第ｌ４卷第６期 ２０１ ６年１ ２月 水利与建筑工程学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．１４ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．．２０１６ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—１１４４．２０１６．０６．０２９ 某幼儿园隔震结构设计与抗震性能分析 林顺建 （福建省建筑工程技术中心，福建福州３５０００８） 摘要：为了研究采用隔震技术的框架结构抗震性能，对隔震层位于地下室柱顶的某三层框架结构进 行有限元数值模拟和动力时程分析。综合考虑隔震装置的布置、隔震支座的尺寸选取以及下部柱 结构的加强等因素进行设计。分析结果表明：相比于非隔震结构，隔震结构在设防烈度７度（０．１５ｇ）中 震作用下，上部结构层间剪力减震率均超过６３％，上部结构最大位移角为１／５０３；在超烈度８度（０．２０ｇ） 大震作用下，上部结构最大位移角为１／４０１，下部柱结构位移角１／３０７０，隔震层水平位移为限值的 ６８．９％，上部各楼层加速度减震率也达到６１．４％以上。工程设计与分析表明：在设防烈度中震作用下， 隔震结构比抗震结构的周期延长４．ｏ２倍，减震效果显著，说明了较规则结构可以很好地发挥隔震技术 优势；经过不断地设计优化，并进行超烈度地震作用的验算和论证，表明了隔震工程具备抵抗超烈度地 震作用的能力（提高了１度），可以提高整体结构的抗震性能。 关键词：基础隔震；框架结构；柱；抗震性能 中图分类号：ＴＵ３５２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２一ｌ１４４（２０１６）Ｏ６—０１４６—０６ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｋｉｎｄｅｒｇａｒｔｅｎ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＬＩＮ Ｓｈｕｎｊｉａｎ （Ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ ｎｆ ｏｎ Ｐｒｏｖｅｎｃｅ，Ｆｕｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ ３５０００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｉｍｅ－－ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－－ｓｔｏｒｙ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｋｉｎｄｅｒｇａｒｔｅｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｏｎ ｔｏｐ ｏｆ ｂａｓｅ・－ ｍｅｎｔ ｃｏｌｕｍｎｓ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｓｏｍｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｈｅ ｔｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ａｒｒｎｇｅｍｅｎｔａ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂｅａｒｉｎｇｓ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｅｎｇｔｈ ｏｆ ｒｈｅ ｂａｓｅｍｅｎｔｔ ｉｎｄｅｐｅｎ— ｄｅｎｔ ｃｏｌｕｍｎ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄａｍｐｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｈｅｅｒ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ６３％ｕｎｄｅｒ ７ ｄｅｇｒｅｅ（０．