摘要：伴随社会经济不断向前进步，国民的生活品质也明显得到改善，这些很有效地加快了建筑业发展的步伐。众所周知，地震属于无可抗拒自然灾害之一，大规模的地震甚至还会引起严重的经济损失乃至人员伤亡问题。而通过框架隔震之类的设计，则能很好地降低地震损失，因此获得了广泛的运用。基于此，本文以某工程为背景，针对框架隔震工程，探讨了建筑设计的有效方法和应用情况，仅供参考。
关键词：框架建筑；隔震结构；设计应用
自进入新世纪以来，伴随建筑事业的飞速发展，框架隔震设计以其高效、低成本引起了人们的广泛关注。为了有效减少地震影响，则设计师必须做好隔震设计工作，以缩小灾害波及范围。为此，针对框架建筑，分析隔震设计及其应用便显得很有必要了。
1工程概况
某小区住宅楼工程：整体使用的是框架结构，材料为常见的钢筋混凝土，并不带地下室，工程的内、外墙依次为200mm、250mm厚，且采用的都是混凝土与气砌块相叠加的方式，所用轻质隔墙有60mm的厚度，以上均为混合M5砂浆砌筑。一共6层，总高19.3m，每层高3.0m，建筑平面的纵横尺寸50.1m×16.05m，且设计为8度的抗震烈度，从属于Ⅲ类场地，具体的设计地震当属一组类别。
2隔震设计方法
2.1初步设计
针对钢筋混凝土等类型的框架结构，并通过隔震设计来减小地震的建筑，需要满足以下要求：
（1）体型规则，当不进行隔震时，能在2个主轴向，通过底部剪力法，算出框架基本周期在1.0s以下；
（2）场地Ⅰ~Ⅲ类，且基础类型稳定好；
（3）建筑风荷载等非地震标准水平荷载，没有超过总建筑重的1/10。
2.2支座的分布、选型
在建筑上部和结构基础间有安置隔震层；有地下室的话，则在其顶和建筑结构上部中间安设隔震层。若有受力明显处，则增设橡胶隔震之类的支座，并从垂直承载力、结构阻尼、侧向刚度要求出发，确立规格、量、分布。在罕遇地震时隔震层能够保持稳定，不能出现无法恢复形变，且橡胶支座不可有拉应力。
（1）支座布置原则
针对框架结构，在柱下放隔震垫，具体1~3个。
（2）支座选型原则
（Ⅰ）类型不可太繁杂；
（Ⅱ）从上部结构出发，针对各支座得出轴力值；根据隔震橡胶支座规定的压应力平均限值，得出各柱下具体的隔震垫量及其直径。
2.3水平向的减震系数ψ
针对框架结构，可根据剪切型模型来得出计算隔震体系的简图，宜引进时程分析法来做好运算工作；先将地震波对应的反应谱数、基础特征输入，再根据场地类别、周期特征进行分区，选择1条以上的强震实录、1条人为模仿加速度的有效时程曲线，且要求系数和振型反应体现的地震影响曲线能够在统计上相符；宜计算平均值；在算减震水平系数时，宜根据多遇地震下用时程法来算层间剪力。以隔震措施来比较非隔震下层的实际剪力最大比，以获得水平向对应的减震系数值。
2.4验算隔震层的水平向位移
从隔震支座来看，若罕遇地震，要求水平剪力产生的水平向位移，符合以下关系式：
ui≤[ui] （1）
其中，ui—第i个支座出现的扭转水平位移值；
[ui]—第i个支座出现水平位移对应的实际限值，而相应的橡胶支座则为该支座1.1倍半径及各个橡胶支座总厚度3.0倍中更小的值或者以下。根据时程法算得支座位移。
2.5验算隔震层的具体下部结构
针对隔震层下部（含地下室）的具体地震作用及验算抗震方法，要求支座底涉及罕遇地震时出现的隔震竖向力、有效弯矩、实际水平力。针对支座，要求隔震层以罕遇地震时出现的水平剪力、各支座水平向刚度来进行水平隔震剪力分配；如果根据扭转耦联来算，则要计入支座扭转方面的刚度，以算出隔震垫的各个水平、竖向剪力等。
2.6构造
根据规范选用隔震层、建筑上部结构。
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3工程应用
3.1初步设计
本住宅建筑满足隔震方案要求，在结构基础上、框架首层下部安放隔震层。
