镇江中学体育馆隔震加固计算与分析研究

狄志强 袁佳乐 卢艺静 宋永生 卫 海

(1.江苏鸿基节能新技术股份有限公司，江苏 南京 211131； 2.金陵科技学院，江苏 南京 211169)

镇江中学体育馆隔震加固计算与分析研究

狄志强1袁佳乐2卢艺静2宋永生2卫 海1

(1.江苏鸿基节能新技术股份有限公司，江苏 南京 211131； 2.金陵科技学院，江苏 南京 211169)

以镇江中学体育馆隔震加固为例，对体育馆隔震加固中的隔震分析要点进行研究，经分析可得，隔震后镇江中学体育馆的地震响应显著下降，隔震层的支座应力和偏心率能够满足规范要求，因此隔震加固后该体育馆各项指标均能满足规范要求，可以确保投入正常使用。

体育馆，隔震，时程分析，有限元分析

地震灾害以其巨大的冲击力对建筑物造成了不可避免的影响。体育馆作为人员密集地，还承担着震后救灾场所的职责，提高其抗震能力就显得尤其重要[1-3]。相比于传统的“抗震”加固方法，以隔震技术为代表的新型抗震加固方法在节省投资、不影响建筑使用功能方面具有突出优点[4,5]。本文以镇江中学体育馆隔震加固为例，对体育馆隔震加固中的隔震分析和设计要点进行了研究。首先，结合反应谱分析研究，选取了满足规范要求的7条地震波；继而开展了7条地震波作用下的结构隔震前后的地震响应分析，以及隔震层的隔震性能计算。

1 工程概况

镇江中学体育馆建于2000年,4层框架结构，层高3.9 m，檐高15.05 m，长53 m，宽39 m。梁板柱均为现浇混凝土，基础为桩基和条形基础。该结构的抗震设防烈度为7度(0.15g)，场地类别为Ⅲ类，需提高半度按8度(0.20g)采取抗震构造措施；本建筑属乙类建筑，校舍加固需提高1度采取抗震构造措施；同时，采用隔震措施且减震系数小于0.4时，根据规范可降低1度采取抗震构造措施，故本次隔震改造中抗震构造措施按8度(0.20g)设计；在有限元软件中进行隔震计算时，地震作用按7度(0.15g)考虑[6,7]。

2 计算模型

采用ETABS有限元软件建立了结构的三维有限元分析模型，如图1所示。隔震支座采用Link单元中Isolator1隔震单元，并根据实际隔震产品的性能参数定义隔震单元属性。采用直径为500 mm,600 mm的两种橡胶隔震支座进行隔震加固[8]，其设计参数如表1所示。

表1 隔震支座设计参数一览表

型号RB500LRB600有效面积/cm218812714铅芯直径/mm—120橡胶层数/层2022橡胶总厚/mm96110第一形状系数2430第二形状系数5.15.45竖向刚度/kN·mm-114202667等效刚度/kN·m-17601833屈服后刚度/kN·m-1—1014屈服力/kN—90.2橡胶剪切模量/N·mm-20.3920.392等效阻尼/(N·s)·mm-174.7245.2

3 隔震结构地震响应分析结果

选用5条天然地震动记录和2条人工波(南京波和宿迁波)进行结构的整体时程分析，如表2所示。表3给出了隔震前后的前6阶周期计算结果。从表3可以看出，隔震结构的基本周期由原来的0.548 28 s延长至2.950 75 s，已经远离了结构的基本周期。表4给出了隔震结构与非隔震结构在多遇地震、设防地震、7度罕遇地震作用下的各层层间剪力对比及7度罕遇地震作用下一层某边柱顶点位移最大值。从表4可以看出，隔震加固方案后的层间剪力降幅较大，隔震效果较为显著。同时，在多条双向地震作用下，各支座最大位移没有超越规范限值，满足规范相关要求[9-11]。

表2 地震时程与反应谱基底剪力计算结果 kN

表3 隔震结构前6阶振型的周期 s

表4 隔震后的剪力与支座位移计算结果

4 隔震层分析结果

表5给出了三类隔震支座的长期竖向压应力、短期极大竖向压应力和短期极小竖向压应力的最大值。从表5可以看出，隔震支座长期最大竖向压应力为10.56 MPa，短期最大竖向压应力为17.60 MPa，短期最小竖向压应力为-0.97 MPa，表明隔震层设计具有足够的稳定性和安全性[12,13]。

隔震层的偏心率计算结果如表6所示。可以看出，各方向的偏心率均小于3%，说明隔震层布置规则，重心和刚心比较重合。

表5 隔震支座的竖向压应力代表参数的最大值一览表

表6 综合实验楼偏心率计算成果

5 结语

本文以镇江中学体育馆隔震加固为例，对体育馆隔震加固中的隔震分析要点进行了研究，结论归纳如下：

1)反应谱分析和地震响应计算结果表明，所选用的5条自然波和2条人工波均能够满足规范要求，计算结果具有较强的代表性。

2)隔震结构在地震动作用下的减震系数和隔震层位移等地震响应均能够满足规范要求，表明隔震技术对于该类结果具有较强的适用性。

3)隔震层的内力和偏心率能够满足计算要求，表明所推荐的隔震方案能够确保隔震层在不同烈度地震下能够正常工作，确保隔震体系的完好。

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CalculationandanalysisofvibrationisolationofZhenjiangMiddleSchoolgymnasium

DiZhiqiang1YuanJiale2LuYijing2SongYongsheng2WeiHai1

(1.JiangsuHongjiEnergy-SavingNewTechnologyCo.,Ltd,Nanjing211131,China; 2.JinlingInstituteofTechnology,Nanjing211169,China)

This paper studies the main points of vibration isolation in the gymnasium of the gymnasium of Zhenjiang Middle School gymnasium. The seismic response of Zhenjiang Middle School gymnasium is decreased significantly after the earthquake, and the stress and eccentricity of the isolation of the seismic layer can meet the specification requirement. Therefore, the various indexes of the gymnasium can meet the requirements of the specification and ensure the normal use of the gymnasium.

gymnasium, isolation, time history analysis, finite element analysis

TU352.1

：A

1009-6825(2017)24-0037-03

2017-06-12

狄志强(1982- )，男，工程师