砖混结构隔震设计研究与分析

崔立杰，王 雷，王 兵



砖混结构隔震设计研究与分析

崔立杰1，王 雷2，王 兵3

（1.邢台职业技术学院 建筑工程系，河北 邢台 054035；2.北京北方设计研究院有限公司，北京 100055；3.河北华研卓筑加固工程集团有限公司，河北 石家庄 050000）

通过对某砖混结构进行建筑隔震设计，建立该结构的有限元计算模型，研究并分析其在基本地震加速度作用下的结构反应和罕遇地震作用下的隔震层层间位移反应。计算结果表明：砖混隔震结构在设计基本地震加速度作用下，隔震结构层剪力与非隔震结构层剪力相比满足计算要求；罕遇地震作用下，隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求。

砖混结构；隔震设计；有限元分析

一、隔震结构有限元计算模型建立

1.工程抗震设防参数

某工程主体五层，局部六层，为砖混结构，结构总高18.6 m，总建筑面积6 740m2。根据《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008[1]，抗震设防类别为重点设防类（乙类）。为提高建筑的抗震安全性，本工程采用隔震技术，按抗震设防烈度7度进行抗震计算，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第一组，按8度要求采取抗震构造措施。该工程的建筑场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.45s；风荷载对应的基本风压值为0.30kN/m2；结构设计使用年限为50年。工程抗震设防参数见表1所示。

表1 工程抗震设防参数

图1 隔震结构有限元模型

2.力学模型

建立的隔震结构有限元计算模型[2]如图1所示，其上部结构梁、柱采用空间杆单元，墙体采用壳单元，楼板采用壳单元模拟，隔震层支座整体输入，采用LINK单元Rubber模型，采用快速模态分析方法（FNA）。

3.地震波输入

（1）地震波的数量

该隔震建筑属乙类建筑，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[3]要求不少于3条地震波。本工程设计拟采用3条地震波，其中人工合成加速度时程曲线1条，与规范地震影响系数曲线在统计意义上相符的强震记录2条，所选用地震波见表2所示。

表2 选用地震波

（2）地震波的选用要求

1）地震波特性应接近Ⅲ类场地，场地特征周期g=0.45s。

2）平均反应谱曲线与规范的反应谱曲线在统计意义上相符。

（3）地震波的加速度峰值

设防烈度：7 度；近场影响系数：1.0；设计基本地震加速度：0.10g。

（4）地震波时程曲线

所采用的3条地震波相对应的时程曲线见图2所示，选用地震波反应谱在设计周期范围内与规范反应谱一致。

（a）场地波时程曲线

（b）PLE 时程曲线

（c）EL时程曲线

图2 选用地震波时程曲线

4.模型参数

结构模型参数[4，5]如下：

（1）上部结构：采用弹性单元。

（2）隔震支座：橡胶隔震支座采用程序中铅芯橡胶支座单元。

二、设计基本地震加速度作用下的结构反应对比

设计基本地震加速度作用下，隔震上部结构X向、Y向层间剪力计算对比分别见表3和表4所示。

表3 设计基本地震加速度作用下上部结构X向层间剪力对比分析

说明：层剪力比为隔震结构层间剪力最大值比非隔震结构层间剪力最大值。

表4 设计基本地震加速度作用下上部结构Y向层间剪力对比分析

由表3、表4计算结果可知，设计基本地震加速度作用下，隔震结构层剪力与非隔震结构层剪力比最大值为0.33，支座类型为S-A型，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），水平向减震系数可取0.33，上部结构水平地震作用可降低一度进行计算。

三、罕遇地震作用下隔震层层间位移反应

罕遇地震作用下，隔震结构隔震层的最大水平位移采用反应谱分析方法，最大水平位移见表5所示。

表5 罕遇地震下隔震层的最大水平位移

由表5可知，隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求。

四、结论

该砖混结构在设计基本地震加速度作用下，隔震结构层剪力与非隔震结构层剪力比最大值均小于等于0.33，支座类型为S-A型，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），水平向减震系数可取0.33，上部结构水平地震总作用达到降1度进行计算的要求；罕遇地震作用下，隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求。

参考文献：

[1]GB50223-2008，建筑抗震设防分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]马予骁.摩擦滑移隔震模型结构设计与有限元分析[D]. 西安：西安建筑科技大学，2013.

[3] GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[4]王闻成.隔震结构应用设计与研究[J].工程建设与设计，2003（8）.

[5]秦新刚.建筑物层间隔震理论、实验和应用研究[D]. 南京：东南大学，1998.

（责任编辑 鲍东杰）

Seismic Isolation Design and Analysis of a Brick Masonry Building

CUI Li-jie1，WANG Lei2，WANG Bing2

(1.Xingtai Polytechnic College, Xingtai, Hebei 054035, China; 2.Beijing North Design Research Institute Co., Ltd, Xicheng District, Beijing 100055, China;3.Huayan Zhuozhu Reinforcement Engineering Group, Shijiazhuang, Hebei 050000, China）

Through the seismic isolation design of a brick masonry building, the calculation model of the finite element of the brick masonry isolated building is established. The comparison of structural behavior under the action of basic earthquake acceleration and displacement response of isolation layer under the action of rare earthquake are researched and analyzed. The calculation results show that the comparison of the shear of isolated structure layer and non-isolated structure layer meet the requirements of calculation under the action of basic earthquake acceleration; the maximum displacement of isolated structure layer meet the requirements of maximum allowable displacement of supports under the action of rare earthquake.

brick masonry structure; seismic isolation design;finite element analysis

TU352.1

A

1008—6129（2015）05—0068—04

2015—07—26

崔立杰（1987—），河北邯郸人，邢台职业技术学院建筑工程系，助教。