隔震结构动力计算分析（应用实例）

隔震结构动力计算分析（应用实例）
房建工程随地震烈度高，相应抗震等级提高，从而使建设成本提高。

采用隔震方案，降低上部结构地震作用，达到工程安全又节省目标。

本文就“安丘天源华府小区3#住宅楼”隔震建筑，采用两种软件ETABS和PKPM进行计算分析对比，对比显示该建筑隔震设计减震效果明显。

关键词：隔震、叠合橡胶支座、减震
地震是以波动方式从震源向各个方向传播能量的，以往结构设计是依据建筑
抗力进行抗震设计；而采用隔震设计的建筑结构则是一种柔性抗震，利用隔震技术，通过在房屋基础、底部或下部与主体结构中间设置柔性隔震层，地震作用引
起的结构变形，大量集中到隔震层。

相对于以往的依靠结构本身的大刚度小变形，隔震结构的周期与阻尼都有很大的提高，加速度反应明显降低，可有效的减少传
入上部结构的水平地震作用。

根据业主要求，3#楼采用隔震技术，预期减震目标为：水平向减震系数小于0.4（实为0.34），上部结构可降低一度设防。

采用ETABS和PKPM两种软件进行
动力计算分析对比，结果表明，该隔震设计方案达到预期减震目标，并且满足抗
震规范要求。

1工程概况
天源华府小区 3#住宅楼位于安丘市下小路以西，人民路以北。

本工程建筑
面积8528平方米，共十五层（含隔震层以及地下室两层）。

层高分别为: 1 层（隔震层，设置在地下室底部）层高 1.5m，其它层2.9-3.0m。

采用叠层橡胶隔
震方案，隔震垫设置在筏板柱墩处。

2相关设计参数
2.1抗震设防要求
设防烈度八度设计,设计基本地震加速度0.20g.
2.2场地条件
根据地质勘察报告及该工程特点，选用第3层强风化泥质砂岩做为基础持力层。

建筑场地类别II类，设计地震分组第二组，特征周期0.35s。

2.3计算软件
主体结构设计所用计算软件:计算软件PKPM(2010版)。

隔震结构动力计算分析：ETABS 非线性版
3隔震结构设计目标
按照加速度0.2g地区进行设计，多遇地震下结构响应加速度为0.16g。

本工程拟达到目的: 水平向减震系数小于0.4（实为0.34），上部结构可降低一度设防。

即上部结构抗震设防烈度按七度(第一组)设计,基本地震加速度值为0.10g.
4隔震设计方案
4.1隔震设计案例-分析模型
选择橡胶隔震支座，共20个。

具体布置参见图三。

图三
隔震垫及柱墩平面布置图
5隔震结构动力计算分析内容
5.1 模型验证
计算模拟结果如下。

表 5-1 非隔震结构 ETABS 模型与 PKPM模型的质量对比
表 5-2 非隔震结构 ETABS 模型与 PKPM模型的周期对比
通过对比分析，两个模型较接近，结构抗震分析有一定参考性。

5.2隔震周期
隔震与非隔震结构自振周期、质量参与系数等动力特性的计算结果参见表5-3。

表 5-3设防烈度地震下结构周期对比
采用隔震方案后，一阶周期由原来0.975s延长为2.453s，延长至2.5倍。

5.3设防烈度地震作用下结构反应对比
设防烈度地震作用下，隔震上部结构层间剪力对比参见表 5-4、表 5-5。

表 5-4 设防烈度地震下上部结构 X 向层间剪力对比
表 5-5 设防烈度地震下上部结构 Y 向层间剪力对比
通过上图表可以看出设防烈度地震作用下，隔震结构上部各层剪力与非隔震结构层剪力比最大值为 0.34，水平向减震系数可取 0.34。

6结论
根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）和以上计算分析可知：隔震后的上部结构水平地震作用可按水平向减震系数0.34考虑；上部结构可降低 1 度设计。

【参考文献】
[1]《建筑抗震设计规范》（2010 年版）（GB 50011-2010）
[2]《橡胶支座第 1 部分：试验方法》(GB20688.1-2007)
[3]《叠层橡胶支座隔震技术规程》(CECS 126:2001)。