基础隔震框架结构减震效能分析——以自贡市某框架结构办公楼为例

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我国处于世界两大地震带—环太平洋地震带和欧亚地震带之间,地震断裂带十分活跃,是世界上地震灾害最严重的国家之一。2008年“5·12”四川汶川8.0级大地震给我国造成了严重的人民生命财产损失以及工程结构的破坏,大量的民居房屋遭到了严重的破坏,故提高建构筑物抵抗地震的能力,对于减轻地震灾害造成的生命财产损失具有重要意义。“三水准两阶段”的结构设计方法是我国传统的建筑结构设计方法,属于“硬抗”,而隔震设计的建(构)筑物是通过延长上部结构的自振周期,增大阻尼来减少地震作用向上部结构传递,属于“软抗”,在罕遇地震作用下,上部结构构件和非结构构件不会产生破坏,生命财产安全均得到保证。故本文以某框架结构办公楼实际工程为背景,通过在基底设置隔震支座,并以数值分析为手段开展基础隔震减震效能分析,本文开展的工作及主要结论如下:(1)归纳总结橡胶隔震支座的力学性能,为模型的简化奠定理论基础。(2)考虑现浇楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响,确定翼缘截面梁尺寸,并建立简化的非线性有限元模型进行动力时程响应分析。运用非线性有限元软件SAP2000和设计软件PKPM对建立的两个模型进行验证,结果表明两种软件计算的前三阶自振周期误差在5%左右,验证了采用非线性有限元软件建立的简化模型是正确的。(3)建立三种隔震结构和原结构(非隔震结构)非线性有限元模型,选取一条人工地震动和两条实际地震动对上述模型进行中、大、超大震非线性动力时程响应分析,探讨设防地震、罕遇地震和极罕遇地震作用下,隔震上部结构的响应规律,同时对三种隔震方案的减震效能也进行了对比分析。研究结果表明,三种隔震方案的加速度响应、位移响应、塑性铰出现个数及非线性程度均小于原结构动力响应,其中隔震结构与原结构加速度比值最大值在0.8左右,隔震结构与原结构位移比最大值在0.70左右,隔震结构的上部结构整体作平动状态。同时本文对比分析了三种隔震方案的减震效能,通过对比分析三种方案的动力响应,组合式隔震方案减震效能较为明显,既隔震方案二和隔震方案三的减震效能优于隔震方案一。
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