基礎隔震體系在框架剪力墻結構上的設計及抗震性能研究

姜 洋

（福建農業職業技術學院，福建 福清 350303）

0 引言

本文以某鋼筋混凝土剪力墻結構建筑物為例，在設置基礎隔震支座體系的基礎上，利用Etabs有限元分析軟件進行建模，以此研究隔震體系在框架剪力墻結構上的減震性能。

1 工程概況

本工程為17層鋼筋混凝土框架剪力墻結構，建筑總高度51米，高寬比為3.75。抗震設防烈度7度；根據建筑結構設計，本工程基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第二組。項目建設場地為Ⅱ類；場地特征周期為 0.4s。根據建筑實際情況，采用Etabs軟件進行建模。

2 基礎隔震體系設計

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量分別為為：28個、16個。隔震層平面簡圖見圖2-1。

圖2-1 隔震層平面簡圖

2.2 隔震結構水平向減震系數

利用時程分析法分別計算出結構模型中震下的 X向的層間剪力。借助 Etabs軟件計算隔震結構水平向減震系數計算：本結構隔震與非隔震傾覆力矩最大比為0.37，隔震結構與主體結構最大層間剪力比為0.39，滿足《抗震規范2010版》相關技術要求。

2.3 抗風承載力驗算

為了使隔震層在風荷載作用下隔震層不發生屈服。根據《抗震規范2010版》12.1.3條3款規定：設防地震作用下風荷載和其它非地震作用下水平荷載標準值產生的總水平力應控制在總重力的10%以內。同時，根據《隔震規程》4.3.4條規定：隔震結構需進行抗風裝置的驗算。抗風裝置應按下式要求進行驗算：

驗算過程如表2-1、表2-2所示。

表2-1 總水平力驗算

表2-2 X、Y向隔震層抗風驗算

從表2-3中可以看出，風荷載在隔震層產生的水平剪力標準值占總重力的1.23%，滿足《抗震規范2010版》的要求。從表2-4中可以看出，隔震層抗風水平承載力為2572.8kN,在大于風荷載作用的情況下，隔震層X、Y向剪力設計值分別為1327kN、1735kN，隔震層抗風滿足相關技術要求。

2.4 彈性恢復力驗算

為了保證隔震裝置在地震往復作用下仍能保持良好的復位性能，《隔震規程》4.3.6條規定：在設防地震作用下隔震支座的彈性恢復力需符合下列要求：

隔震支座的彈性恢復力驗算見表2-3。

表2-3 彈性水平恢復力驗算

由表2-5不難發現，隔震支座彈性水平恢復力為7186kN，遠大于抗風裝置水利承載力設計值要求，能夠滿足《隔震規程》和工程設計要求。

2.5 隔震支座壓應力驗算

根據《抗震規范》相關技術規定，在丙類建筑中采用橡膠隔震支座時，在重力荷載代表值下，其豎向壓應力應控制在15MPa以內。據此計算隔震支座壓應力值（如圖2-4所示）。

圖2-2 隔震支座壓應力值

由圖2-2可發現，在重力荷載代表值作用下，橡膠支座最大豎向壓應力小于15MPa，符合技術規范要求。

3 原結構、基礎隔震結構地震反應對比分析

選取一組實際強震記錄Elcentro波，并根據《抗震規范2010版》5.1.2條將波的峰值調至7度多遇地震的35m/s2 與7度罕遇地震的220cm/s2。

3.1 加速度反應分析

原結構、基礎隔震結構在E波下的的加速度峰值如表3-1所示。

表3-1 Elcentro波下兩種結構頂層加速度峰值及減震率比較

表3-1表明，小震作用下，隔震結構對比原結構加速度反應峰值減小了31.30%；而在大震作用下，加速度反應峰值減小了72.12%。

3.2 基底剪力分析

列原結構、隔震結構在E波下的的基底剪力值如表3-2所示。

表3-2 Elcentro波下兩種結構基底剪力及減震率比較

表3-2結果表明，隔震結構對比原結構，在小震作用下，加速度反應峰值減小了34.96%；而在大震作用下，加速度反應峰值減小了83.24%。可見無論大震小震作用下，隔震體系對基底剪力的減震效果顯著。

4 結論

在框架結構中，為滿足結構抗震設防要求，可在主體結構與基礎結構之間設置柔性隔震層，以此達到緩沖、吸收地震能量的作用，降低地震對建筑結構的影響，改善建筑結構抗震性能。通過對本項目基礎隔震體系性能進行分析，結果表明：隔震結構能夠起到良好的耗能減震效果。I