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摘 要：由于社会经济水平的不断发展和科学技术的不断进步，建筑行业也趋于向体型和功能的多样化发展，由于底部可利用的大空间以及隔震层设置的便利性，大底盘隔震的双塔楼结构在国内外的应用范围已越来越广。然而大底盘双塔楼结构由于双塔结构之间的相互作用，对其在分析方法的选取方面也应该予以重视，单塔分析方法简便快捷，但缺点是没有考虑双塔之间的影响；双塔分析方法更接近结构的实际情况，缺点是建模计算等都比较复杂。本文就这两种分析方法下结构隔震层的差异性进行了研究，得出“L”形布置和“一”字形布置的大底盘双塔楼隔震结构两种方法下隔震层的相关参数差异性均不大。而单塔分析的方法是对结构隔震层分析偏保守的分析方法。
关键词：双塔结构；大底盘隔震；隔震层；单塔分析；双塔分析
The study of analysis method about large chassis isolation structure with double tower
Xie Ming’e ， Ran Zhi-hong， Zhang Li
（School of Urban Construction and Management， Yunnan University， Kunming， 650091， China）
Abstract：Because of the attractive open space underneath the building and the convenience of isolation layer of setting， the application of large base structure with double tower is more and more widely， the relevant studies also more and more. But the study about analysis method of this type of structure also less. Because of the interactions with each other， the analysis method of large base structure with double tower is also should attach importance， the analysis method with single tower is simple and quick， but the disadvantage is that not considering the influence between the twin towers； Twin towers analysis method is closer to the actual situation of the structure， but it is complicated. thus， in this paper the authors conducted the research. This paper uses a large-scale finite element software-ETABS to do the numerical simulation analysis， concluded that the big twin towers chassis structure with "L" shape and the "一" shape， at the same time， give an analysis with the differences between the under two kinds of method. It suggests that the single tower analysis method is the more secure method.
Keywords：twin towers； large base isolation； single tower analysis method； twin towers analysis method
国内外大量工程实例表明，隔震技术的出现和应用在很大程度上减少了地震中的人员伤亡和财物损失，目前，隔震技术已经成为抵抗地震的有力手段之一。随着隔震技术的不断发展以及社会的不断进步，体型多样化和功能多样化的隔震建筑越来越受到人们的亲睐，其中大底盘隔震的双塔楼结构则是典型代表。近些年来，关于大底盘双塔楼结构以及大底盘隔震的双塔结构的相关研究也越来越多，具体表现在双塔楼结构消能减震问题的研究[2]-[3]；大底盘双塔楼高层结构的模拟振动台试验和数值模拟分析[4]；高烈度区超大底盘多塔楼项目的隔震层设计及研究[5]；双塔连体结构的数值分析和抗震性能分析[6]等。但是总的来看对于大底盘双塔楼隔震结构分析方法的比较和研究还较少。因此，本文以具体的工程实例为例，对大底盘双塔楼隔震结构单塔分析和双塔分析结构隔震层的相关差异性进行了较为深入的研究，既具有一定的理论意义也具有一定的工程价值。
