基础隔震体系在框架剪力墙结构上的设计及抗震性能研究

姜 洋

（福建农业职业技术学院，福建 福清 350303）

0 引言

本文以某钢筋混凝土剪力墙结构建筑物为例，在设置基础隔震支座体系的基础上，利用Etabs有限元分析软件进行建模，以此研究隔震体系在框架剪力墙结构上的减震性能。

1 工程概况

本工程为17层钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑总高度51米，高宽比为3.75。抗震设防烈度7度；根据建筑结构设计，本工程基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组。项目建设场地为Ⅱ类；场地特征周期为 0.4s。根据建筑实际情况，采用Etabs软件进行建模。

2 基础隔震体系设计

2.1 隔震支座布置

铅芯橡胶隔震支座如下图阴影所示、其余为非铅芯橡胶隔震支座。其中非铅芯、铅芯橡胶隔震支座数量分别为为：28个、16个。隔震层平面简图见图2-1。

图2-1 隔震层平面简图

2.2 隔震结构水平向减震系数

利用时程分析法分别计算出结构模型中震下的 X向的层间剪力。借助 Etabs软件计算隔震结构水平向减震系数计算：本结构隔震与非隔震倾覆力矩最大比为0.37，隔震结构与主体结构最大层间剪力比为0.39，满足《抗震规范2010版》相关技术要求。

2.3 抗风承载力验算

为了使隔震层在风荷载作用下隔震层不发生屈服。根据《抗震规范2010版》12.1.3条3款规定：设防地震作用下风荷载和其它非地震作用下水平荷载标准值产生的总水平力应控制在总重力的10%以内。同时，根据《隔震规程》4.3.4条规定：隔震结构需进行抗风装置的验算。抗风装置应按下式要求进行验算：

验算过程如表2-1、表2-2所示。

表2-1 总水平力验算

表2-2 X、Y向隔震层抗风验算

从表2-3中可以看出，风荷载在隔震层产生的水平剪力标准值占总重力的1.23%，满足《抗震规范2010版》的要求。从表2-4中可以看出，隔震层抗风水平承载力为2572.8kN,在大于风荷载作用的情况下，隔震层X、Y向剪力设计值分别为1327kN、1735kN，隔震层抗风满足相关技术要求。

2.4 弹性恢复力验算

为了保证隔震装置在地震往复作用下仍能保持良好的复位性能，《隔震规程》4.3.6条规定：在设防地震作用下隔震支座的弹性恢复力需符合下列要求：

隔震支座的弹性恢复力验算见表2-3。

表2-3 弹性水平恢复力验算

由表2-5不难发现，隔震支座弹性水平恢复力为7186kN，远大于抗风装置水利承载力设计值要求，能够满足《隔震规程》和工程设计要求。

2.5 隔震支座压应力验算

根据《抗震规范》相关技术规定，在丙类建筑中采用橡胶隔震支座时，在重力荷载代表值下，其竖向压应力应控制在15MPa以内。据此计算隔震支座压应力值（如图2-4所示）。

图2-2 隔震支座压应力值

由图2-2可发现，在重力荷载代表值作用下，橡胶支座最大竖向压应力小于15MPa，符合技术规范要求。

3 原结构、基础隔震结构地震反应对比分析

选取一组实际强震记录Elcentro波，并根据《抗震规范2010版》5.1.2条将波的峰值调至7度多遇地震的35m/s2 与7度罕遇地震的220cm/s2。

3.1 加速度反应分析

原结构、基础隔震结构在E波下的的加速度峰值如表3-1所示。

表3-1 Elcentro波下两种结构顶层加速度峰值及减震率比较

表3-1表明，小震作用下，隔震结构对比原结构加速度反应峰值减小了31.30%；而在大震作用下，加速度反应峰值减小了72.12%。

3.2 基底剪力分析

列原结构、隔震结构在E波下的的基底剪力值如表3-2所示。

表3-2 Elcentro波下两种结构基底剪力及减震率比较

表3-2结果表明，隔震结构对比原结构，在小震作用下，加速度反应峰值减小了34.96%；而在大震作用下，加速度反应峰值减小了83.24%。可见无论大震小震作用下，隔震体系对基底剪力的减震效果显著。

4 结论

在框架结构中，为满足结构抗震设防要求，可在主体结构与基础结构之间设置柔性隔震层，以此达到缓冲、吸收地震能量的作用，降低地震对建筑结构的影响，改善建筑结构抗震性能。通过对本项目基础隔震体系性能进行分析，结果表明：隔震结构能够起到良好的耗能减震效果。I