多維地震作用下結構隔震控制設計與分析

摘 要：本文選擇疊層橡膠支座為減震結構，獲得了隔震支座的基本參數，計算了不同工況下隔震結構的周期及罕遇地震下隔震層的水平位移。通過計算結果可知各支座均滿足水平位移限制要求，本文的設計方法對提高建筑結構的穩定性具有重要作用。

關鍵詞：結構隔震；結構周期；結構位移

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.114

0 引言

我國位于環太平洋地震構造系與北緯20°～50°之間的大陸地震構造系的交匯區域，自古上就是地震多發的國家之一，隔震結構的研究對保證建筑結構安全具有重要的戰略意義。本文選擇疊層橡膠支座為減震結構，獲得了隔震支座的基本參數，計算了多遇地震下隔震房屋的上部結構震動基本周期、罕遇地震下隔震結構的周期及罕遇地震下隔震層的水平位移。通過計算結果可知各支座均滿足水平位移限制要求，本文的設計方法對提高建筑結構的穩定性具有重要作用。

1 結構隔震方式的選擇

隔震結構的設計根據《抗震規范》推薦的一種簡化設計方法，進行設計，用以計算隔震后結構的基本周期、地震后上部結構的水平地震作用大小和分布、隔震支座罕遇地震下的水平位移和水平剪力等。

橡膠支座隔震系統是常用的隔震系統。用橡膠與鋼片組成的層狀橡膠支座作為隔離裝置，簡單易行，實際應用較多；它是由多層橡膠和鋼板相互疊加而成，在施加豎向荷載時，由于橡膠受到鋼板的約束，不會產生很大的橫向變形，即具有很強的抗壓能力；水平方向有很大的變形能力，在地震作用下，橡膠墊可以隔離水平方向的運動能量。

2 初步設計

依托某鋼筋混凝土結構為工程背景，首先確定隔震層的位置。隔震層設在地梁層柱端頂部，橡膠隔振支座設置在受力較大的位置，其規格、數量和分布根據豎向承載力、側向剛度和阻尼的要求通過計算確定。隔震層在罕遇地震下應保持穩定，不宜出現不可恢復的變形。隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下，不宜出現拉應力。隔震層上部重力為：

G=G1+G2+G3+G4 （1）

其中：G1 =9164.7kN，G2=9562.266kN，G3=7085.639kN，G4=4684.309kN。

3 隔震支座的選型和布置

由上部結構計算出每個支座上的軸向力。根據抗震規范相應要求，乙類建筑隔震支座平均壓應力限制不應大于12MPa，由此確定每個支座的直徑。

通過試算，擇優選用GZY300-60鉛芯隔震支座6個（1、2、13、14、15、23號柱）、 GZY400-80鉛芯隔震支座18個（3-8、16、21、22、24-32號柱）、GZY500-100鉛芯隔震支座6個（9-12、18、20號柱）、GZY600-120鉛芯隔震支座2個（17、19號柱）。鉛芯隔震支座的基本參數如表1。

4 地震作用下結構應力計算

4.1 多遇地震下隔震房屋的上部結構震動基本周期

5 結語

采用基礎隔震技術，可以延長結構的自振周期，使上部結構的反應大大降低。隔震結構的節點相對位移最大值，小于βiux、βiuy，說明隔震結構的設計安全性。

參考文獻：

[1]何永超，鄧長根.日本高層建筑基礎隔震技術的開發和應用[J].工業建筑，2002，32（05）.

[2]趙斌，呂西林.疊層橡膠支座基礎隔震建筑的非線性動力分析[J].同濟大學學報，1999，27（01）.

[3]王志剛.建筑結構抗震分析[J].建筑科學，2011（26）.

[4]王彩華，吳劍鋒.框架結構隔震前后的地震響應分析[J].低溫建筑技術，2011（06）.

[5]羅瓊.淺談隔震結構的設計特點[J].四川建材，2011，37（05）.

[6]宋貞網，王修信.橡膠墊基礎隔震建筑的地震作用簡化計算[J].東南大學學報，2001，32（06）.

[7]周福霖.隔震、消能減震和結構控制技術的發展和應用（下）[J].世界地震工程，1989，5（01）：7-17.

[8]肖登奎，戴朝暉.建筑結構基礎隔震技術的發展[J].建筑技術開發，2002，29（05）.

[9]蘇經宇，曾德民.我國建筑結構隔震技術的研究和應用[J].地震工程與工程振動，2001，21（04）.

[10]GB5001l-20l0建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社.

作者簡介：楊旆（1989-），吉林吉林人，助理工程師，主要從事市政工程設計、施工及管理方面的研究及實踐。