1.工程概况
本文所研究的大底盘双塔楼结构地上塔楼部分为7层，地下大底盘部分1层，采取在地下室上部单独设置隔震层的大底盘隔震形式，上部塔楼部分为非对称分布，大底盘双塔楼结构的隔震计算简图见图1，“L”形和“一”字性大底盘双塔楼结构三维模型图分别见图2和图3。
根据建筑结构的具体使用要求，塔楼第1层和第2层层高分别为5.7m和3.6m，第3-6层层高均为3m，顶层层高为2.7m。
2.理论方法概述
本文对大底盘双塔楼结构在单塔分析与双塔分析时结构隔震层的的进一步分析和研究是建立在正确合理的隔震设计基础上的，对于隔震设计部分参照目前广大隔震建筑所采用的设计方法，借助有限元软件ETABS和结构设计软件SATWE辅助实施。 2.1模型的建立
大底盘双塔楼结构隔震设计的数值分析模型主要依靠ETABS有限元软件建立，通过与SATWE模型的对比，使得二者的结构质量、周期和层间剪力的差异都在允许范围内，而本工程实例ETABS模型的相关参数均满足要求。因此，可以按照该模型进行进一步的分析和研究。
2.2地震动的输入
本文在进行建筑结构隔震设计的过程中采取反应谱法与
时程分析法相结合，时程分析时选取了5条实际地震波和两条人工合成的地震波，具体按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[1]（以下简称《抗规》）相关规定实施。图4为7条时程曲线。
2.3隔震支座的布置
根据模型计算结果以及《抗规》的相关规定。两种布置形式的大底盘双塔楼结构的隔震层最后均采用了LRB500、LNR500、LRB600、LNR600四种橡胶隔震支座。隔震支座参数如表1所示，隔震支座分布情况分别如图4和图5所示。
2.4相关验算
在完成结构的初步隔震设计后，还应对所选取的隔震支座进行罕遇地震下的相关验算。由于本文的研究对象所处地震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.30g的地区，根据《抗规》规定在进行罕遇地震下的弹塑性时程分析时竖向地震力取0.3倍的重力荷载代表值。
验算支座剪力和最大轴力的荷载组合见式1：
荷载组合值（剪力和轴力）=1.2（1.0×恒荷载效应+0.5×活荷载效应）+1.3×罕遇水平地震效应+0.5×竖向地震效应（式1）
验算支座位移的荷载组合见式2：
荷载组合值（位移）=1.2（1.0×恒荷载效应+0.5×活荷载效应）+1.0×罕遇水平地震效应+0.5×竖向地震效应 （式2）
经过相关分析和验算，该大底盘双塔楼结构罕遇地震下隔震支座的拉力，位移均满足规范的相关规定，因此按照图5和图6所示的隔震支座型号、数量和布置情况对隔震层进行支座选取可以满足要求。
3.隔震层差异性研究
根据相关计算结果及参数可以得出针对本文研究的具体的工程实例，在大底盘双塔楼结构单塔分析和双塔分析两种情况下，水平向减震系数、水平地震影响系数最大值、隔震结构与非隔震结构的周期比以及罕遇地震下隔震支座相关参数等的变化趋势及差异性。
3.1隔震效果差异性研究
本小节就大底盘双塔楼结构的两种分析方法在隔震效果的差异性方面进行了对比研究，隔震效果相关指标的差异性见下列趋势图。
由图7可以看出，“一”字形布置和“L”形布置两种情况下的大底盘双塔楼结构，双塔分析时的水平向减震系数与单塔分析时相比有减小的趋势，也就是说，对于大底盘双塔楼结构的水平向减震系数，若按单塔分析的结果进行确定的话不会给结构造成安全隐患，相反，还会给大底盘双塔楼结构留有更多的安全储备。
根据《抗规》相关规定，结构在进行隔震设计时，其水平地震影响系数最大值与结构的水平地震影响系数呈正比，结合图8，可以得出两种布置形式下的大底盘双塔楼结构双塔分析时的水平地震影响系数最大值均略小于单塔分析时的结果。
在对大底盘双塔楼隔震结构两种分析方法的周期变化情况进行对比研究时，本文仅选取振型参与系数比较大的前三阶模态周期。由图9可以看出，两种分析方法下，两种分析方法仅就周期的延长情况而言差异性并不大。
3.2隔震支座差异性研究
在结构的隔震分析中，除了要进行隔震支座的初选和水平向减震系数的确定之外，还要对隔震支座在罕遇地震下的受力情况和位移情况进行分析。
由相关计算结果可知，在大底盘双塔楼隔震结构的单塔分析和双塔分析时，隔震支座均不会产生不利的倾覆力矩。由图10可以看出，两种布置形式下的大底盘双塔楼结构双塔分析与单塔分析的结果相比，罕遇地震下A1栋的隔震支座出现拉应力的支座位置基本一致，且部分支座拉应力减小，A2栋则出现产生拉应力支座数量减少的情况。
由图11可以看出， A1栋的三条支座轴力最大值变化曲线基本重合，说明A1栋的支座轴力在单塔分析与不同布置形式下双塔分析时的结果是基本一致的，但是A2栋支座轴力的最大值在双塔分析时的结构均略小于单塔分析时的结果，这说明A2栋若按单塔分析，其支座轴力最大值的计算结果是偏保守的。
由图12和13可以看出，当将大底盘双塔楼结构按单塔分析时，隔震支座的剪力在X方向和Y方向除个别支座外，其他的支座剪力均比双塔分析时的大。
