某框架結構隔震分析研究

(廣州大學土木工程學院 廣東 廣州 510000)

引言

隨著我國經濟的高速發展，人們對居住環境的安全要求日益提高，傳統的抗震設計結構在罕遇地震作用下，內部部分構件受損破壞，嚴重影響使用功能。結構的隔震技術改變傳統的“硬抗”設計思路，從“以剛克剛”轉變為“以柔克剛”，通過延長結構周期和增加結構阻尼降低結構的地震響應。本文將采用SAP2000有限元分析軟件，對某6層隔震框架結構進行時程分析，并與非隔震結構地震響應進行對比分析，驗證隔震結構的減震效果。

一、工程概況

本工程為6層框架結構(包括隔震層)，隔震層高度為1.6米，隔震層以上5層，首層層高為4.0m，其余四層層高3.3米，結構周期0.80s，建筑平面長為26.4米，寬為12.6米。建筑物設防烈度為8度(0.20g)，建筑為Ⅱ類二組場地條件，特征周期為0.40s。建立結構的有限元抗震模型，見圖1。

圖1 非隔震結構模型

二、地震波選取

根據規范[1]要求：彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結構底部框架剪力不應小于振型分解反應譜法計算結果的65%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法計算結果的80%。根據場地條件和結構周期，按照要求選取七條地震波進行時程分析，其中天然波四條，人工波三條。七條地震波所對應加速度反應譜與標準反應譜的對比如圖2所示。

圖2 地震波加速度譜與標準反應譜對比圖

三、隔震支座的布置

隔震支座一般布置在柱底或剪力墻底部。本工程隔震支座的布置如圖3所示。

圖3 隔震支座布置方案圖

四、隔震效果分析

運用時程分析法分別對非隔震結構和隔震結構進行分析，得到的層間剪力比如下圖所示。

五、隔震層位移驗算

在罕遇地震作用下，對該框架模型進行時程分析，經隔震后層間位移角及層間位移見下表所示。

表1 罕遇地震作用下結構層間位移角

由表1可知：在8度罕遇地震下，層間位移角最大值為1/253。即8度罕遇地震作用下，滿足規范的層間彈塑性位移角限值1/150的要求。

表2 罕遇地震作用下結構層間位移

隔震支座最大容許位移為275mm，隔震層最大位移滿足規范要求。

六、結語

本文對6層框架結構進行隔震設計，采用SAP2000有限元軟件進行時程分析。對比時程分析結果可知，隔震結構比非隔震結構的抗震性能好，隔震結構可以大大降低原結構的地震響應。同時通過驗算隔震層的位移可知，隔震支座的選型和布置位置都比較合理，滿足規范要求。