摘 要：本文采用三維有限元模型，對某高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構進行了時程分析，考慮了基礎鉛芯疊層橡膠隔震墊的彈塑性特性和粘滯阻尼，分析了結構在地震波作用下的動力響應，計算結果表明隔震結構的頂層加速度峰值、層間位移角、層間剪力等均大大降低，隔震性能良好，為高層建筑中推廣應用基礎隔震技術提供了理論依據(jù)。

　　關鍵詞：高層建筑鋼筋混凝土結構；基礎隔震；三維有限元模型；地震反應

　　1．引言

　　地震和風給人們帶來了嚴重的災害。采取經(jīng)濟、高效、可靠的措施減小地震和風荷載造成的損失，已經(jīng)成為科學家和工程師關注的問題。傳統(tǒng)的結構抗震和抗風設計方法是利用結構自身的能力來耗散振動能量，如加大構件的截面尺寸或提高材料的強度等級等。這種方法既不經(jīng)濟，又存在較大的問題。建筑結構振動控制技術將從根本上解決這一問題。

　　基礎隔震技術是目前工程中應用最多的一種減震控制技術，由于其造價低，易于實施，減震效果好，越來越受到人們的重視。國內(nèi)外很多學者對混凝土基礎隔震結構做了大量細致而深入的工作，并且也建成了許多隔震建筑，提出了許多關于隔震結構的理論及設計方法。

　　2．計算模型及參數(shù)

　　本文采用高層建筑三維有限元分析軟件ETABS，對設置與不設置橡膠隔震墊的某高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構進行了地震反應分析。該高層建筑地面以上25層，高度約81m.上部結構為剪力墻結構，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土。梁、樓板、剪力墻的幾何尺寸及混凝土的強度等級逐層變化。頂層上建有塔樓，而一二層設有裙房。建筑場地類別為Ⅲ類，Tg=0.45s，抗震設防烈度為7度，設計基本加速度為0.10g，設計地震分組為第一組。本工程所屬地區(qū)50年一遇的基本風壓wo=0.50kN/㎡，（用于高度為60m以下建筑結構計算和高度超過60m的高層建筑結構水平位移控制），100年一遇的基本風壓wo=0.60kN/㎡，（用于高度超過60m的高層建筑結構承載力計算）。地面粗糙度C類，風荷載體形系數(shù)μs=1.3本文選擇目前國際上用的較多的El-Centro波（適合Ⅱ、Ⅲ類）、Taft波（適合Ⅱ、Ⅲ類）以及人工模擬地震波（適合Ⅲ類）進行時程分析。將波的最大幅值分別調(diào)至相當于7度多遇地震下的加速度峰值35gal.選取等時間步長0.02s，總持續(xù)時間為15s.考慮雙向水平地震作用，根據(jù)規(guī)范地震波按加速度峰值1（X方向）：0.85（Y方向）的比例輸入，并與風荷載分別進行內(nèi)力與位移的線性組合：

　�。�1）位移組合：1.0G±1.0E±0.20W（2）內(nèi)力組合：1.2G±1.3E±0.28W其中，G是重力荷載標準值；E為地震作用荷載；W為風荷載。

　　3．多遇地震作用下時程分析結果

　　由計算可知，框架柱最大軸向力為2132kN，小于隔震墊設計最大豎向承載力2800kN；罕遇地震下隔震層最大水平側移194mm，小于隔震墊設計最大水平位移300mm，因此隔震墊設計合理。

　　在多遇地震波作用下，結構頂層加速度時程如p1所示，各層層間位移角如p2所示，p3給出了隔震結構與非隔震結構的層間剪力。

　　從p1可以看出，多遇地震時隔震結構頂層的最大加速度為36gal，僅為非隔震結構的40%.從p2可知，多遇地震時隔震結構的第1層側移遠大于非隔震結構第1層側移。原因在于結構隔震層水平剛度遠小于第1層水平剛度，通過橡膠墊的集中大變形將地震能量隔離，使地震能量不向上部結構傳輸或少傳輸。

　　由p3可知，多遇地震時隔震結構基底剪力為4608kN，為非隔震結構基底剪力的70%.

　　4．結論

　　本文通過基礎隔震高層鋼筋混凝土剪力墻結構的有限元時程分析，得出以下結論：

　　（1）基礎隔震體系設置柔性的隔震支座，從而降低了結構的水平剛度，使結構的自振周期增大了近50%，從而避開地震主要攜能頻帶，因此也就降低了結構的水平地震作用。

　　（2）從結構的加速度反應看，在水平地震波作用下，隔震結構的加速度反應明顯小于非隔震結構的加速度反應。

　�。�3）隔震結構的層間位移比非隔震結構大大減小，隔震結構的樓層位移變形主要集中在隔震層，上部結構各層間水平位移幾乎為零，其振型為“整體平動型”。

　　（4）從最大層間剪力的反應來看，隔震結構的最大層間剪力僅為非隔震結構的30%.因此，隔震層上部的結構可以按降低地震設防烈度一度考慮。

　　參考文獻：

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