对罕遇地震下结构隔震支座位移验算结果表明其支座位移均小于规定的支座位移限值，即隔震支座在位移方面已经符合相关规定。在此基础上，再对隔震支座位移的变化趋势进行分析。图14表示大底盘双塔楼结构的隔震支座在单塔分析和双塔分析时的隔震支座位移变化情况，从图中可以看出，单塔分析时的隔震支座位移除极少数不规律外，其余的位移均大于双塔分析时的位移。
4.结论及建议
本文有针对性的对大底盘隔震的双塔结构在单塔分析和双塔分析时结构隔震层的差异性进行了较为深入的分析与研究，得出如下的结论和建议。
（1）综上所述，大底盘隔震的双塔楼结构的两种分析方法均可以用于结构的隔震层分析，从水平向减震系数、水平地震作用影响系数最大值、周期比以及罕遇地震下支座的相关验算结果而言，两种分析方法的差异性均不大。其中，较为方便和快捷的单塔分析方法在从隔震效果和罕遇地震下的支座验算结果等多方面而言，都能够给大底盘双塔楼结构留有更多的安全储备，因此，利用单塔分析的方法对大底盘双塔楼结构进行隔震层的分析设计是可以接受的，并且是对结构整体而言偏保守的分析方法。
（2）限于篇幅，本文仅针对具体工程探讨了“L”形布置的非对称大底盘双塔楼结构隔震层顶板的受力情况以及具体的设计手段，对于建筑高度、柱网尺寸以及对称形式等对结构的影响还有待进一步研究。
参考文献
[1] 国家标准.建筑抗震设计规范[S].GB 50011-2010
[2] 吴耀辉.大底盘双塔楼连体高层建筑的抗震和减震分析[D].东南大学博士论文，2004，08
[3] 庞迎波.粘滞液体阻尼器用于非对称双塔连体结构的消能
减震分析[J].四川减震科学研究，2010，08：36.4
[4] 张翠强、吕西林、李检保、卢文胜、周颖.大底盘多塔楼结构抗震性能研究[J].结构工程师，2011.01.27
[5] 李照德、梁佶、叶勇勇.某多塔楼大底盘工程隔震层设计[J].建筑结构，2011.10：41.10
[6] 刘照球，齐虎，李云贵.双塔连体复杂结构抗震性能数值分析[J].工程抗震与加固改造，2012.08：34.4
关键词：双塔结构；大底盘隔震；隔震层；单塔分析；双塔分析
The study of analysis method about large chassis isolation structure with double tower
Xie Ming’e ， Ran Zhi-hong， Zhang Li
（School of Urban Construction and Management， Yunnan University， Kunming， 650091， China）
Abstract：Because of the attractive open space underneath the building and the convenience of isolation layer of setting， the application of large base structure with double tower is more and more widely， the relevant studies also more and more. But the study about analysis method of this type of structure also less. Because of the interactions with each other， the analysis method of large base structure with double tower is also should attach importance， the analysis method with single tower is simple and quick， but the disadvantage is that not considering the influence between the twin towers； Twin towers analysis method is closer to the actual situation of the structure， but it is complicated. thus， in this paper the authors conducted the research. This paper uses a large-scale finite element software-ETABS to do the numerical simulation analysis， concluded that the big twin towers chassis structure with "L" shape and the "一" shape， at the same time， give an analysis with the differences between the under two kinds of method. It suggests that the single tower analysis method is the more secure method.