3.2支座选型、分布
以上部结构为基础，获得各柱对应的竖向力。考虑到本建筑工程在丙类范畴，故需从丙类这种支座隔震要求（平均结构压应力15MPa或以下），初得各柱结构下支座的实际量、直径。经过一番计算，优选这三种隔震橡胶支座类型：GZY10个500、10个600、7个700V5A，再确定相应的阻尼比、结构刚度、数目、形状系数。
3.3隔震分析
根据隔震设计的有关规定，以剪切型模型为结构隔震的运算简图，确定8度级别的抗震烈度，借助时程分析法来比较隔震、非隔震。
（1）隔震
根据计算简图，在模型分析时有纳入隔震层发生的扭转情况。
（2）地震波
针对框架结构，进行时程分析法计算时，按照地震波要求，挑选3条大震波：8.11~8.13；3条小震波：8s.1~3：这里的第3条波当属人工波，另外2条当属天然波，这些地震波对应的反应谱曲线都很靠向《规范》中存储的地震影响结果曲线，且在统计上看这3条波影响的平均曲线十分吻合规范中所存储的。
（3）ψ的确定
在水平方向，按隔震、非隔震下，对比不同层间各自剪力的最大比，来获得框架减震系数，根据时程分析法得出的结果，确定其中非隔震当取3条波的总平均值。
计算结果显示，在结构的x方向，各层间剪力具有0.292的最大比，基于此在水平方向得0.423为减震系数；而在结构的y方向，各层间剪力具有0.273的最大比，基于此在水平方向得0.397s的减震系数。据规范结果知，如果水平向减震系数为0.50或以下，宜计算竖向地震影响（略）。
3.4验算上部结构
在验算地震对上部产生的总影响时，系数最大要取在水平方向的减震系数×同方向最大的《规范》中非隔震具有的影响系数，并根据算出的地震作用，根据不同层分配的重力，算出不同层的具体地震影响。
3.5计算水平隔震层位移
根据4个角支座，有效验算结构水平位移：基于公式（1），有效验算在罕遇地震下支座在水平方向所发生的位移。
式中：[ui]=min{1.1×半径，总橡胶支座结构厚度×3}
min{1.1×245=269.5mm，3×133.93=401.79mm}=269.5mm
根据时程分析法，得罕遇地震下4个角发生的支座隔震水平位移，也就是ui。
计算结果显示，位于x方向，支座GZY500V5A最差，具体是轴①/C，且发生的最大位移显示为225.325mm，比对应的水平极限（也就是269.5mm）要小；在y方向上，GZY500V5A当属最不利支座，也即轴①/C、轴⑨/C，且位移最大235.6mm，比支座位移水平限值（269.5mm）要小，所以支座分布与要求相符。
3.6隔震层以下结构地震影响、建筑抗震验算
（1）总剪力运算
罕遇地震下对于隔震层，借助时程分析法，取平均水平剪力值，并完成总剪力运算过程。
（2）总刚度运算
Kh=1.57×70+1.52×10+1.37×1=39.89kN/mm
（3）各支座受力分析
根据刚度分配，得出各支座的实际水平剪力，并一一得出各隔震垫的具体受力值和 建筑隔震基础的总体受力简图。
3.7构造要求
根据规范规定，选用隔震层、建筑上部结构（略）。
4结语
总之，伴随信息时代的莅临，房屋建筑中的防震也发挥出愈发重要的作用，极大地推动了隔震设计技术的快速发展。所以，作为现代建筑设计师，应不断完善框架隔震设计方法，以此来大力推广隔震技术的有效应用，促进建筑设计事业的发展。
参考文献：
[1]颜学渊，毛会敏，祁皑，徐小勇，熊莹.子结构隔震的巨型框架结构地震反应分析与振动台试验研究[J].建筑结构学报，2017，38（05）：43-51.
[2]王勇.新型装配式框架隔震结构抗震性能研究[D].广州大学，2019.
论文作者:梅洪生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第33期
论文发表时间:2020/5/6