某框架結(jié)構(gòu)隔震分析研究

(廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東 廣州 510000)

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對居住環(huán)境的安全要求日益提高，傳統(tǒng)的抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下，內(nèi)部部分構(gòu)件受損破壞，嚴(yán)重影響使用功能。結(jié)構(gòu)的隔震技術(shù)改變傳統(tǒng)的“硬抗”設(shè)計思路，從“以剛克剛”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙匀峥藙偂?，通過延長結(jié)構(gòu)周期和增加結(jié)構(gòu)阻尼降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。本文將采用SAP2000有限元分析軟件，對某6層隔震框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行時程分析，并與非隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證隔震結(jié)構(gòu)的減震效果。

一、工程概況

本工程為6層框架結(jié)構(gòu)(包括隔震層)，隔震層高度為1.6米，隔震層以上5層，首層層高為4.0m，其余四層層高3.3米，結(jié)構(gòu)周期0.80s，建筑平面長為26.4米，寬為12.6米。建筑物設(shè)防烈度為8度(0.20g)，建筑為Ⅱ類二組場地條件，特征周期為0.40s。建立結(jié)構(gòu)的有限元抗震模型，見圖1。

圖1 非隔震結(jié)構(gòu)模型

二、地震波選取

根據(jù)規(guī)范[1]要求：彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部框架剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，多條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%。根據(jù)場地條件和結(jié)構(gòu)周期，按照要求選取七條地震波進(jìn)行時程分析，其中天然波四條，人工波三條。七條地震波所對應(yīng)加速度反應(yīng)譜與標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的對比如圖2所示。

圖2 地震波加速度譜與標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜對比圖

三、隔震支座的布置

隔震支座一般布置在柱底或剪力墻底部。本工程隔震支座的布置如圖3所示。

圖3 隔震支座布置方案圖

四、隔震效果分析

運(yùn)用時程分析法分別對非隔震結(jié)構(gòu)和隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到的層間剪力比如下圖所示。

五、隔震層位移驗(yàn)算

在罕遇地震作用下，對該框架模型進(jìn)行時程分析，經(jīng)隔震后層間位移角及層間位移見下表所示。

表1 罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)層間位移角

由表1可知：在8度罕遇地震下，層間位移角最大值為1/253。即8度罕遇地震作用下，滿足規(guī)范的層間彈塑性位移角限值1/150的要求。

表2 罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)層間位移

隔震支座最大容許位移為275mm，隔震層最大位移滿足規(guī)范要求。

六、結(jié)語

本文對6層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震設(shè)計，采用SAP2000有限元軟件進(jìn)行時程分析。對比時程分析結(jié)果可知，隔震結(jié)構(gòu)比非隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能好，隔震結(jié)構(gòu)可以大大降低原結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。同時通過驗(yàn)算隔震層的位移可知，隔震支座的選型和布置位置都比較合理，滿足規(guī)范要求。