高烈度区抗震与隔震结构设计对比分析

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隔震技术是在建筑物的基础顶面或建筑物某个位置设置隔震装置隔离或减小地震能量,以减少地震能量往上部结构传输,减小建筑物振动反应,从而保证地震作用时建筑物不受破坏或损毁。近几十年来,随着地震次数增多以及隔震技术的不断发展,人们对隔震技术的研究不断深入,从而形成了相应的理论依据并在某些工程得到应用。但国内相对于美、日、欧等国家采用的隔震建筑还是较少。当前国家及一些省、市也积极倡导在地震高烈度区采用隔震技术。文章基于此现状,对隔震的减震效果通过理论推导,以某个实际工程进行模拟分析,并与传统抗震结构相比较,研究对比二者的隔震性能、效果及经济性。本文首先简述隔震技术的发展、应用现状。其次,论述隔震结构分类、隔震原理、隔震支座特性以及隔震存在的问题。再次,以目前设计人员存在的困惑“高烈度区是采用隔震设计还是传统抗震结构”为研究方向,建立隔震结构力学性能动力平衡方程并利用有限元分析软件以某个实际工程(框架—剪力墙结构)为研究对象,建立传统抗震和隔震设计结构方案,进行动力时程分析,其中隔震结构对原有的剪力墙进行优化,减少大部分剪力墙,采用隔震支座地震作用下的层间剪力、层间弯矩、层间位移、层间位移角、加速度等地震响应,与采用传统框剪结构抗震体系的结构进行对比。并通过抗震性能、效果、工程量以及震后减少损失等方面分析两者的差异,比选较合理且经济的结构方案。最后分析隔震结构隔震层需要采取哪些相应的措施,来保证隔震结构在罕遇地震作用下隔震层的变形需求。分析结果显示,从层剪力、弯矩、位移角和加速度等对比发现:罕遇地震下传统抗震结构的加速度随着楼层增加而增大。隔震结构各楼层加速度变化不明显,近似一条直线,且只有抗震结构的1/20~1/8。隔震结构的性能优于非隔震结构,隔震结构减震效果明显、有较大安全储备、造价略低于传统抗震结构。在地震高烈度区可考虑优先采用。
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