多维地震作用下结构隔震控制设计与分析

摘 要：本文选择叠层橡胶支座为减震结构，获得了隔震支座的基本参数，计算了不同工况下隔震结构的周期及罕遇地震下隔震层的水平位移。通过计算结果可知各支座均满足水平位移限制要求，本文的设计方法对提高建筑结构的稳定性具有重要作用。

关键词：结构隔震；结構周期；结构位移

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

0 引言

我国位于环太平洋地震构造系与北纬20°～50°之间的大陆地震构造系的交汇区域，自古上就是地震多发的国家之一，隔震结构的研究对保证建筑结构安全具有重要的战略意义。本文选择叠层橡胶支座为减震结构，获得了隔震支座的基本参数，计算了多遇地震下隔震房屋的上部结构震动基本周期、罕遇地震下隔震结构的周期及罕遇地震下隔震层的水平位移。通过计算结果可知各支座均满足水平位移限制要求，本文的设计方法对提高建筑结构的稳定性具有重要作用。

1 结构隔震方式的选择

隔震结构的设计根据《抗震规范》推荐的一种简化设计方法，进行设计，用以计算隔震后结构的基本周期、地震后上部结构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。

橡胶支座隔震系统是常用的隔震系统。用橡胶与钢片组成的层状橡胶支座作为隔离装置，简单易行，实际应用较多；它是由多层橡胶和钢板相互叠加而成，在施加竖向荷载时，由于橡胶受到钢板的约束，不会产生很大的横向变形，即具有很强的抗压能力；水平方向有很大的变形能力，在地震作用下，橡胶垫可以隔离水平方向的运动能量。

2 初步设计

依托某钢筋混凝土结构为工程背景，首先确定隔震层的位置。隔震层设在地梁层柱端顶部，橡胶隔振支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形。隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。隔震层上部重力为：

G=G1+G2+G3+G4 （1）

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

3 隔震支座的选型和布置

由上部结构计算出每个支座上的轴向力。根据抗震规范相应要求，乙类建筑隔震支座平均压应力限制不应大于12MPa，由此确定每个支座的直径。

通过试算，择优选用GZY300-60铅芯隔震支座6个（1、2、13、14、15、23号柱）、 GZY400-80铅芯隔震支座18个（3-8、16、21、22、24-32号柱）、GZY500-100铅芯隔震支座6个（9-12、18、20号柱）、GZY600-120铅芯隔震支座2个（17、19号柱）。铅芯隔震支座的基本参数如表1。

4 地震作用下结构应力计算

4.1 多遇地震下隔震房屋的上部结构震动基本周期

5 结语

采用基础隔震技术，可以延长结构的自振周期，使上部结构的反应大大降低。隔震结构的节点相对位移最大值，小于βiux、βiuy，说明隔震结构的设计安全性。

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作者简介：杨旆（1989-），吉林吉林人，助理工程师，主要从事市政工程设计、施工及管理方面的研究及实践。