１５ｇ）ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｌａｘｉｍｕｎｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｈｅｔ ｓｕｐｅｒｓｔｕｃｔｒｕｒｅ ｉｓ １／５０３ ｕｎｄｅｒ ｌａｒｇｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｒａｇｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ８ ｄｅｇｒｅｅ（０．２０ｇ），ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｎｇｌａｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ １／４０１；ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｃｏｌｕｍｎ ｉｓ １／３０７０；ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｌａｙｅｒ ｉｓ ６８．９％ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｍｔｉｔ ｖａｌｕｅ：ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ－ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏｏｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ６１．４％ｏｒ ｍｏｒｅ．Ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ ｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｐｈｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ａｔ ｌｅａｓｔ ４．０２ ｔｉｍｅｓ ｌｏｎｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ａ ｓｅｉｓｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ－ｉｎ－ ｔｅｎｓｉｔｙ ｓｅｉｓｍｉｃ ａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｅｉｓｉｃ ｉｍｓｏｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｈａｓ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｙｔ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ—ｉｎｔｅｎｓｉｙｔ ｓｅｉｓｉｃ ａｃｔｍｉｏｎ（ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １ ｄｅｇｒｅｅ），ａｎｄ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｓｅｍｅｎｔ ｓｅｉｓｍｉｃ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ｆｒａｍｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｃｏｌｕｍｎ；ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 基础隔震由于其良好的减震效果，一直被大多 数隔震建筑所采用，按隔震层的位置不同，通常可分 为基础顶面隔震和地下室柱顶隔震［ 一 。