雙層隔震組合裝置在某高層框剪結構上的應用分析

2016-11-17 06:31:28庾光忠陳國平周函宇

廣東建材 2016年10期

關鍵詞：結構建筑分析

庾光忠陳國平周函宇

（株洲時代新材料科技股份有限公司）

雙層隔震組合裝置在某高層框剪結構上的應用分析

庾光忠陳國平周函宇

（株洲時代新材料科技股份有限公司）

某高層框剪結構隔震裝置采用普通橡膠支座和滑移支座組合裝置形式，分別在電梯井基礎頂部和地下一層柱頂設置隔震層，分析結果表明，本隔震結構隔震效果良好，地震設防烈度可降低一度，且采用組合隔震裝置形式減少隔震裝置費用。

高層框剪結構；組合裝置；隔震層；設防烈度

1 引言

隔震結構是指在結構的上部結構與下部結構之間增設隔震層，可以延長結構的自振周期，增加結構的整體阻尼，利用隔震裝置大量消耗輸入結構的地震動能量，從而達到保護上部主體結構的防震要求。與傳統抗震結構采用結構自身主體構件的“硬抗”不同，隔震結構通過“軟抗”的形式，通過隔震層的變形阻斷和吸收地震動輸入能量，提高結構的整體抗震性能。根據《建筑抗震設計規范GB50011-2010》規定，在滿足相關條件的情況下，有效的隔震結構的上部結構可以降低地震設防烈度進行分析設計，從而在提高抗震性能和增加建筑使用空間的同時降低建筑物的整體造價。

目前，我國已經建成或在建隔震建筑已達幾千棟之多，隔震技術的應用越來越廣泛并趨于成熟，但大多數隔震建筑都單一采用普通橡膠支座作為隔震裝置，采用組合隔震裝置的案例少。采用普通橡膠支座和滑移支座組合裝置形式，在保證結構隔震效果的同時，滑移支座在同等條件下的造價相對較小，可節約隔震裝置成本。

2 結構的基本信息

某高層框剪結構為重點設防類建筑，結構設計使用年限50年，抗震設防烈度為8度，設計基本加速度為0.2g，地下一層和地上十七層，地下室層高6.60m，首層層高均為5.25m，2～3層層高均為4.5m，4～16層層高均為3.80m，頂層層高均為3.85m。地上建筑高度67.30m，結構長71.20m，寬25.5m。

設計地震分組為第一組，基本風壓0.4KN/m2，地面粗糙度類別為B類，風荷載體型系數1.31。

圖1 某高層框剪結構建筑立面圖

3 隔震層和隔震裝置的選擇

3.1 隔震裝置的選擇

隔震層柱子和剪力墻須進行水平隔斷，因此剪力墻結構應設置轉換梁并在下部設置支墩柱，此處支墩柱部分軸向壓力很大，在普通橡膠支座高度須與其他部位隔震支座橡膠層支座變形相同的情況下，采用能夠在一定范圍內只有滑動的滑移支座可有效地解決這一問題并降低支座的成本。

本結構隔震層共設置兩層，分別地下室-1.5m處和電梯井下基礎頂部位。普通橡膠支座和滑移支座實物圖片分別見圖2和圖3。

圖2 普通橡膠支座

圖3 建筑滑移支座

3.2 支座的選型和布置

根據《建筑抗震設計規范》規定，本工程為乙類建筑，保證支座的平均壓應力小于12MPa，而根據參考文獻6，滑板支座面壓限制為50MPa，故電梯井處隔震層采用滑板支座來替代原來直徑為1100～1400mm的普通橡膠支座，大大節省了支座的造價。支座選型和數量見表1和表2。

表1 某高層剪力墻結構隔震支座參數

表2 橡膠隔震支座參數

隔震層橡膠支座的平面布置圖見圖4，布置方法采用一柱一隔震支座。

圖4 隔震層支座平面布置圖

4 結構隔震效果分析

采用三維空間彈塑性有限元設計及分析軟件ETABS對結構進行建模分析。隔震結構的三維空間模型如圖4所示。按照《建筑抗震設計規范》規定，采用時程分析法計算。

根據《建筑抗震設計規范》規定，選取適用于本結構的5組實際強震記錄CC1218（CHI-CHI 09/20/99）、CC2962（CHI-CHI 09/20/99）、EL（ELCENTRO）、IV169（IMPERIALVALLEY10/15/79）和 SF67（San Fernando_NO_67）（簡寫分別為 CC1218、CC2962、EL、IV169、SF67）和2組人工波（簡寫分別為RGB1、RGB2）進行結構地震反應分析。

對抗震結構與隔震結構輸入地震波進行時程動力分析。將7條地震波作用下結構響應取平均值作為本結構分析結果。

4.1 水平向減震系數計算

地震波按8度設防地震0.2g調整峰值（輸入加速度峰值為0.2g）。

設防烈度地震作用下，非隔震和隔震結構的上部結構X向、Y向層間剪力和層間彎矩計算結果對比分別見圖5～圖8。由圖可知，建筑在采用隔震以后，層間剪力和層間彎矩明顯減少，表明隔震結構具有良好的減震效果，其水平減震系數為0.48。