Keywords：twin towers； large base isolation； single tower analysis method； twin towers analysis method
国内外大量工程实例表明，隔震技术的出现和应用在很大程度上减少了地震中的人员伤亡和财物损失，目前，隔震技术已经成为抵抗地震的有力手段之一。随着隔震技术的不断发展以及社会的不断进步，体型多样化和功能多样化的隔震建筑越来越受到人们的亲睐，其中大底盘隔震的双塔楼结构则是典型代表。近些年来，关于大底盘双塔楼结构以及大底盘隔震的双塔结构的相关研究也越来越多，具体表现在双塔楼结构消能减震问题的研究[2]-[3]；大底盘双塔楼高层结构的模拟振动台试验和数值模拟分析[4]；高烈度区超大底盘多塔楼项目的隔震层设计及研究[5]；双塔连体结构的数值分析和抗震性能分析[6]等。但是总的来看对于大底盘双塔楼隔震结构分析方法的比较和研究还较少。因此，本文以具体的工程实例为例，对大底盘双塔楼隔震结构单塔分析和双塔分析结构隔震层的相关差异性进行了较为深入的研究，既具有一定的理论意义也具有一定的工程价值。
1.工程概况
本文所研究的大底盘双塔楼结构地上塔楼部分为7层，地下大底盘部分1层，采取在地下室上部单独设置隔震层的大底盘隔震形式，上部塔楼部分为非对称分布，大底盘双塔楼结构的隔震计算简图见图1，“L”形和“一”字性大底盘双塔楼结构三维模型图分别见图2和图3。
根据建筑结构的具体使用要求，塔楼第1层和第2层层高分别为5.7m和3.6m，第3-6层层高均为3m，顶层层高为2.7m。
2.理论方法概述
本文对大底盘双塔楼结构在单塔分析与双塔分析时结构隔震层的的进一步分析和研究是建立在正确合理的隔震设计基础上的，对于隔震设计部分参照目前广大隔震建筑所采用的设计方法，借助有限元软件ETABS和结构设计软件SATWE辅助实施。 2.1模型的建立
大底盘双塔楼结构隔震设计的数值分析模型主要依靠ETABS有限元软件建立，通过与SATWE模型的对比，使得二者的结构质量、周期和层间剪力的差异都在允许范围内，而本工程实例ETABS模型的相关参数均满足要求。因此，可以按照该模型进行进一步的分析和研究。
2.2地震动的输入
本文在进行建筑结构隔震设计的过程中采取反应谱法与
时程分析法相结合，时程分析时选取了5条实际地震波和两条人工合成的地震波，具体按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[1]（以下简称《抗规》）相关规定实施。图4为7条时程曲线。
2.3隔震支座的布置
根据模型计算结果以及《抗规》的相关规定。两种布置形式的大底盘双塔楼结构的隔震层最后均采用了LRB500、LNR500、LRB600、LNR600四种橡胶隔震支座。隔震支座参数如表1所示，隔震支座分布情况分别如图4和图5所示。
2.4相关验算
在完成结构的初步隔震设计后，还应对所选取的隔震支座进行罕遇地震下的相关验算。由于本文的研究对象所处地震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.30g的地区，根据《抗规》规定在进行罕遇地震下的弹塑性时程分析时竖向地震力取0.3倍的重力荷载代表值。
验算支座剪力和最大轴力的荷载组合见式1：
荷载组合值（剪力和轴力）=1.2（1.0×恒荷载效应+0.5×活荷载效应）+1.3×罕遇水平地震效应+0.5×竖向地震效应（式1）
验算支座位移的荷载组合见式2：
荷载组合值（位移）=1.2（1.0×恒荷载效应+0.5×活荷载效应）+1.0×罕遇水平地震效应+0.5×竖向地震效应 （式2）
经过相关分析和验算，该大底盘双塔楼结构罕遇地震下隔震支座的拉力，位移均满足规范的相关规定，因此按照图5和图6所示的隔震支座型号、数量和布置情况对隔震层进行支座选取可以满足要求。
3.隔震层差异性研究
根据相关计算结果及参数可以得出针对本文研究的具体的工程实例，在大底盘双塔楼结构单塔分析和双塔分析两种情况下，水平向减震系数、水平地震影响系数最大值、隔震结构与非隔震结构的周期比以及罕遇地震下隔震支座相关参数等的变化趋势及差异性。
