隔震支座对某高层建筑结构抗震性能影响分析

李俊龙

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

高层抗震技术一直是建筑行业面对的难题之一，近些年来通过技术升级与发展，高层隔震支座技术得到了发展，其成熟度较高，已经具备了规模推广与应用的价值。为了进一步探讨高层隔震支座在高层建筑抗震方面的作用，现就其技术原理介绍如下。

1 高层隔震支座概述

1.1 技术原理

高层隔震支座的技术原理并不复杂，其与传统的抗震结构类似，都采用了结构件对地震作用力产生的附加载荷进行对冲、抵消，以此来降低地震过程中产生的破坏性的能量，从而降低建筑物本身受到的影响与损伤。为了实现这个技术目的，需要配置的高层隔震支座设备包括有橡胶支座、阻尼器以及滑板支座等等，通过这些设备的使用可以有效抵御变形带来的影响，同时也可以提升系统的稳定性。在抗震结构的使用过程中，可以延长地层建筑的周期2～5 s，所以对于控制地震加速度具有显著的功效。

1.2 应用现状

高层隔震支座在我国已经有一段时间的应用，其主要被用于高层、超高层建筑中，可以在一定程度上消除地震带来的能量影响，提升建筑物的稳定性。在高层建筑中应用高层隔震支座结构可以延长结构的周期，降低加速度的影响，不过也会因此而出现隔断影响。在水平地震作用影响下，由于高层建筑的层高较高，很容易出现倾覆的情况，所以需要借助于横向的抗拉应力来保持建筑物的形态，而高层隔震支座的主要技术原理就是提供横向的抗拉应力。尽管国内该技术得到了应用，不过依然存在一定的缺陷，需要继续研究、推广，提升隔振技术的应用面，确保实现隔震效果。

2 隔震支座在高层建筑结构中的应用

2.1 支座类型

高层隔震支座的选型十分关键，目前应用于高层建筑的支座类型包括有橡胶隔震支座、铅芯橡胶支座以及高阻尼橡胶支座等多种类型。其中天然橡胶构成的支座由多种橡胶、钢板交叠制作而成，本身具有整体性较强、韧性较强的特征，在使用过程中厚度的要求也不高，整体耐久性良好，在大多数情况下即使连续使用十年以上也不会影响到其本身的抗震性能。铅芯支座的优势在于能耗较低，成本控制难度小，这是由于原材料来源相对比较广泛。

2.2 隔震支座的布置

高层隔震支座的布置需要结合建筑物的特征，选择合适的平面进行布置。一般来说，要考虑到重力载荷的特征以及速降压力在合适的范围内，这个过程要结合建筑物的类型进行参数选择。为了提升载荷的应对能力，增强抗拉能力，需要做好高抗震结构的抗扭处理，比如说选择高层隔震支座的密集布置，通过刚度中心与建筑物重叠的方式可以快速完成设置任务。

2.3 隔震支座的构造与维护

高层隔震支座设置完成后还需要定期对其进行构造管理以及系统维护，这样才能够确保其保持良好的工作状态，提升抗震的效率。在构造中涉及的内容较多，包括有支座布置、上下结构衔接以及防火层的控制等等，需要同时做好水平隔离以及抗震管理，这些细节对于高层的抗震性能都具有重要的作用。在维护过程中还需要借助于隔层技术来确保高层建筑的施工规范，根据技术指导的内容与要求来进行高层隔震结构的管理，从而为顺利实现抗震效果创造条件。后期的维护难度不高，但是影响却很大，所以依然需要设立专门的维修队伍进行日常巡查。

3 隔震支座对某高层建筑结构抗震性能影响

3.1 工程概况

本次选取某餐饮大楼作为隔震支座抗震性能的分析目标，该大楼层高为32层，地区的抗震设防烈度为8度，抗震设防类别为丙类，设计使用年限为50年。工程的设计等级为乙级，主要采用后压浆钻孔灌注桩施工技术。本建设项目的占地面积较大，存在区域内的不均匀沉降。

3.2 隔震支座的参数与布置

综合考虑本项目施工特征，其底部的地下室底板具有较高的刚度，地下室的变形则相对比较小，周围的覆土则存在一定支撑，需要在地下室的顶板部分进行隔震设置。在制作的柱底与墙底根据尺寸以及交叉面选择合适的支座压力，具体的参数与布置分布情况则需要结合上述分析进行选取。选择的高层隔震支座型号分别为LRB600、LRB700、LNR700、LNR800等。

3.3 隔震支座对高层建筑结构抗震性能影响分析

根据已有的区域内地震记录，选择合适的地震波进行抗震性能分析，分析的标准以多遇地震层间的位移角来作为判断隔震性能的标准。在加入隔震支座后，可以发现层间的位移角减少相对比较明显，对于上部的结构反应具有明显的抑制作用，同时也可以保护地下室的结构，提升周围土体的安全性。根据平均的时程响应的情况来进行分析判断，发现建筑结构中层间的剪力变化最大。根据隔震的效果来看，水平向的减震系数良好，对比未设置高层隔震支座的改善明显，其中轴力部分主要涉及支座的安全性，可以显著改善建筑物的整体抗倾覆性能。通过界面的切割分析来看，输出层的剪力抗侧力构件以及下节点的指定情况都可以作为水平向减震系数的分析基数，在规范谱、平均谱的影响下，能够直观地看出隔震层在设置隔震支座后能够显著降低剪力带来的不良影响。

从数值上来看，通过设置高层隔震支座，可以将结构层的剪力控制在400 kN上下，而未设置高层隔震支座的结构层的剪力则高达15 000 kN，剪力的峰值控制效果超过了80%，显著改善了应力条件，对于减少建筑物的变形量具有积极的作用。除此之外，在设置柔性隔震层的过程中，变形会进一步集中在隔震层的部分，所以此时的层间位移角会具有明显的降低趋势，此时的下部结构以及土体都可以得到安全保障。根据规范化的设计减震系数要求来看，隔震结构的设置能够在下层剪力、倾覆弯矩两个方面取得明显的优势，整体为非隔震结构效率的70%以上，所以如果参考上述条件设置了相应高层隔震支座，就能够根据相关设计条件以及建筑物的特征降低地震力，从而更好的实现建筑物抗震稳定性，保护人员财产与生命安全。

4 结语

综上所述，高层隔震支座的应用与推广不仅可以解决高层建筑的基础抗震问题，通过适当的优化，还可以减少高层建筑对于钢结构构件的配置要求，从而降低自身的重量，减少投资成本，同时也能够更好地兼顾建筑物的整体稳定性。为了推广技术，提升高层隔震支座的应用规模，本文也结合实际案例分别对高层隔震支座的参数、布置以及抗震性能进行了介绍，希望可以为技术应用提供思路和借鉴，提升我国高层建筑的整体抗震水平。