【摘要】简述了隔震原理，通过对一栋位于八度区的框架结构进行隔震分析来阐述隔震结构的优点，分析结果表明隔震支座的设置可以显著的增大结构周期，有效的减小水平向地震作用，从而消除或者有效的减轻结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能。
【关键词】框架结构 隔震
现阶段我国规范对于建筑抗震设防的基本思想是以“小震不坏、中震可修、大震不倒”为抗震设防目标的，为了实现该目标传统的抗震设计方法是依靠结构构件自身的塑性变形和延性来抵御地震作用，即用“抗”的理念来进行结构设计，随着地震作用的增大，这种设计方法将会导致结构构件截面的变大，钢筋用量的增加以及结构质量的增加，结构质量的增加又会导致地震作用的增大，在这种互相作用下，往往给建筑的使用性和经济性带来显著的影响。同时当地震作用增大到一定程度后，很难保证建筑物性能的良好性。隔震作为一种较新且应用越来越普遍的的设计方法，可以较好的解决上述传统设计中的矛盾。
一.隔震的原理
隔震结构是指在建筑物的某一层增设侧向刚度较小且变形能力较大隔震装置，隔震结构在地震作用时通过隔震装置的较大变形耗散掉输入结构的大部分地震能量，以减少地震对上部楼层的能量输入，从而减小上部楼层的水平地震响应。隔震装置的增加能显著的增大结构自振周期（通常是原周期的2~3倍），根据反应谱理论，层数较少的非隔震结构周期较短，而隔震结构的周期明显增长，周期的增长使得地震作用显著减小，从而消除或者有效的减轻结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能。正是因为隔震结构的这种优点，《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)将橡胶隔震支座的隔震技术纳入规范并在第12.2.5条规定隔震后水平地震影响系数最大值可以相应减小，在12.2.7条规定了上部结构水平向抗震措施可相应降低。
二．工程实例
1.工程概况
本工程为地上六层的框架结构，建筑总高度为23.650m，结构平面为矩形，长X宽为70.80mX21.7m，结构高宽比23.65/21.7=1.1<4,抗震设防烈度为8度（0.2g），第三组，场地类别为Ⅲ类，场地特征周期为0.65s，基本风压为0.55 kN/m2。
为了体现隔震结构的优势，设定隔震设防目标为：结构地震作用降低一度，抗震措施按降低一度后的乙类建筑采用，与抵抗竖向地震作用相关的抗震构造措施不降低。
2.基础隔震设计
本工程采用YJK结构软件进行计算分析，采用在一层柱底增设隔震层的方法进行隔震设计，根据《建筑抗震设计规范》表12.2.3乙类建筑在重力荷载代表值作用下橡胶隔震支座压应力不限值为12MPa的原则布置隔震支座，隔震支座布置如下：
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图1.隔震支座布置及支座编号
上图中LRB为铅芯橡胶支座；LNR为天然橡胶支座。
隔震支座参数如表1所示：
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根据以上支座的布置和参数对隔震支座进行偏心率计算，计算结果如表2所示：
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由上表可知,计算结果为：X方向偏心率0.49%，Y方向偏心率0.20%，均小于3%。
根据《建筑抗震设计规范》5.1.2条选取两条天然地震波Taiwan No.1209、Superstition Hills-02 No.724和一条人工波ArtWave HR1TG056进行中震和大震弹性时程分析。根据分析结果对比隔震前和隔震后结构的主要周期，在中震下提取各层层间剪力，计算隔震与非隔震各层层间剪力最大比值作为结构的水平向减震系数，同时在罕遇地震下计算各层的层间位移角、隔震支座的最大变形及支座最大压力。其中结构前三周期、水平向减震系数及支座最大位移见下表。
表3 部分结构自振周期
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由表3可知，采用隔震技术后，结构的周期显著延长（2.6倍左右），可以有效降低结构的地震反应，且隔震后房屋两个方向的基本周期相差（3.142-3.137）/3.142=0.16%<30%,满足《叠层橡胶支座隔震技术规程》第4.1.3条的要求。
根据《建筑抗震设计规范》【2016年版】（GB50011-2010）规范12.2.5条；隔震后水平地震影响系数最大值：（支座剪切性能偏差为S-A类）由表4可知：
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（一）：按照《建筑抗震设计规范》【2016年版】（GB50011-2010）规范12.2.5条条文说明表7对比，此模型设置隔震垫后结构水平向地震作用能达到降一度的目标，即从8度0.2g降低到7度0.1g。
（二）：抗震构造和抗震措施按照12.2.5和12.2.7条文说明，水平向按降低1度，即8度0.2g降低到7度0.1g。水平向抗震措施按照7度（0.1g）重点设防类（乙类）来确定。
（三）：按照规范12.2.5-4条，上部结构可不考虑竖向地震。
（四）： 根据12.2.7条，与抵抗竖向地震作用的抗震构造措施不降低，按照8度0.2g重点设防类（乙类）来确定，主要是指柱的轴压比。
由表5可知隔震支座在罕遇地震作用下最大水平位移为324.4mm<330mm。
同时计算表明大震下隔震支座在目标工况下的最大压应力为17.6Mpa，在目标工况下没有拉应力。满足规范限值要求。
三、结论
本文简述了隔震结构的工作原理，通过对一栋位于八度区的框架结构进行隔震分析来阐述隔震结构的优点，分析结果表明隔震支座的设置可以显著的增大结构周期，有效的减小水平向地震作用，从而消除或者有效的减轻结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能。
参考文献：
1.《建筑抗震设计规范》（2016年版）GB50011-2010.
2.隔震-消能建筑和结构控制技术的发展和应用 周福霖