3.1隔震效果差异性研究
本小节就大底盘双塔楼结构的两种分析方法在隔震效果的差异性方面进行了对比研究，隔震效果相关指标的差异性见下列趋势图。
由图7可以看出，“一”字形布置和“L”形布置两种情况下的大底盘双塔楼结构，双塔分析时的水平向减震系数与单塔分析时相比有减小的趋势，也就是说，对于大底盘双塔楼结构的水平向减震系数，若按单塔分析的结果进行确定的话不会给结构造成安全隐患，相反，还会给大底盘双塔楼结构留有更多的安全储备。
根据《抗规》相关规定，结构在进行隔震设计时，其水平地震影响系数最大值与结构的水平地震影响系数呈正比，结合图8，可以得出两种布置形式下的大底盘双塔楼结构双塔分析时的水平地震影响系数最大值均略小于单塔分析时的结果。
在对大底盘双塔楼隔震结构两种分析方法的周期变化情况进行对比研究时，本文仅选取振型参与系数比较大的前三阶模态周期。由图9可以看出，两种分析方法下，两种分析方法仅就周期的延长情况而言差异性并不大。
3.2隔震支座差异性研究
在结构的隔震分析中，除了要进行隔震支座的初选和水平向减震系数的确定之外，还要对隔震支座在罕遇地震下的受力情况和位移情况进行分析。
由相关计算结果可知，在大底盘双塔楼隔震结构的单塔分析和双塔分析时，隔震支座均不会产生不利的倾覆力矩。由图10可以看出，两种布置形式下的大底盘双塔楼结构双塔分析与单塔分析的结果相比，罕遇地震下A1栋的隔震支座出现拉应力的支座位置基本一致，且部分支座拉应力减小，A2栋则出现产生拉应力支座数量减少的情况。
由图11可以看出， A1栋的三条支座轴力最大值变化曲线基本重合，说明A1栋的支座轴力在单塔分析与不同布置形式下双塔分析时的结果是基本一致的，但是A2栋支座轴力的最大值在双塔分析时的结构均略小于单塔分析时的结果，这说明A2栋若按单塔分析，其支座轴力最大值的计算结果是偏保守的。
由图12和13可以看出，当将大底盘双塔楼结构按单塔分析时，隔震支座的剪力在X方向和Y方向除个别支座外，其他的支座剪力均比双塔分析时的大。
对罕遇地震下结构隔震支座位移验算结果表明其支座位移均小于规定的支座位移限值，即隔震支座在位移方面已经符合相关规定。在此基础上，再对隔震支座位移的变化趋势进行分析。图14表示大底盘双塔楼结构的隔震支座在单塔分析和双塔分析时的隔震支座位移变化情况，从图中可以看出，单塔分析时的隔震支座位移除极少数不规律外，其余的位移均大于双塔分析时的位移。
4.结论及建议
本文有针对性的对大底盘隔震的双塔结构在单塔分析和双塔分析时结构隔震层的差异性进行了较为深入的分析与研究，得出如下的结论和建议。
（1）综上所述，大底盘隔震的双塔楼结构的两种分析方法均可以用于结构的隔震层分析，从水平向减震系数、水平地震作用影响系数最大值、周期比以及罕遇地震下支座的相关验算结果而言，两种分析方法的差异性均不大。其中，较为方便和快捷的单塔分析方法在从隔震效果和罕遇地震下的支座验算结果等多方面而言，都能够给大底盘双塔楼结构留有更多的安全储备，因此，利用单塔分析的方法对大底盘双塔楼结构进行隔震层的分析设计是可以接受的，并且是对结构整体而言偏保守的分析方法。
（2）限于篇幅，本文仅针对具体工程探讨了“L”形布置的非对称大底盘双塔楼结构隔震层顶板的受力情况以及具体的设计手段，对于建筑高度、柱网尺寸以及对称形式等对结构的影响还有待进一步研究。
参考文献
[1] 国家标准.建筑抗震设计规范[S].GB 50011-2010
[2] 吴耀辉.大底盘双塔楼连体高层建筑的抗震和减震分析[D].东南大学博士论文，2004，08
[3] 庞迎波.粘滞液体阻尼器用于非对称双塔连体结构的消能
减震分析[J].四川减震科学研究，2010，08：36.4
[4] 张翠强、吕西林、李检保、卢文胜、周颖.大底盘多塔楼结构抗震性能研究[J].结构工程师，2011.01.27
[5] 李照德、梁佶、叶勇勇.某多塔楼大底盘工程隔震层设计[J].建筑结构，2011.10：41.10
[6] 刘照球，齐虎，李云贵.双塔连体复杂结构抗震性能数值分析[J].工程抗震与加固改造，2012.08：34.4