当隔震层 设置在地下室柱顶且不带拉梁时，地下室柱子既为 柱，我国《建筑抗震设计规范》［ （ＧＢ ５００１１— ２０１０）（简称《抗规》（２０１０版））对隔震层下部结构的 设计已有具体要求，但是在超烈度地震作用下， 柱作为抗震结构，其稳定性和抗震性能难以保证，因 收稿日期：２０１６．１０－２５ 修稿日期：２０１６．１１－３０ 基金项目：厦门市湖里区教育局科技资助项目（００５０１３１１） 作者简介：林顺建（１９６６一），男，福建莆田人，高级工程师，主要从事建筑结构设计及审查工作。Ｅ－ｍａｉ１：２３３１５１９９９１＠ｑｑ．ｃｏｌｎ 第６期 林顺建，等：某幼儿园隔震结构设计与抗震性能分析 １４７ 此需利用数值模拟进行分析论证ｌ卜 。 大震作用下的地震反应和抗震性能进行验算分析。 分析过程综合考虑隔震装置的布置、隔震支座的尺 文献［３—５］研究分析认为，因为地震发生的随 机陛和不确定性，隔震结构在设计时应预留安全储 备以抵抗超大震的作用，同时建议验算超烈度地震 作用下（提高１度以上）的抗震性能；马长飞等 ６对 底层柱顶隔震结构在Ｐ—Ａ效应影响的研究，分析 表明了隔震层位移的逐渐增大将进一步促进隔震层 寸选取以及下部柱结构的加强等因素，并应用 ＥＴＡＢＳ软件进行模型的建立和时程分析。研究分析 结果为工程设计应用提供参考。 １工程概况 工程建设地点位于福建省厦门市，为湖里区教 育局上湖洪塘安置房配套幼儿园，是一栋主体三层 幼儿园建筑，目前形象进度为主体结构施工。其中， 层１一层３为幼儿园教室和办公室，层４为局部偏置 的小塔楼，作为楼梯间使用，设有非人防的单层地下 室，总建筑面积为２ ８６７．５２ ｍ２。地下室平面见图１， 底层平面见图２，建筑南向立面如图３所示，图１中 向（东西向）长度５１．２０ ｍ，Ｙ向（南北向）长度 １２．６０ ｍ，建筑平面较为规则；建筑左侧为相邻已建 建筑，两建筑间设有４ＯＯ ｉｎｒｉ１宽隔震缝。地震分组为 第三组，按７度（０．１５ｇ）抗震设防烈度设计；场地卓 越周期Ｔ ＝０．４５ ｓ，建筑位于Ⅱ类场地土上；基本风 压取０．８ ｋＮ／ｍ２。 下部结构的Ｐ—Ａ效应，工程设计时不可忽略；杜永 峰等＿７ Ｊ对某带支座的柱与隔震装置组成的串联 体系进行分析。结果表明：在超大震作用下，按常规 设计的悬臂柱长细比将无法满足要求，极有可 能因隔震支座水平位移超限引起结构倒塌。 工程设计中，一般对于这种地下室柱顶设置隔 震层的建筑，对其隔震层设计分析时只进行结构设 防烈度下的结构抗震性能验算，而没有进一步分析 其在超大震作用下的结构抗震性能ｌ＿８ Ｊ。 本文对一栋地下室柱顶设置隔震层的幼儿园建 筑进行设计分析，该建筑为三层框架结构，除了进行 般的设防烈度地震作用下的隔震设计，以及其隔 震层上下部结构的抗震分析，还进一步对结构在超 一图１地下室建筑平面图（单位：ｒａｉｎ） 坡道 走廊 ． ．ｌ一 【、 ． ．Ｌ ｒ、１ ． 『、１ ． Ｌ、ｒ’ 噩 －●＿＿－● —— 一 通向已建南一侧 昌 寸 ／ 一 ＿ ● 。Ｌ＾Ｊ 。 － 寝室 活动室 Ｖ －４－０．０００ ＿ 。 ＾Ｊ 。 ＿ ＿ 。Ｌ～ 。 ＿ ＿ 。Ｌ～ 。 ６００］ Ｉ ． ６０００ ６０００ ６０００ ６０００ ６０００ ６００Ｏ ６０００ ６０００ ３０００ ｌ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ ｌ ５ｌ０００ 图２层１建筑平面图（单位：ｉｎｒ１ｆ） １４８ 水利与建筑工程学报 第ｌ４卷 图３南向建筑立面（单位：ｍ） 现浇混凝土多层多跨框架结构，主要柱网为６ ｍ×７．２ ｍ和６ ｍ×５．２ ｍ，按照多层民用建筑标准的 度［３－４］，这种结构形式也是目前国内外大量采用的 方式［１，６ ７ｖ ３。 荷载标准值设计，结构构件设计信息见表１。 表１结构构件设计信息 ２隔震方案选择 ２．１结构隔震方案选择 本工程建筑和结构的特点有：（１）建筑平、立面 布置规则；（２）结构基本周期经验算小于１ ｓ，整体 刚度较大；（３）高宽比为１．０２（１２．８ ｍ／１２．６ ｍ），远 小于１：４的要求…；（４）场地基本风压大，但本结构 为多层，风荷载小于建筑总质量的３％，远小于１０％ 图４建筑剖面图（单位：ｍ） ３结构隔震设计与分析 ３．