不同隔震方案框架结构地震响应分析及工程应用研究

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地震中,由于建筑结构破坏所造成的人民生命财产损失是非常严重的。为了减少震害损失,只有从建筑结构入手,提高其抵御地震的能力,使建筑物以及工程设施和设备在地震时不发生重大破坏,隔震技术正是解决这一问题的有效措施。隔震技术属于新型技术,还在发展与推广中,其中基础隔震比较成熟,而隔震层所处的位置对结构的减震效果有一定的影响,隔震层越高,受力越复杂,减震效果也越差,相应的费用也越高;当隔震层所处位置较低时,下部结构的加速度反应可能会有明显的放大。现在很多建筑都带有地下室,合理确定隔震层位置在隔震设计初始阶段至关重要,而且隔震层位于地下室柱顶时,隔震层以下柱子高度对上部结构的减震效果也有一定影响,均需要进行研究。本文首先分别对以乌鲁木齐地区设防烈度(8度0.2g)下的带有一层地下室的三层、六层、十层钢筋混凝土框架结构进行传统抗震设计和隔震设计。在隔震设计中,根据隔震层竖向位置的不同提出两种隔震方案:地下室底板隔震和地下室柱顶隔震。使用结构设计与分析软件ETABS对结构进行时程分析,结果表明:隔震后结构前三阶周期延长2~4倍,中低层框架结构的周期增长率比高层结构的大;隔震后结构的层间剪力、层间位移和楼层绝对加速度均有显著降低,且在罕遇地震下减震效果更明显;对比分析不同层数框架结构的水平向减震系数和隔震层位移得到,地下室柱顶隔震的减震效果相对较好。其次针对六层框架结构,采用地下室柱顶隔震时,仅改变隔震层以下柱高,探究柱高从3.0m以0.5m的变化量增至5.0m时,上部结构的地震响应情况。结果表明:随着隔震层以下柱高的增加,上部结构的层间剪力、层间位移、楼层绝对加速度的减震率均呈下降趋势,隔震层位移呈增加趋势,水平向减震系数也为增大趋势,随柱高增加上部结构的减震效果相对减弱。对于有地下室的框架结构,建议在使用地下室柱顶隔震方案时,在满足规范要求及其使用功能的情况下尽量降低地下室柱高。最后结合乌鲁木齐市某中学食堂隔震设计实例,给出相应分析结果,并提出在隔震构造上应该注意的一些问题,为隔震技术在地震灾害区的推广应用提供参考价值。
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