基于减、隔震联用的钢结构动力响应分析

作者：寇恒; 陈前瑞; 宋彧; 陈文凯; 池佩红

来源：钢结构(中英文), 2022, 37(08): 17-25.

DOI：10.13206/j.gjgs21111802

• 结构设计
• 高层钢结构
• 高烈度区
• 减隔震联用
• 时程分析

基于减、隔震联用能为结构提供多道抗震设防的思想，提出了一种适合高烈度地区建造高层钢结构的应用技术。为了研究减、隔震联用对高层钢结构的减震特性，对比分析了层间隔震位置的布置规律，根据结构层间剪力和楼层加速度值对比，并考虑经济效果，得出将层间隔震布置在第4层柱顶(刚度突变处)的方案。建立了传统抗震结构(模型Ⅰ),层间隔震结构(模型Ⅱ),减、隔震联用结构(模型Ⅲ)的SAP 2000有限元模型，通过反应谱分析，得到三种模型的自振周期，通过罕遇地震下8度(400 cm/s2)和8度半(510 cm/s2)的地震动计算分析，得到3种模型的层间位移、楼层加速度、层间剪力、隔震支座和防屈曲支撑的滞回曲线。结果显示：对比模型Ⅰ和模型Ⅱ,8度(400 cm/s2)和8度半(510 cm/s2)地震作用下模型Ⅲ的隔震层位移降幅分别为10.5%、14.8%;在400 cm/s2和510 cm/s2地震作用下，模型Ⅰ楼层加速度峰值逐渐变大，模型Ⅱ、模型Ⅲ较模型Ⅰ在隔震层以上楼层相对加速度峰值显著减少，且楼层间变化幅度不大，模型Ⅲ相比模型Ⅱ的隔震层以下楼层加速度更低；模型Ⅱ结构顶层相对加速度较模型Ⅰ减少50%左右，模型Ⅲ结构顶层相对加速度较模型Ⅰ减少可达到60%;400 cm/s2作用时模型Ⅱ和模型Ⅲ隔震层以下楼层的剪力比最大值分别为0.710和0.613,而隔震层以上楼层的分别为0.449和0.427;在510 cm/s2作用下，模型Ⅱ、模型Ⅲ隔震层以下楼层的剪力比最大值分别为0.741和0.602,而隔震层以上分别为0.421和0.389;罕遇地震下铅芯隔震支座(LRB)的滞回曲线饱满，最大位移达到161.6 mm(510 cm/s2)、124.5 mm(400 cm/s2),消耗了大部分地震作用，模型Ⅲ铅芯隔震支座的滞回环较模型Ⅱ的有所减小，说明底部布置防屈曲支撑(BRB)分担了部分地震作用，与LRB联用产生互补效果；500 cm/s2下滞回环较400 cm/s2的明显增大。分析表明，结构布置减、隔震装置对上部楼层减震效果更显著，而且从整个结构来看，减、隔震联用结构比层间隔震结构的减震效果更优，在更高烈度地震作用下减、隔震联用表现出更佳的减震性能，更能为结构提供安全保障。

• 单位
  兰州理工大学; 土木工程学院; 甘肃省地震局