大底盘多塔楼层间隔震结构的抗震性能分析

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随着近年来隔震技术的发展,采用隔震结构的建筑越来越多。由于隔震层能够有效延长结构的自振周期,大大降低结构的地震响应,因此在地铁上盖开发项目中有着广泛的应用。地铁上盖开发项目一般先在地铁上方建造大底盘,然后在大底盘上方建造住宅或商场,通过在大底盘上方设置隔震层,能够降低上部结构的设防烈度,减少上部结构的配筋,对降低结构造价具有明显的优势。而上部结构的质量中心与隔震层的刚度中心一般不能完全重合,这使得上部结构的扭转效应不可忽视。下部结构作为上部塔楼的嵌固端与地铁运用库,层高较高,刚度偏弱。为了满足对上部结构的嵌固刚度比和基于性能设计的要求,导致下部结构的墙和柱截面尺寸和配筋量过大,甚至存在超筋现象。因此,本文对大底盘多塔楼层间隔震结构进行了罕遇地震和超罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,并开展相关研究,主要研究隔震层铅芯橡胶支座的刚度占比、隔震层偏心率、隔震层嵌固刚度比和下部结构一二层刚度比等因素对结构抗震性能的影响。具体工作内容如下:(1)对大底盘多塔楼层间隔震结构进行了罕遇地震和超罕遇地震作用下的动力弹塑性分析,结果表明:在性能化设计的前提下,大底盘多塔楼层间隔震结构的抗震性能良好,即使在超罕遇地震作用下,其安全储备也较为充足。(2)通过改变隔震层铅芯橡胶支座的刚度占比及隔震层偏心率,探讨以上因素的变化对大底盘单塔层间隔震结构抗震性能及扭转性能的影响。结果表明,以上因素的变化对隔震层以下结构几乎没有影响,而对隔震层及以上结构,能增大上部结构的减震系数,其中铅芯橡胶支座刚度占比的增大,对层间位移角和扭转角的影响先减小再增大,而隔震层偏心率的增大,能够减小结构的层间位移角,但对楼层扭转角有增大作用。同时,基于以上研究,本文针对此类结构给出了隔震层铅芯橡胶支座刚度占比和隔震层偏心率的建议值,即将隔震层铅芯橡胶支座的刚度占比控制在65%-80%之间,将隔震层偏心率控制在3%,结构的抗震性能可以达到最优效果。(3)通过改变隔震层嵌固刚度比及下部结构一二层刚度比,探讨刚度比的变化对大底盘单塔层间隔震结构抗震性能及扭转性能的影响。结果表明:隔震层嵌固刚度比的减小,仅能增大隔震层以上楼层的楼层扭转角。而下部结构一二层刚度比的减小,除增大隔震层及以上楼层的扭转角外,能够增大下部结构的绝对加速度、层间位移角和楼层位移,对楼层剪力有减小趋势,且下部一层的变化更加明显。同时,本文针对此类结构给出了隔震层嵌固刚度比和下部结构一二层刚度比的建议值,即对采用隔震层下部楼层与上部楼层的刚度比值计算隔震层嵌固刚度比时,刚度比限值建议值为1.2,但要采取措施控制上部结构的扭转效应。对下部结构一二层刚度比进行计算时,为了提高层间隔震结构的安全储备,建议对其刚度比的限值由1.1提高到1.2。
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