河北建筑工程学院 张家口 075000
摘要：采用迈达斯有限元分析软件，针对某一实际工程作为分析目标，分别对其进行基础采用摩擦摆支座隔震与粘弹性阻尼器减震的布置方案，然后，对比原结构，对三种工况下的建筑进行非线性时程分析，结果表明：无论是基础隔震还是阻尼器减震都对结构的主体起到不错的保护作用。
关键词：框架结构；粘弹性阻尼器；摩擦摆隔震支座；地震分析
1 引言
21世纪以来，世界范围内的地震灾害频发，地震是一种不可躲避的强烈自然灾害，它具有突发性、多发性、经济损失性大等特点。随着建筑技术的不断提高，如何在地震来临时能够设计出抗震性能好的结构成为一项迫切解决的问题，在这种形势下，隔震减震技术应运而生。与传统抗震“以刚克刚”不同，隔震技术通设置“柔性”隔震层来阻断地震能量向上部传递，减震技术通过在结构主体特殊位置采用“吸能装置”来耗散吸收地震能量，这两种方式均能有效的减轻地震来临时对结构的破坏。如何正确有效的选择一种合理方案是值得我们研究的，基于此，本文以某实际钢筋混凝土结构教学楼为例，对其分别进行采用隔震技术与阻尼器减震技术后的分析对比，得出一些有益的结论用以指导相关工程实践。
2 减震和隔震元件简介
阻尼耗能元件主要分为摩擦型消能阻尼器、金属屈服型、粘滞阻尼器、调谐质量消能阻尼器和粘弹性阻尼器等。粘弹性阻尼器既能提高阻尼又能提供刚度，文章用它来模拟阻尼器的减震装置。隔震支座的种类有多种，比较熟悉的有叠层橡胶隔震垫、摩擦滑移支座、摩擦摆隔震支座和滚动隔震支座等。本文采用摩擦摆隔震支座，它具有造价低廉，可复位等特点。
2.1粘弹性阻尼器的基本性能
粘弹性阻尼器是由粘弹性材料和钢板一起组成的，外层为约束钢板，内层为粘弹性填充材料，材料用高分子黏性材料和硅胶材料一起组成。它既可以提供阻尼又可以提供刚度，在软件中我们用等效刚度和阻尼进行模拟。它的减震原理为当地震来临时其两端会发生轴向力，从而钢板往复运动而挤压材料发生滞回变形，这样就能吸收耗散地震的能量。
2.2 摩擦摆隔震支座的物理组成
摩擦摆隔震支座是将传统的平面滑移隔震装置的摩擦滑移面由平面改为球面，从而可依靠自身重力自动回复，当地震水平力大于它的初始静摩擦力时就会发生滑动。该支座主要由上、下支座板和一个铰接滑块组成。其独特的圆弧面不仅使其具有限位和自动复位功能，还能够通过滑动摩擦消耗地震能量，从而大大减小上部结构的地震作用。由于其独特的隔震原理和施工技术上的简单、方便，越来越受到工程界的欢迎。
3 工程简介
某大学主体教学楼，一层层高为4.5m，二至七层为3.7m，总高度为26.7m。长42m，宽15.6m，标准层平面图见图1所示。丙类建筑，设防烈度8度，设计基本加速度0.2g，场地类别Ⅱ类，地震分组第二组，上部结构为全现浇钢筋混凝土框架结构，框架柱的混凝土等级一层为C40，二至五层为C35，六、七层为C30。楼盖为普通梁板体系，梁板混凝土等级为C30，基础采用肋梁式筏板基础。为了提高其自身抗震性能，拟采用基础隔震或上部结构主体减震的方案。
由结构布置可知，Y向为结构最不利方向，它的抗侧刚度最小，故仅针对此方向输入地震波进行时程分析，本文采用EI-Centro波对罕遇地震下的不同模型进行反应分析，并对波形幅值按照规范进行调整。
通过表中数据可得，隔震机构与消能减震结构都能比未加任何装置的原结构的位移反应要小，这说明采用减震隔震装置的结构能降低地震来临时的不利位移反应，但是，加消能器的结构层间位移角为1/90， 摩擦摆结构体系为1/180，其均满足《建筑抗震设计规范》中罕遇地震下1/50的要求，8度罕遇地震下基础固接首层侧移接近零而基础隔震首层侧移达到了15mm，说明采用基础隔震的建筑其侧移主要发生在首层，就上部各层的层间位移而言，基础隔震建筑的层间位移角要远远小于基础固结建筑和消能减震的层间位移角。
6 结论
隔震技术和减震技术能有效的降低地震来临时结构的不利影响，本文通过对某框架结构教学楼为例，进行了不同工况下的有限元分析。结果表明，基础采用摩擦摆隔震支座后的结构能有效的延长自身周期，其楼层位移以及顶点最不利加速度的控制也要优于粘弹性阻尼器减震结构。在实际工程中，我们应优先选择基础隔震的技术方法，它的整体安全效果会更好。
参考文献
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论文作者:崔文韬,张永前,于亚利,范欣,赵修斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/28
标签：支座论文; 粘弹性论文; 结构论文; 摩擦论文; 阻尼器论文; 基础论文; 位移论文; 《基层建设》2017年第14期论文;