１结构模型建立 的要求 Ｊ。结合上述特点，并考虑经济性和安全性， 最终确定基础隔震方案实施。 ２．２地下室设计和结构选型 ＥＴＡＢＳ有限元软件是国内外成熟的结构分析软 件，因此本文采用Ｅ１１ＡＢｓ对隔震结构进行三维非线 性时程分析，其中三维模型所应用的分析单元和力 原设计考虑地下室层高为４ ｍ，向南外扩的一 跨车库为不采用隔震技术，将其顶板标高降低即设 置在隔震层下，因此地下室整体层高增加至４．８ ｍ， 局部层高为３．４ ｍ。同时考虑坡道的构造，将坡道 学模型见表２。结构强度计算、配筋以及地下室的 计算则配合国内成熟的结构计算软件ＰＭＰＫ系列的 ＳＡＴＷＥ模块。建立的结构模型见图５。 表２分析单元和力学模型表 侧壁与地下室主体结构外墙脱离，因此这部分增加 了一定的工程造价，地下室布置如图４所示的建筑 剖面。 地下室结构若采用带拉梁框架柱结构，可增加 结构稳定性，但拉梁降低楼层净高，影响地下室使用 功能。经比选和考虑采用柱，将隔震支座设置 在柱柱顶，并在设计中适当加大柱刚 第６期 林顺建，等：某幼儿园隔震结构设计与抗震性能分析 １４９ 倾向于不采用较小直径的支座（通常直径≥５００ 一） Ｉ４Ｊ，因此经反复优化设计，隔震支座直径确定 为５００ Ｉ／Ｉ１ＴＩ。 沿建筑的周边布置铅芯支座（ＬＲＢ），建筑中部 布置普通橡胶支座（ＬＮＲ）。ＬＲＢ支座的数量及位置 根据 、ｌ，向偏心率小于３％的要求ｌ９ｊ进行多次调 整试算，最终使得 向和ｙ向偏心率分别为０．８１％ 和１．５９％，隔震层的刚心与上部结构的质心基本重 图５结构三维分析模型 一蒸合，基本消除结构扭转效应。同时，为了使隔震层水 平刚度满足抗风承载力验算以及减震率的要求，确 ３．２隔震层设计 （１）隔震支座选型和布置。水平位移限值和压 定布置２２个ＬＲＢ支座，计算后得到结构剪重比 ５．８０％，满足规范要求。隔震层的具体布置及相关 参数指标如图６所示。隔震支座的规格和型号见表 应力限值是影响隔震支座尺寸选择的两个因素，本 工程在初步估算后，选取了４００ ｅｒａｌ和５００ Ｉ／ｌｌｎ两种 尺寸的隔震支座。在工程界，隔震工程设计中目前 一一３，其力学性能参数见表４。 一◆一十一◆一＿＿． ◆一＿＿卜＿ １ 一 １— ｌ 一 Ｉ卜 — ！ 一 ｌ・ ！ ＩＩ Ｉ ！ ｌＩ Ｉ 『 ｌ！ ｌ 一一４￣ＬＲＢＳ００ 代表ＬＮＲ５００ 图６隔震层支座平面布置图（单位：ｍ／ｎ） 表３隔震支座型号和规格 （２）地下室柱截面设定。地下室柱计 ３．３地震波的选取 选择适用于Ⅱ类场地土的四条常用地震波，分 算高度为３ ４００ ｍｌｎ，柱子截面为６００ ＩＴＩ１ＴＩ Ｘ ６００ ｌ／ｌｎｌ， 加强刚度将其柱截面尺寸增大为７５０ ｒａｉｎ×７５０ ｍｉｌｌ， 柱子长细比为１－４．５３＜５，对于５００ ｎｌｉｎ的隔震支座， 满足上下连接钢板的安装空间，同时为了满足节点 防火构造措施的做法要求ｌ＿３ Ｊ。支墩扩大头相应增 大为９００ Ｉ／ＩｌＴＩ Ｘ ９００ ｍｍ，这样的设计不影响建筑车库 的使用功能。 别是Ｅ１ Ｃｅｎｔｒｏ（ＮＳ）波、瞰（ＮＳ）波、Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ波和 Ｌａｎ ｚｈｏｕ波１，再依照设计规范反应谱拟合一条人工 波。上述地震波均按照《抗规》ｌ ｊ（２０１０版）５．１．２条 ３款的选拨原则进行选取。时程工况按照双向输入 定义，比例为１：０．８５＿ｌ Ｊ。时程分析代表值取各条地 震波的包络值。 １５０ 水利与建筑工程学报 第１４卷 ４地震反应时程分析 ４．１结构地震响应分析 震效果明显。 需要说明的是：７度（Ｏ．１５ｇ）多遇地震，针对隔 在７度（Ｏ．１５ｇ）多遇（罕遇）地震工况下对两种 震结构是按中震作用考虑，而对非隔震结构是按多 遇地震作用考虑。 ４．２结构剪力反应 结构进行数值分析，提取模态计算结构，得结构基本 周期以及阻尼比见表５。 表５多遇（罕遇）地震作用结构基本周期和阻尼比 对上述两种结构模型进行７度（０．１５ｇ）多遇地 震工况下的非线性动力时程分析，结构层间剪力峰 值及其比值如表６所示。 由表６得，由于顶部鞭梢放大效应，两种结构模 型的最大剪力比值均出现在层４；隔震结构ｙ向层 间剪力减震系数为０．