采用铅芯橡胶隔震支座的钢筋混凝土框架—剪力墙结构地震反应分析

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我国是地震多发国家,2008年汶川5.12大地震给我们带来的创痛至今还没有平复。上个世纪末期,工程界越来越多的建筑开始采用一种新的抗震技术即隔震,与传统的抗震方法有很大的不同,它通过设置隔震装置来吸收和消耗地震能量以减小结构地震反应,对地震由“硬抗硬拼”变为“以柔克刚”,是一种变被动抗震为主动消震的减震方法。相对于依靠结构本身的强度和变形来吸收地震能量而言,隔震结构的周期和阻尼都有很大的提高,故加速度和位移反应明显降低。最终达到“地小动,楼不动;地大动,楼微动”的效果。本文以一栋八度区钢筋混凝土框架---剪力墙结构为模型,采用两种不同的方案,通过工程数值模拟分析,对比了它们在地震作用下的响应,以研究隔震结构的减震效果及减震规律。文中首先阐述了建筑结构隔震技术的发展和应用;其次,介绍了我国目前主要采用的橡胶隔震应用技术并对隔震技术的基本理论做了简要的说明;最后,分别采用结构计算软件PKPM、先进的有限元分析软件MIDAS/Gen和专注于隔震计算的分析软件ETABS,分别建立①地下1层,地上10层钢筋混凝土框架--剪力墙结构无隔震层模型(简称无隔震层模型);②地下1层,地上10层钢筋混凝土框架---剪力墙结构有隔震层模型(简称有隔震层模型)两个模型进行数值计算分析。通过研究表明,使用铅芯橡胶隔震支座后,钢筋混凝土框架—剪力墙结构自振周期明显增大,能够很好的避开建筑场地的卓越周期,达到较好的隔震效果,减小震害。加设隔震支座的钢筋混凝土框架—剪力墙结构层间剪力和层间位移都小于原钢筋混凝土框架—剪力墙结构在地震作用下的反应值,楼层加速度反应明显小于原结构,经过隔震支座耗能后可以很大程度上降低上部结构的加速度峰值。铅芯橡胶隔震支座自重的变化,对结构前三阶自振周期的影响很大。铅芯橡胶隔震支座等效水平刚度的取值直接影响隔震建筑隔震性能好坏,支座刚度大,能够有效控制隔震支座的相对位移,但对上部结构的减震效果不理想;刚度小,则隔震支座相对位移较大,但上部结构反应层间位移增大。加设隔震支座的建筑减震效果在Ⅰ类场地(坚硬地基)要比在Ⅳ类场地(软土地基)的减震效果好。
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