基礎(chǔ)隔震體系在框架剪力墻結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)及抗震性能研究

姜 洋

（福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福清 350303）

0 引言

本文以某鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑物為例，在設(shè)置基礎(chǔ)隔震支座體系的基礎(chǔ)上，利用Etabs有限元分析軟件進(jìn)行建模，以此研究隔震體系在框架剪力墻結(jié)構(gòu)上的減震性能。

1 工程概況

本工程為17層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑總高度51米，高寬比為3.75。抗震設(shè)防烈度7度；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本工程基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地為Ⅱ類；場(chǎng)地特征周期為 0.4s。根據(jù)建筑實(shí)際情況，采用Etabs軟件進(jìn)行建模。

2 基礎(chǔ)隔震體系設(shè)計(jì)

2.1 隔震支座布置

鉛芯橡膠隔震支座如下圖陰影所示、其余為非鉛芯橡膠隔震支座。其中非鉛芯、鉛芯橡膠隔震支座數(shù)量分別為為：28個(gè)、16個(gè)。隔震層平面簡(jiǎn)圖見圖2-1。

圖2-1 隔震層平面簡(jiǎn)圖

2.2 隔震結(jié)構(gòu)水平向減震系數(shù)

利用時(shí)程分析法分別計(jì)算出結(jié)構(gòu)模型中震下的 X向的層間剪力。借助 Etabs軟件計(jì)算隔震結(jié)構(gòu)水平向減震系數(shù)計(jì)算：本結(jié)構(gòu)隔震與非隔震傾覆力矩最大比為0.37，隔震結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)最大層間剪力比為0.39，滿足《抗震規(guī)范2010版》相關(guān)技術(shù)要求。

2.3 抗風(fēng)承載力驗(yàn)算

為了使隔震層在風(fēng)荷載作用下隔震層不發(fā)生屈服。根據(jù)《抗震規(guī)范2010版》12.1.3條3款規(guī)定：設(shè)防地震作用下風(fēng)荷載和其它非地震作用下水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總水平力應(yīng)控制在總重力的10%以內(nèi)。同時(shí)，根據(jù)《隔震規(guī)程》4.3.4條規(guī)定：隔震結(jié)構(gòu)需進(jìn)行抗風(fēng)裝置的驗(yàn)算。抗風(fēng)裝置應(yīng)按下式要求進(jìn)行驗(yàn)算：

驗(yàn)算過程如表2-1、表2-2所示。

表2-1 總水平力驗(yàn)算

表2-2 X、Y向隔震層抗風(fēng)驗(yàn)算

從表2-3中可以看出，風(fēng)荷載在隔震層產(chǎn)生的水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值占總重力的1.23%，滿足《抗震規(guī)范2010版》的要求。從表2-4中可以看出，隔震層抗風(fēng)水平承載力為2572.8kN,在大于風(fēng)荷載作用的情況下，隔震層X、Y向剪力設(shè)計(jì)值分別為1327kN、1735kN，隔震層抗風(fēng)滿足相關(guān)技術(shù)要求。

2.4 彈性恢復(fù)力驗(yàn)算

為了保證隔震裝置在地震往復(fù)作用下仍能保持良好的復(fù)位性能，《隔震規(guī)程》4.3.6條規(guī)定：在設(shè)防地震作用下隔震支座的彈性恢復(fù)力需符合下列要求：

隔震支座的彈性恢復(fù)力驗(yàn)算見表2-3。

表2-3 彈性水平恢復(fù)力驗(yàn)算

由表2-5不難發(fā)現(xiàn)，隔震支座彈性水平恢復(fù)力為7186kN，遠(yuǎn)大于抗風(fēng)裝置水利承載力設(shè)計(jì)值要求，能夠滿足《隔震規(guī)程》和工程設(shè)計(jì)要求。

2.5 隔震支座壓應(yīng)力驗(yàn)算

根據(jù)《抗震規(guī)范》相關(guān)技術(shù)規(guī)定，在丙類建筑中采用橡膠隔震支座時(shí)，在重力荷載代表值下，其豎向壓應(yīng)力應(yīng)控制在15MPa以內(nèi)。據(jù)此計(jì)算隔震支座壓應(yīng)力值（如圖2-4所示）。

圖2-2 隔震支座壓應(yīng)力值

由圖2-2可發(fā)現(xiàn)，在重力荷載代表值作用下，橡膠支座最大豎向壓應(yīng)力小于15MPa，符合技術(shù)規(guī)范要求。

3 原結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)對(duì)比分析

選取一組實(shí)際強(qiáng)震記錄Elcentro波，并根據(jù)《抗震規(guī)范2010版》5.1.2條將波的峰值調(diào)至7度多遇地震的35m/s2 與7度罕遇地震的220cm/s2。

3.1 加速度反應(yīng)分析

原結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在E波下的的加速度峰值如表3-1所示。

表3-1 Elcentro波下兩種結(jié)構(gòu)頂層加速度峰值及減震率比較

表3-1表明，小震作用下，隔震結(jié)構(gòu)對(duì)比原結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)峰值減小了31.30%；而在大震作用下，加速度反應(yīng)峰值減小了72.12%。

3.2 基底剪力分析

列原結(jié)構(gòu)、隔震結(jié)構(gòu)在E波下的的基底剪力值如表3-2所示。

表3-2 Elcentro波下兩種結(jié)構(gòu)基底剪力及減震率比較

表3-2結(jié)果表明，隔震結(jié)構(gòu)對(duì)比原結(jié)構(gòu)，在小震作用下，加速度反應(yīng)峰值減小了34.96%；而在大震作用下，加速度反應(yīng)峰值減小了83.24%。可見無論大震小震作用下，隔震體系對(duì)基底剪力的減震效果顯著。

4 結(jié)論

在框架結(jié)構(gòu)中，為滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求，可在主體結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置柔性隔震層，以此達(dá)到緩沖、吸收地震能量的作用，降低地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，改善建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。通過對(duì)本項(xiàng)目基礎(chǔ)隔震體系性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明：隔震結(jié)構(gòu)能夠起到良好的耗能減震效果。I