為50年。工程抗震設防參數見表1所示。

表1 工程抗震設防參數

圖1 隔震結構有限元模型

2.力學模型

建立的隔震結構有限元計算模型[2]如圖1所示，其上部結構梁、柱采用空間桿單元，墻體采用殼單元，樓板采用殼單元模擬，隔震層支座整體輸入，采用LINK單元Rubber模型，采用快速模態分析方法（FNA）。

3.地震波輸入

（1）地震波的數量

該隔震建筑屬乙類建筑，按《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）[3]要求不少于3條地震波。本工程設計擬采用3條地震波，其中人工合成加速度時程曲線1條，與規范地震影響系數曲線在統計意義上相符的強震記錄2條，所選用地震波見表2所示。

表2 選用地震波

（2）地震波的選用要求

1）地震波特性應接近Ⅲ類場地，場地特征周期g=0.45s。

2）平均反應譜曲線與規范的反應譜曲線在統計意義上相符。

（3）地震波的加速度峰值

設防烈度：7 度；近場影響系數：1.0；設計基本地震加速度：0.10g。

（4）地震波時程曲線

所采用的3條地震波相對應的時程曲線見圖2所示，選用地震波反應譜在設計周期范圍內與規范反應譜一致。

（a）場地波時程曲線

（b）PLE 時程曲線

（c）EL時程曲線

圖2 選用地震波時程曲線

4.模型參數

結構模型參數[4，5]如下：

（1）上部結構：采用彈性單元。

（2）隔震支座：橡膠隔震支座采用程序中鉛芯橡膠支座單元。

二、設計基本地震加速度作用下的結構反應對比

設計基本地震加速度作用下，隔震上部結構X向、Y向層間剪力計算對比分別見表3和表4所示。

表3 設計基本地震加速度作用下上部結構X向層間剪力對比分析

說明：層剪力比為隔震結構層間剪力最大值比非隔震結構層間剪力最大值。

表4 設計基本地震加速度作用下上部結構Y向層間剪力對比分析

由表3、表4計算結果可知，設計基本地震加速度作用下，隔震結構層剪力與非隔震結構層剪力比最大值為0.33，支座類型為S-A型，根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），水平向減震系數可取0.33，上部結構水平地震作用可降低一度進行計算。

三、罕遇地震作用下隔震層層間位移反應

罕遇地震作用下，隔震結構隔震層的最大水平位移采用反應譜分析方法，最大水平位移見表5所示。

表5 罕遇地震下隔震層的最大水平位移

由表5可知，隔震層最大位移滿足支座最大容許位移的要求。

四、結論

該磚混結構在設計基本地震加速度作用下，隔震結構層剪力與非隔震結構層剪力比最大值均小于等于0.33，支座類型為S-A型，根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），水平向減震系數可取0.33，上部結構水平地震總作用達到降1度進行計算的要求；罕遇地震作用下，隔震層最大位移滿足支座最大容許位移的要求。

參考文獻：

[1]GB50223-2008，建筑抗震設防分類標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]馬予驍.摩擦滑移隔震模型結構設計與有限元分析[D]. 西安：西安建筑科技大學，2013.

[3] GB50010-2010，混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[4]王聞成.隔震結構應用設計與研究[J].工程建設與設計，2003（8）.

[5]秦新剛.建筑物層間隔震理論、實驗和應用研究[D]. 南京：東南大學，1998.

（責任編輯 鮑東杰）

Seismic Isolation Design and Analysis of a Brick Masonry Building

CUI Li-jie1，WANG Lei2，WANG Bing2

(1.Xingtai Polytechnic College, Xingtai, Hebei 054035, China; 2.Beijing North Design Research Institute Co., Ltd, Xicheng District, Beijing 100055, China;3.Huayan Zhuozhu Reinforcement Engineering Group, Shijiazhuang, Hebei 050000, China）

Through the seismic isolation design of a brick masonry building, the calculation model of the finite element of the brick masonry isolated building is established. The comparison of structural behavior under the action of basic earthquake acceleration and displacement response of isolation layer under the action of rare earthquake are researched and analyzed. The calculation results show that the comparison of the shear of isolated structure layer and non-isolated structure layer meet the requirements of calculation under the action of basic earthquake acceleration; the maximum displacement of isolated structure layer meet the requirements of maximum allowable displacement of supports under the action of rare earthquake.

brick masonry structure; seismic isolation design;finite element analysis

TU352.1

A

1008—6129（2015）05—0068—04

2015—07—26

崔立杰（1987—），河北邯鄲人，邢臺職業技術學院建筑工程系，助教。