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近年来,国内外对高层建筑采用隔震技术的需求不断增多,但我国《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》(下文简称“规范”)主要适用于多层建筑的隔震设计,且规范相关条文存在许多不尽完善之处。本文对规范中隔震设计方法的主要不足提出了改进建议,对高层隔震设计中的关键问题进行了研究,提出了较为系统的高层隔震设计方法,为规范的修订提供依据。
本文进行的主要工作如下:
1.研究了常用隔震装置的力学性能,系统分析了影响隔震效果的主要因素,为高层隔震建筑的概念设计和隔震层参数优化提供依据。
2.规范中设计反应谱的长周期特性和基于加速度的评价方法不尽合理,给高层隔震建筑设计地震动的选取带来困难。本文对中外弹性设计反应谱进行了对比分析,提出了高层隔震建筑设计地震动的选取原则及评价方法。
3.高层隔震建筑的高宽比较大、倾覆效应明显,隔震支座可能出现拉应力,而叠层橡胶支座的抗拉能力较低。本文指出了规范中容易导致隔震支座受拉的不合理规定,提出了改进后的结构布置原则,并对目前的计算方法提出修正建议。
4.高层隔震建筑由于重力荷载较大、倾覆效应显著,隔震支座的应力变化较大。本文分析了叠层橡胶支座和滑移支座的剪压性能,指出了规范中隔震支座面压验算方法的不完善之处,并提出改进意见。
5.结合工程实例对高层隔震建筑进行了系统的设计研究,采用了叠层橡胶支座隔震方案,以及混合采用叠层橡胶支座和弹性滑移支座的隔震方案。非线性时程分析结果表明,经合理设计,高层隔震建筑也可取得理想的隔震效果,采用混合隔震方案的隔震效果更加显著。