李涛杨，李 伟

（1.云南交投集团云岭建设有限公司，云南 昆明 650000；2.云南省交通规划设计研究院有限公司，云南 昆明 650000）

我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，因此地震断裂带充分发育，我国的多次强震中，导致了大量的人员伤亡和经济损失。我们的高烈度抗震设防区分布广泛，主要集中在西南、西北和中部地区。在此种程度上，需要最大限度地提升高烈度抗震设防区建筑的安全性及抗震性能，现阶段当中，我国减隔震技术得到了广泛的应用和推广，尤其是隔震技术。我国的隔震技术集中在单独应用的方面，对于隔震层外设置出对应的减震装置和隔振支座来实现混合应用。在技术不断发展的今天，需要对减隔震技术不断创新和提升。

1 减隔震组合体系选型

针对减震组合体系来说，需结合项目的实际情况对隔震方案进行确定，隔震层的上部一般采用钢筋混凝土的框架结构建设，介于基础和上部结构之间，在进行动力时程分析过程当中可以借助于7 组地震波分析，按照《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）要求的规定，在对弹性时程分析的过程当中，需要根据时程曲线计算的结果进行分析，每条时程曲线的结果和振型分解反应谱法计算结果相比较，需要不超过其65%，并且如果对多条时程曲线进行计算，则需要保证平均值大于或者等于振型分解反应谱法计算结果的80%，其地震波信息见表1。如果借助于选择好的7 组地震波来对隔震结构进行分析，其中需要对多遇、设防地震作用下的时程进行分析。在分析的过程当中，主要利用ETABS 有限元分析软件来继续分析，其中梁柱部分主要采用frame 单元模拟的方式，橡胶隔震制作利用isolator1 单元模拟的方式，粘滞阻尼器主要利用基于Maxwell 模型的damper 单元模拟的方式，借助于Ritz 法来进行迭代分析。也就是说，在预防地震的作用下，隔震层上部的结构最大减震系数为0.22。上部结构在遇到地震弹性设计时产生的最大层间位移角。也就是说，采用隔震方案设计的过程当中，其上部结构层的最大层间位移角是不满足《抗规》要求的，因此针对此种情况，需要对上部结构的刚度进行增加，也就是说上部结构进行布置刚性支撑，以此来进行隔震和刚性支撑组合方式的形成。对于上部结构来说，需要增加其阻尼，以此可以在上部结构当中布置消能减震的装置，也就是利用粘滞阻尼支撑的方式来进行减隔震组合方案的形成。

表1 地震波信息

对于上部结构方面的2 个方案来说，可以实现结构刚度的最大化需求，相对于刚性支撑来说，其刚度较大，如果受到了罕遇地震作用，则其刚性支撑对应位置的隔震支座的拉力需要保持比较大，因此其隔震支座在要求方面就无法满足。对于此种情况，可以借助于减隔震的组合体系来实现基础和上部结构之间进行隔震层的设置，对上部结构的钢筋混凝土框架中进行粘滞阻尼支持的布置。

在减隔震装置的布置和参数设置方面，需要根据建筑结构的实际情况来进行设计，利用基础隔震和上部结构的粘滞阻尼支撑支持组合的减隔震技术来进行设置。此种技术的应用方面需要涉及到隔震层布置与上部结构粘滞阻尼支撑布置2 个部分。首先，在隔震层的布置和参数设置方面，需要考虑到多个方面的因素，其中包含刚度、拉应力以及变形力，对于刚度来说，如果设置刚度相对较大的铅芯橡胶支座，则需要沿着结构周边布置，相对于天然橡胶来说，其刚度较小，可以沿着内部布置，实现扭转刚度的良好适应。在这个过程当中，重力荷载的要求需要保证其隔震支座的竖向平均应力不超过《抗规》的限值。在罕遇地震的作用下，其拉应力不应该出现在隔震支座当中，如果出现，则需要其拉应力小于1.0 MPa。隔震支座本身的基线水平需要在其有效直径的55%之内，而且需要保证小于其各橡胶层总厚度的3 倍或者两者的最小值。在曲线和隔震支座当中，初始刚度可以实现一定期限内荷载或者较小荷载稳定性的保障，对于隔震层屈服之后的刚度水平，如果较小的话，其隔震效果说明相对良好。与此同时，重力荷载代表值的作用对于隔震支座的最大长期面压数值来说，需要满足其《抗规》的相关要求。

2 工程实例

在本文当中，主要以云南省某地区作为主要的研究对象，该地区的抗震设防烈度为8 度，场地类别为III类，其中的基本风压为0.3 kN/m2，建筑高度为17.7 m，分为地上3 层和地下1 层，该地区的建筑平面尺寸为109 m×49.6 m。

