某高烈度区高层建筑隔震技术研究

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地震是目前人类还不能准确预报的一种自然灾害,地震发生时产生的破坏力巨大,常常造成建筑物倒塌、人员伤亡,严重影响人们的正常生活。我国因所处地理位置而受到环太平洋地震带与欧亚地震带的共同影响,是地震发生频率较高的国家,防灾减灾意义十分重要。随着超高层建筑的兴起,建筑高度的不断增高为抗震带来了更严峻的挑战。同时新版《中国地震动参数区划图》的出台和《建筑抗震设计规范》的局部修订使很多高烈度区的高层建筑在采用传统抗震方法进行设计时面临超限问题无法满足规范要求,而隔震技术应用与工程实践中能够较好的解决问题。本文基于河北省廊坊市某工程项目,对位于8度(0.3g)高烈度区高层建筑进行抗震设计及分析,并在同等地质条件下对相同平面布置但高度超限的建筑,利用有限元软件ETABS进行隔震设计及计算分析。从隔震设计理念、隔震设计方法、隔震设计结果三个方面将抗震设计与隔震设计进行了对比分析。论文主要研究内容如下:(1)采用YJK软件对8度(0.3g)地区某高层建筑进行抗震设计。从周期比、位移角、刚度比、剪重比、刚重比、轴压比、受剪承载力之比这七大指标对计算结果进行了分析,其中部分框架柱和墙的轴压比超限、结构层间位移角超限,无法满足规范要求。增大部分构件截面尺寸并重新进行验算,结构Y向部分层间位移角依然无法满足规范要求。(2)采用ETABS软件对8度(0.3g)地区的高层建筑进行隔震设计。通过规范对支座长期面压不大于15MPa的要求计算出支座直径,选用有、无铅芯的两种橡胶隔震支座共计62个、粘滞阻尼器20个,验算隔震层的恢复力、抗风及最小偏心率均能满足相关规范要求。(3)对某高烈度隔震与非隔震高层建筑进行时程分析,在设防烈度地震作用下,取三条地震波作用下X、Y向隔震与非隔震结构层间剪力之比和层间倾覆力矩之比中的最大值为水平向减震系数,计算得到该结构的水平向减震系数为0.38,由此判定上部结构水平地震作用和抗震构造措施可按降低一度进行设计。在罕遇地震作用下验算支座的最大压应力、拉应力和隔震层最大水平位移均能满足规范要求。(4)从隔震设计理念、隔震设计方法、隔震设计结果对高烈度区高层建筑的抗震与隔震设计进行对比分析。隔震结构柔性抵抗的理念可有效减小上部结构受到的地震作用。隔震设计方法采用时程分析法,计算结果更加准确。隔震设计可保证结构内部人员安全及非结构构件及设备的正常使用。本文中所研究的建筑,采用隔震设计后节省造价约8%,且震后间接经济效益较高。
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