新疆某高层基础隔震结构设计与分析

新疆某高层基础隔震结构设计与分析

冯启浩

广州华森建筑与工程设计顾问有限公司广东广州510045

摘要：介绍了8度区（0.3g）新疆喀什某住宅楼高层框架—剪力墙结构基础隔震设计和分析的全过程。通过非线性时程分析对比了隔震结构和非隔震结构的楼层剪力比和倾覆力矩比，分析了隔震层的抗风性能，验算了隔震支座的拉压应力和支座位移变形。结果表明：采用基础隔震后，该高层结构不仅满足规范的抗风要求，而且水平地震作用明显降低；结构在设防地震和罕遇地震作用下的反应满足规范要求；隔震后结构水平地震影响系数最大值降低到0.12，设防烈度可降低一度进行设计，达到了结构抗震设防目标的要求，有效地提高了结构抗震性能。

关键词：隔震结构；基础隔震；高层结构；时程分析

中图分类号：TU375.4文献标识码：A

引言：建筑结构隔震技术通过在建筑物某一高度处设置拥有较大变形能力的隔震装置，可以显著减小地震作用对隔震层上部楼层的能量输入，减小上部楼层的结构响应0。基础隔震技术优良的隔震效果、安全性和耐久性得到了社会各界的广泛认可，并且这些研究成果应用于工程实践取得了很好的防震减灾效果0-0。在高烈度地区，由于高层建筑基础隔震设计普遍存在隔震支座可能受拉等问题，显著增加了结构设计建造的难度。为此，本文拟采用结构分析软件ETABS建立8度区的一框架剪力墙高层结构的有限元模型，并对其进行隔震设计和分析。

1工程概况

该项目为新疆喀什某框架—剪力墙结构住宅楼，建筑类别为丙类建筑。建筑总高度为79.3m，地上27层（包括隔震层），地下室2层。隔震层层高为1.6m，1层层高5.5m，2-3层层高为5.0m，4-27层层高为2.9m。结构设计使用年限为50年。场地土的类型为中硬场地土，场地类别II类，设计地震分组第三组；地面粗糙度B类；区域抗震基本烈度8度，设计基本地震加速度0.3g；基本风压按50年一遇的基本风压采用，取0.55kN/m2。

2隔震支座参数

隔震层可由隔震支座、阻尼装置和抗风装置组成。阻尼装置和抗风装置可与隔震支座合为一体，亦可单独设置，必要时可设置限位装置。隔震支座的平面布置与上部结构和下部结构的竖向受力构件的平面位置相对应。本工程共布置了隔震支座51个，为充分发挥每个橡胶支座的承载力和水平变形能力，选择了LNR800、LRB800和LRB900三种型号，具体的隔震支座型号参数及布置位置见图1和表1所示。

图6X向楼层倾覆力矩比图7Y向楼层倾覆力矩比

3.6罕遇地震作用下隔震分析

根据《抗规》第12.2.1、12.2.4和12.2.9条规定：隔震支座应进行竖向承载力验算和罕遇地震下水平位移的验算；橡胶隔震支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于1MPa；隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。

3.6.1隔震层位移

罕遇地震下隔震层（隔震支座）水平位移计算采用的荷载组合为：1.0×恒荷载＋0.5×活荷载＋1.0×水平地震。由此得到罕遇地震下各个支座最大水平位移如图8~9所示，隔震层高度为1.6m。

根据《抗规》第12.2.7条规定：隔震结构应该采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的构造措施。上部结构的周边应设置竖向隔离缝，缝宽不宜小于隔震橡胶支座在罕遇地震下的最大水平位移的1.2倍且不宜小于200mm。通过对该隔震结构进行罕遇地震作用分析（结果见图8~9），其在罕遇地震作用下隔震层最大层间位移平均值为358.3mm，为此该结构的隔震缝宜大于358.3mm，本工程实际隔震缝宽度取500mm，缝高取20mm，并用柔性材料填充。

图11罕遇地震下隔震支座的轴力图12罕遇地震下隔震支座的剪力

4.结语

通过对本工程的非隔震结构和隔震结构进行地震反应分析，分析表明：采用隔震技术后，该高层框架—剪力墙结构所受水平地震作用明显降低，水平地震影响系数降低到0.12，可使结构在当地8度（0.3g）抗震设防烈度下按降低一度（即7度0.15g）进行设计。隔震层抗风满足规范的抗风要求，隔震支座拉压应力均未超过规范标准；结构在设防地震和罕遇地震作用下的反应满足规范要求，有效地提高了结构抗震性能，为同类高设防烈度地区隔震结构设计提供参考。

参考文献：

[1]周福霖.工程结构减震控制[M].北京:地震出版社，1997.

[2]周云，吴从晓，张崇凌，杨光明.芦山县人民医院门诊综合楼隔震结构分析与设计[J].建筑结构，2013，43(24):23-27.

[3]薛彦涛.建筑结构隔震技术现状与应用[J].建筑结构，2011(11):82-87.

[4]辛力，董凯利，贾俊明，等.平凉市博物馆高层结构基础隔震设计与分析[J].建筑结构，2018，48(04):21-25+60.

[5]梁亮山.昆明某幼儿园隔震结构分析与设计[J].低碳世界，2017(10):118-121.