在该项目当中，属于大型的展览馆建筑，需要做到重点设防，因此在对其该项目的地质特点进行勘测之后得出该项目3 km 范围内存在有地震断裂带，《抗规》当中对其作出了规定，其地震作用下，对于其放大系数可以使用1.5 倍来进行计算，也就是如果多遇地震αmax=0.36 的话，其地震作用需要在9 度设防以上，在此种作用下，在结构的设计方面需要做到抗震措施的保障，保障其抗震性能可以得到最大的发挥，有效保护其建筑物的安全性和稳定性。对于本文当中提到的项目，其隔震层的2 个偏心率分别为0.60%（X 向）和0.59%（Y 向），两者的数值都在3%以下，将其进行布置在隔震层当中是比较合理的，其上部结构的重心和隔震层的刚心可以达到重合状态，因此有利于隔震支座的安全性和稳定性。进行隔震层的增加，其结构自振的周期可以延长到3 倍，也就是说对于结构的自振周期可以延长，因此对于上部结构地震起到有利作用。针对于设置上部结构的粘滞阻尼支撑的参数方面，其粘滞阻尼支撑本身具有无静刚度且耗能强的性能，可以在此特点的基础上对于结构的阻尼比进行实现附加作用，以此来对上部结构的地震响应进行减少。在该项目当中，根据综合实际情况进行了隔震支座、黏滞阻尼器个数的确定，其中隔震支座100 个，黏滞阻尼器10个，上部结构布置的黏滞阻尼支撑34 榀，X 向16 榀，Y向18 榀。

3 减隔震组合结构分析方法

在对减隔震组合结构方法分析过程当中，可以利用分离式的设计方式，将其隔震结构分为隔震层的下部结构、隔震层以及隔震层的上部结构进行分层设计。对于上部结构，主要借助于减震系数的概念，来实现对隔震结构的减震效率做出评价，根据此基础，来实现地震反应谱的调整。在减隔震组合结构的减震系数计算方法当中，需要结合其整体分析法来进行计算，在计算方式方面，可以应用叠加分析法的方式来进行计算减震系数，对于上部结构的设计来说，可以采用整体分析法来实现对结构整体减震效率进行复核、验算，保证结构的安全性。

叠加分析法，基于叠加原理的基础，来实现对减隔震组合体系的划分，可以将其划分为纯框架结构与单独隔震结构，按照其《抗规》的规定来进行计算减震系数。在此基础上，对于上部结构本身的地震波峰值输入方面可以进行加速，利用此种方式来有效实现对上部减震结构粘滞阻尼支撑减震效率的分析。

针对隔震分析，可以借助于上文提到的7 组地震波来对2 种结构进行设防地震作用的分析，在其分析的过程当中，可以借助于ETABS 有限元分析软件。针对高烈度地震作用力下的层剪力分布情况，可以通过隔震层的增设来减小上部结构的各层剪力，实现对隔震体系的隔震效率的良好体现。

在减震分析方面，利用相同的地震波，来实现对纯框架结构和上部减震结构相同的情况下进行防地震分析，可以得出，其上部结构进行增设粘滞阻尼支撑后，其耗能作用相对良好，其纯框架结构与单独隔震结构自振周期对比见表2。可以看出上部结构进行粘滞阻尼支撑增设之后，其X、Y 向各层层间的变形分别减少了14%、17%，在结构方面具有良好的抗震性能。

表2 纯框架结构与单独隔震结构自振周期对比

在整体分析法的过程当中，需要对上部减震体系和隔震体系之间产生的相互作用进行分析，以此来和叠加分析法进行对比。对于罕遇地震作用下的结构响应分析方面，在借助于纤维模型理论的弹塑性分析软件PERFORM-3D V5 的基础上进行分析，对于框架梁的塑性铰可以采用M 铰进行模拟，其框架柱塑性铰可以采用P-M 铰进行模拟，对于橡胶隔震支座来说，可以利用isolator 单元进行模拟，对于阻尼器可以借助于Maxwell 的模型来进行分析，对于分析的过程可以利用积分法进行迭代分析。

最后对于减隔震组合的结构设计流程来说，根据以上得出的结论，利用叠加分析法来对其进行设计分析，在设计的过程当中，需要注意的是根据实际情况制定出合理的隔震目标和减震目标。在分析的过程当中，需要对隔震与减震作用考虑，同时还需要按照反应谱初步设计，对于减隔震的组合体系设计来说，需要进行隔震层的设计，还需要对上部结构减震体系进行科学设计。利用叠加分析法的过程当中，还需要对时程进行分析，保证减震系数计算之后验算其隔震效率的达标状态。对上部的减震结构进行时程分析的过程当中，可以进行输入减震系数来计算出其地震波的加速度峰值，从而保证上部减震效率达到预期目标的状态。在验算减隔震组合结构过程当中，需要实现对罕遇地震下的性能进行最大限度的分析，其中需要考虑到隔震层极限变形、隔震支座短期面压等多个方面的因素影响。如果对上部结构进行重新验算，则需要实现隔震层连接构件、下部结构以及地基基础这几部分的设计。利用叠加分析法来进行分析的过程中，需要根据其建筑结构的整体来实现对其整体减震效率进行复核、验算，保证结构的安全性和稳定性的全面分析。

4 结束语

综上所述，对于高烈度的抗震设防区建筑来说，需要借助于隔振和上部结构粘滞阻尼支撑的减隔震组合技术来实现有效抗震。此种类型的减隔震组合对于上部结构的抗振作用可以起到有效的减少，与此同时上部结构可以保持基本的弹性，使得结构抗震性能得到有效提升。在对于此类的减隔震组合结构当中，需要使用叠加分析的方式，叠加分析方式可以适用于减隔震组合结构的设计部分。对于设计来说，需要根据其整体的分析来实现对减震效率的复核检验。在这个过程当中，也可以借助于叠加分析方式来对新型的减隔震组合提供设计依据，以此来增加减隔震组合的功能。