多維地震作用下結(jié)構(gòu)隔震控制設(shè)計與分析

摘 要：本文選擇疊層橡膠支座為減震結(jié)構(gòu)，獲得了隔震支座的基本參數(shù)，計算了不同工況下隔震結(jié)構(gòu)的周期及罕遇地震下隔震層的水平位移。通過計算結(jié)果可知各支座均滿足水平位移限制要求，本文的設(shè)計方法對提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要作用。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)隔震；結(jié)構(gòu)周期；結(jié)構(gòu)位移

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.114

0 引言

我國位于環(huán)太平洋地震構(gòu)造系與北緯20°～50°之間的大陸地震構(gòu)造系的交匯區(qū)域，自古上就是地震多發(fā)的國家之一，隔震結(jié)構(gòu)的研究對保證建筑結(jié)構(gòu)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。本文選擇疊層橡膠支座為減震結(jié)構(gòu)，獲得了隔震支座的基本參數(shù)，計算了多遇地震下隔震房屋的上部結(jié)構(gòu)震動基本周期、罕遇地震下隔震結(jié)構(gòu)的周期及罕遇地震下隔震層的水平位移。通過計算結(jié)果可知各支座均滿足水平位移限制要求，本文的設(shè)計方法對提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要作用。

1 結(jié)構(gòu)隔震方式的選擇

隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計根據(jù)《抗震規(guī)范》推薦的一種簡化設(shè)計方法，進行設(shè)計，用以計算隔震后結(jié)構(gòu)的基本周期、地震后上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用大小和分布、隔震支座罕遇地震下的水平位移和水平剪力等。

橡膠支座隔震系統(tǒng)是常用的隔震系統(tǒng)。用橡膠與鋼片組成的層狀橡膠支座作為隔離裝置，簡單易行，實際應(yīng)用較多；它是由多層橡膠和鋼板相互疊加而成，在施加豎向荷載時，由于橡膠受到鋼板的約束，不會產(chǎn)生很大的橫向變形，即具有很強的抗壓能力；水平方向有很大的變形能力，在地震作用下，橡膠墊可以隔離水平方向的運動能量。

2 初步設(shè)計

依托某鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為工程背景，首先確定隔震層的位置。隔震層設(shè)在地梁層柱端頂部，橡膠隔振支座設(shè)置在受力較大的位置，其規(guī)格、數(shù)量和分布根據(jù)豎向承載力、側(cè)向剛度和阻尼的要求通過計算確定。隔震層在罕遇地震下應(yīng)保持穩(wěn)定，不宜出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形。隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下，不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。隔震層上部重力為：

G=G1+G2+G3+G4 （1）

其中：G1 =9164.7kN，G2=9562.266kN，G3=7085.639kN，G4=4684.309kN。

3 隔震支座的選型和布置

由上部結(jié)構(gòu)計算出每個支座上的軸向力。根據(jù)抗震規(guī)范相應(yīng)要求，乙類建筑隔震支座平均壓應(yīng)力限制不應(yīng)大于12MPa，由此確定每個支座的直徑。

通過試算，擇優(yōu)選用GZY300-60鉛芯隔震支座6個（1、2、13、14、15、23號柱）、 GZY400-80鉛芯隔震支座18個（3-8、16、21、22、24-32號柱）、GZY500-100鉛芯隔震支座6個（9-12、18、20號柱）、GZY600-120鉛芯隔震支座2個（17、19號柱）。鉛芯隔震支座的基本參數(shù)如表1。

4 地震作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算

4.1 多遇地震下隔震房屋的上部結(jié)構(gòu)震動基本周期

5 結(jié)語

采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)，可以延長結(jié)構(gòu)的自振周期，使上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)大大降低。隔震結(jié)構(gòu)的節(jié)點相對位移最大值，小于βiux、βiuy，說明隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全性。

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作者簡介：楊旆（1989-），吉林吉林人，助理工程師，主要從事市政工程設(shè)計、施工及管理方面的研究及實踐。