某框架结构隔震分析研究

(广州大学土木工程学院 广东 广州 510000)

引言

随着我国经济的高速发展，人们对居住环境的安全要求日益提高，传统的抗震设计结构在罕遇地震作用下，内部部分构件受损破坏，严重影响使用功能。结构的隔震技术改变传统的“硬抗”设计思路，从“以刚克刚”转变为“以柔克刚”，通过延长结构周期和增加结构阻尼降低结构的地震响应。本文将采用SAP2000有限元分析软件，对某6层隔震框架结构进行时程分析，并与非隔震结构地震响应进行对比分析，验证隔震结构的减震效果。

一、工程概况

本工程为6层框架结构(包括隔震层)，隔震层高度为1.6米，隔震层以上5层，首层层高为4.0m，其余四层层高3.3米，结构周期0.80s，建筑平面长为26.4米，宽为12.6米。建筑物设防烈度为8度(0.20g)，建筑为Ⅱ类二组场地条件，特征周期为0.40s。建立结构的有限元抗震模型，见图1。

图1 非隔震结构模型

二、地震波选取

根据规范[1]要求：弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部框架剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。根据场地条件和结构周期，按照要求选取七条地震波进行时程分析，其中天然波四条，人工波三条。七条地震波所对应加速度反应谱与标准反应谱的对比如图2所示。

图2 地震波加速度谱与标准反应谱对比图

三、隔震支座的布置

隔震支座一般布置在柱底或剪力墙底部。本工程隔震支座的布置如图3所示。

图3 隔震支座布置方案图

四、隔震效果分析

运用时程分析法分别对非隔震结构和隔震结构进行分析，得到的层间剪力比如下图所示。

五、隔震层位移验算

在罕遇地震作用下，对该框架模型进行时程分析，经隔震后层间位移角及层间位移见下表所示。

表1 罕遇地震作用下结构层间位移角

由表1可知：在8度罕遇地震下，层间位移角最大值为1/253。即8度罕遇地震作用下，满足规范的层间弹塑性位移角限值1/150的要求。

表2 罕遇地震作用下结构层间位移

隔震支座最大容许位移为275mm，隔震层最大位移满足规范要求。

六、结语

本文对6层框架结构进行隔震设计，采用SAP2000有限元软件进行时程分析。对比时程分析结果可知，隔震结构比非隔震结构的抗震性能好，隔震结构可以大大降低原结构的地震响应。同时通过验算隔震层的位移可知，隔震支座的选型和布置位置都比较合理，满足规范要求。