３７，小于０．４０，符合上部结构 降度设计的条件。因此，上部结构地震作用实际设 计时，取水平地震影响系数最大值为０．０４４（０．３７× 由表５得：两方向振动一阶振型均为平动，表明 结构布置规则；在中震作用下，隔震结构周期相比于 ０．１２），其对应的抗震设计烈度可按６度设计，而考 虑实际工程的安全性，上部结构地震作用仅按７度 （０．１Ｏｇ）计算。同时，由表４进一步得，隔震结构的 非隔震结构延长了４．ｏ２倍，在罕遇地震作用下则达 到５．９８倍，隔震结构周期远大于场地卓越周期，减 基底剪力减少了７２％，减震效果十分显著。 表６层间剪力及其比值 本工程为乙类建筑，减震效果显著，大大提高 了结构的抗震性能。根据《抗规》【１ Ｊ（２０１０版）第 １２．２．７条２款，并结合福建省已建的同类隔震建筑 建设经验，上部框架结构抗震等级采用三级，抗震构 造措施采用二级ｌ Ｊ。 ４．３结构位移反应 对上述两种结构模型进行７度（０．１５ｇ）罕遇地 震工况下的非线性动力时程分析，所得位移角峰值 见表７。图７为Ｔａｆｔ波作用下的顶层、隔震层以及地 下室柱顶的位移时程曲线对比。 表７ ７度罕遇地震作用下结构层间位移 图７ Ｔａｆｔ波作用下结构绝对位移反应 由表７得，隔震结构各楼层层间位移角相差小， 上部结构处于接*动状态，最大层间位移角为 １／５０３，基本处于弹性变形范围（１／５５０），而非隔震结 构最大层间位移角为１／１０３，已经产生较大的弹塑 性变形；隔震层以下，地下室顶部柱最大层间位 移角为１／３９６２，说明下部结构有足够刚度保证安 全，而非隔震结构底层层间位移角为１／９１３，与１层 （１／１３６）￣Ｈ比，相差６．７１倍，说明楼层竖向刚度突变 较大，薄弱层效应明显。从图７可知，隔震层的位移 明显远大于地下室柱顶位移，其水平位移峰值为 １５１ ｉｎｌｎ（Ｙ向），是隔震层水平位移限值２５７ ｒａｉｎ的 第６期 林顺建，等：某幼儿园隔震结构设计与抗震性能分析 １５１ ５８．８％，有较大的位移余量。 ４．４超烈度地震作用结构位移反应 对上述两种结构模型进行８度（０．２０ｇ）超烈度 地震工况下的非线性动力时程分析，所得层间位移 隔震结构周期延长了４．０２倍，发挥了较好的减震效 果，达到隔震设计的目的。同时，表明了较规则的框 架结构更适合应用隔震技术。 （２）超烈度地震作用下，隔震层水平位移峰值 角峰值见表８。 表８ ８度罕遇地震作用下结构层间位移 方向 ｌ，方向 楼层 计 高度 层间位移角／—ｌ 层间位移角／ｒａｄ 隔震 非隔震 隔震 非隔震 层４／楼梯问 ３６００ １／１３４９ １／２ｏ３ １／１９４６ １／３１０ 层３ ３６００ １／１２８６ １／９２ １／７８３ １／８３ 层２ ３６００ １／６７２ １／９８ １／５１５ １／８５ 层１ ４１００ １／５３１ １／１０６ １／４０１ １／９６ 隔震层／ｍｍ 一 １７１ １７７ 地下室 ３４００ １／３１８７ １／７０２ １／３０７０ １／７９０ 由表８可得，隔震上部各楼层的最大层问位移 角为１／４０１，仍接近弹性变形范围，而非隔震上部各 楼层最大层间位移角达到１／８３，已发生较大的弹塑 性变形；隔震底层柱的最大层间位移角值为 １／３０７０，非隔震底层的最大层间位移角为１／７０２，说 明下部结构只发生弹性变形，有较好的安全储备；隔 震层水平位移峰值为１７７ ｒａｉｎ（Ｙ向），是隔震层水平位 移限值２５７ ａｒｎ１的６８．９％，仍然具有较大的位移余量。 ４．５超烈度地震作用楼层加速度反应 对上述两种结构模型进行８度（Ｏ．２０ｇ）超烈度 地震工况下的非线性动力时程分析，所得楼层加速 度如表９所示。 表９罕遇地震作用下楼层（ｙ向）绝对加速度 冁— 层４／梯间 １０８ ７８１ ８６．１ 层３ １０３ ５９３ ８２．７ 层２ １０２ ４９４ ７９．４ 层１ １５９ ４１３ ６１．４ 地下室４３１ ４０３ —６．９ 由表９得，隔震结构上部各楼层加速度减震率 处于６１．４％～８６．１％之间，减震效果良好；楼层加速 度峰值接近１５０ ｇａｌ，结构抗震性态水平处于“基本运 行”的状态［ｍ ，舒适度明显提升。需说明的是， 由于地下室为抗震结构，故其加速度反而增大 ６．