基于组合支座的大底盘双塔隔震结构性能研究.pdf

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1、画回匠团基于组合支座的大底盘双塔隔震结构性能研究许超赵勇燮牛永锋吉林建筑大学土木工程学院摘要：采用弹性时程方法，对采用带铅芯的橡胶隔震支座与滑动隔震支座的组合布置形式的大底盘双塔高层隔震结构进行地震响应分析。主要包括结构的减震系数、结构层间位移曲线等。带铅芯的隔震支座主要布置在框架柱下，滑动隔震支座与橡胶隔震支座主要联合布置于中·鼙核心筒下。结果表明，在多遏地震作用下，带铅芯的隔震支座可以提供有效的结构刚度及阻尼，滑动隔震支座可以最大程度的将地震能量转化为动能，高效率的调节隔震层的整体刚度。通过支座的合理布置形

2、式，隔震结构的地震作用显著降低，水平减震效果非常明显。层间位移主要集中在隔震层，上部结构呈现为明显的整体平动。关键词：弹性时程；橡胶隔震支座；滑动隔震支座；减震系数0引言随着隔震橡胶支座的出现并应用于隔震领域，建筑隔震技术得到了很好的推广和应用u’31，逐渐被各个国家接收并采用。最初，隔震技术一般应用于多层结构，但近年来国内外不少超高层及连体建筑也采用了隔震技术，并取得了很好的效果。目前的高层建筑隔震层设计主要采用带铅芯的橡胶隔震支座和滑动隔震支座。铅芯橡胶支座是在橡胶支座的中心压入铅芯构成的。铅芯压入后与橡胶

3、支座融为一体追随剪切变形；这种支座是由橡胶支座安定的复原装置和铅的能量吸收装置所构成的阻尼机构一体型的隔震装置。铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金属。铅芯橡胶支座也是最早用于隔震结构的支座之一。滑动隔震支座是一种聚四氟乙烯(PTFE)滑动支座，该支座具有很好的滞回性能，但由于该支座没有复位装置，滑移后有残留位移，需要与其他隔震支座或阻尼器等联合使用，提供结构复位能力。本文采用弹性时程方法，对采用带铅芯的橡胶隔震支座与滑动隔震支座组合布置形式下的高层隔震结构进行分析。隔震结构的算例背景：抗震设防烈度为

4、8度，II类场地。采用高层大底盘双塔塔结构，主楼部分地上十六层，高度为68．7米；大地盘裙房为地上三层，地下一层，局部地下两层。隔震层的橡胶隔震支座分布在框架柱下，滑动隔震支座与橡胶隔震支座联合分布在核心筒下。1建立模型结构的三维分析简图如图1，采用国际大型通用有限元分析软件ETABs进行建模分析。图1结构三维示意图带铅芯的橡胶隔震支座及滑动隔震支座的性能参数如表1所示。表1隔震支座参数表项目由800岫巾900衄巾1000衄巾800衄滑动支座屈服前水平刚度(kN／衄)16．118．319．79．7屈服后水平刚度

5、比0．077竖向刚度(1(N／衄)3535441546003500等效阻尼比0．3170．3120．193屈服力(1(N)25030314l151墙体及楼板采用壳单元模拟，框架梁柱采用线单元，均采用弹性单元。2地震动输入采用两组工程所在场地附近的实测地震波和一组人工地震波，三条波的时间步长均为0．02s，持续时间为21s，符合规范要求。3分析结果3．1楼层地震剪力分析整体结构在多遇地震、罕遇地震作用下隔震前后的层间剪力分析见图2，并计算了各层的减震系数，见表2、3。由结果可以看出，在结构基础部位设置了隔震层以后

6、，结构的层间剪力大大减小，罕遇地震作用尤为明显，说明隔震起到了预期的效果哺。60。在罕遇地震作用下，隔震层的减震效果更明显，地震作用不足隔震前的25％。上部结构基本处于弹性阶段，对结构起到了很好的保护作用。对比全橡胶隔震支座隔震层方案和组合支座隔震层方案。二者在多遇地震下差别不大，但在罕遇地震下，组合支座形式可以提供更良好的隔震效果，并有效控制隔震层位移，具有更好的性能。隔震效果一层剪力(Y方向罕遇地震)图2层间剪力比较2015．01221塾黧腿黧黧裟婺———]葚诫瀛苗．；运蘸赢水平向减罐桑神(屡ll!f力)一

7、名消撤蒋压I叫雌何Lh仪困’穸皑J巴戚^川H表3罕遇地震下减震系数3．2楼层位移分析整体结构在多遇地震、罕遇地震作用下隔震前后的楼层变形分析见图3。由结果可以看出，在结构基础部位设置了隔震层以后，结构在水平地震作用下的位移主要集中在隔震层，上部结构有很明显的平动。同样对比全橡胶隔震支座隔震层方案和组合支座隔震层方案。二者在多遇地震下差别不大，但在罕遇地震下，组合支座形式具有更小的侧向位移，而且上部架构的侧向位移图更直，说明平动效应更明显，因此减震效果更好。同时组合支座方案的罕遇地震隔震层位移也在可控范围。，7‘

8、／／，f』，／jj／≠≯，，∥≤。。，。。层闰位咎(咖I+}#。．，菲竭蕞}。～$一翘l鼬：一；眙主壹j2层间位移比较图．罕遇地震Y方向_．．辜遥l—g—iE⋯Ⅲ§i{图3层间位移比较4结论采用隔震支座的模型，无论是采取单一的全橡胶隔震支座还是组合支座隔震方式，其减震效果比起传统非隔震结构是非常明显的，层剪力和层间位移都得到了有效的控制。采取组合支座的隔震系统比采取单一全橡胶隔震支座的