９％，加速度反应较大。 ５结语 （１）在设防烈度中震作用下，相比于抗震结构， 为限值的６８．９％，隔震工程设计中倾向于不采用较 小直径的支座（通常直径≥５００ ｌｎｌｎ）是合理的。说 明在保证设计及安装使用的前提下，适当加大隔震 支座的直径，可以保证超大地震作用下隔震层有足 够的位移安全储备。 （３）在计算模型简化过程中，将地下室柱 简化为悬臂柱结构进行计算分析，此措施将增大独 立柱的抗侧刚度，保证其在超烈度大震作用下能够 处于完全弹性范围，进一步提高了下部结构在超大 地震作用下的安全性。 （４）超烈度地震作用分析结果表明，本隔震工 程经过合理的设计，能够抵抗超烈度（提高１度）地 震作用。整体结构具有较高的抗震性能。 参考文献： ［１］中华人民共和国建设部．建筑抗震设计规范：ＧＢ５００１１ —２０１０［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０． ［２］ 中国工程建设标准化协会．叠层橡胶支座隔震技术规 程：ＣＥＣＳ １２６：２００１［Ｓ］．北京：中国工程建设标准化协 会，２００１． ［３］吴应雄．底层柱顶隔震框架结构设计方法［Ｊ］．水利与 建筑工程学报，２０１６，１４（２）：６７．７２． ［４］吴应雄．某工程底层柱顶隔震结构抗震性能评价［Ｊ］． 水利与建筑工程学报，２０１５，１３（５）：４１．４６． ［５］Ｊｉａｎ Ｍｉｎ Ｊｉｎ，Ｐｉｎｇ Ｔａｎ，Ｆｕ Ｌｉｎ Ｚｈｏｕ，ｅｔ ａ１．Ｓｈａｋｉｎｇ ｔａｂｌｅ ｔｅｓｔ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍｉｄ－ｓｔｏｒｙ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｃ］／／Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｃｈｅｎｇｄｕ：Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｉｎａ，２０１２：３７８—３８１． ［６］马长飞，谭平，张亚辉，等．考虑Ｐ—Ａ效应的柱顶隔 震结构的动力响应分析［Ｊ］．土木工程学报，２０１０，４３： ２３０－２３４． ［７］杜永峰，唐能．串联隔震结构震损倒塌动态模型分析 ［Ｊ］．工程抗震与加固改造，０２１２，３４（１）：４２．６４． ［８］ Ｓｈｉａｎｇ—Ｊｕｎｇ Ｗａｎｇ，Ｋｕｏ—Ｃｈｕｎ Ｃｈａｎｇ，Ｊｅｎｎ—Ｓｈｉｎ Ｈｗａｎｇ．ｅｔ ａ１．Ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ａ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｗｉｔｈ ｂａｓｅ ａｎｄ ｍｉｄ－ｓｔｏｒｙ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｌ Ｊ ｊ．Ｅｅｎｇｉｎｅｅｉｆｒｌｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１２，４２：４２０—４３３． ［９］傅金华．日本抗震结构及隔震结构的设计方法［Ｍ］．北 京：中国建筑工业出版社，０２１１． ［１０］ＫａｒａｂｏｒｋＴ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｍｕｌｔｉ—ｓｔｏｒｅｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｄａｍｐｉｎｇ ｒｕｂｂｅｒ ｓｕｐｐｏｒｔ ｂａｓｅ ｉｓｏｌａｌｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｓｔｒｕｃ— ｒｒｕａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１１，３９（３）：３９９—４１０． ［１１］金建敏，谭平，周福霖，等．下部隔震层间隔震结构振 动台实验研究［Ｊ］．振动与冲击，２０１２，３１（６）：１０５．１０８．
