文摘:本文采用三维有限元模型对某高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构进行了时程分析。考虑了基础叠层橡胶隔震垫的弹塑性特性和粘滞阻尼，分析了结构在地震波作用下的动力响应。计算结果表明，隔震结构的顶层加速度峰值、层间位移角和层间剪力均大幅降低，隔震性能良好，为基础隔震技术在高层建筑中的推广应用提供了理论依据。
关键词:高层建筑钢筋混凝土结构；基础隔离；三维有限元模型；地震响应
1。导言
地震和风给人们带来了严重的灾难。采取经济、有效、可靠的措施来减少地震和风荷载造成的损失已成为科学家和工程师们关注的问题。传统的结构抗震抗风设计方法是利用结构自身耗散振动能量的能力，如增大构件的截面尺寸或提高材料的强度等级。这种方法不经济，也有很大的问题。结构振动控制技术将从根本上解决这一问题。
目前，基础隔震技术是工程中应用最广泛的减震控制技术。由于其成本低、实施容易、减振效果好，越来越受到人们的重视。国内外许多学者对混凝土基础隔震结构做了大量细致深入的工作，也建造了许多隔震建筑，提出了许多关于隔震结构的理论和设计方法。
2。计算模型和参数
本文利用三维有限元分析软件ETABS对某高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构在有无橡胶隔震垫情况下的地震反应进行了分析。这座高楼地上25层，高度约81米。上部结构为剪力墙结构，采用现浇钢筋混凝土。梁、楼板、剪力墙的几何尺寸和混凝土的强度等级逐层变化。顶层有一座塔楼，一层和二层有一个讲台。建筑场地类别为ⅲ类，Tg=0.45s，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组。50年一遇基本风压wo=0.50kN/㎡(用于60m高度以下建筑结构计算和60m高度以上高层建筑结构水平位移控制)，100年一遇基本风压wo=0.60kN/㎡(用于60m高度以上高层建筑结构承载力计算)。地面粗糙度c级，风荷载体型系数μs=1.3
本文选取了国际上广泛使用的El-Centro波(适用于ⅱ、ⅲ类)、Taft波(适用于ⅱ、ⅲ类)和人工模拟地震波(适用于ⅲ类)进行时程分析。调整波的最大振幅等于7度多遇地震下的加速度峰值35gal。选择0.02秒的等时间步长，总持续时间为15秒。考虑双向水平地震，根据规范，地震波按加速度峰值1(X方向):0.85(Y方向)的比值输入，内力和位移分别与风荷载线性组合:
(1)排量组合:1.0G 1.0E 0.20W
(2)内力组合:1.2G 1.3E 0.28W
g为重力荷载的标准值；e是地震荷载；w是风荷载。
3。多遇地震下的时程分析结果
根据计算，框架柱的最大轴力为2132kN，小于隔震垫的设计最大竖向承载力2800kN；罕遇地震下，隔震层的最大水平位移为194mm，小于隔震垫设计的最大水平位移300mm，隔震垫设计合理。
在频繁地震波作用下，结构顶层加速度时程如图1所示，层间位移角如图2所示，隔震与非隔震结构层间剪力如图3所示。
从图1可以看出，频繁地震后隔震结构顶层的最大加速度为36gal，仅为非隔震结构的40%。
从图2可以看出，频繁地震后隔震结构首层的侧向位移远大于非隔震结构。原因是隔震层的水平刚度比第一层小得多，橡胶垫的集中大变形隔离了地震能量，使地震能量不传递到上部结构或更少。
从图3可以看出，多遇地震后隔震结构的基底剪力为4608kN，是非隔震结构的70%。
4。结论
本文通过对基础隔震高层钢筋混凝土剪力墙结构的有限元时程分析，得出以下结论:
(1)基础隔震体系设置柔性隔震支座，降低了结构的水平刚度，使结构的自振周期增加了近50%，避开了地震的主要载能频带，从而降低了结构的水平地震作用。
(2)从结构的加速度反应来看，在水平地震波作用下，隔震结构的加速度反应明显小于非隔震结构。
(3)隔震结构的层间位移比非隔震结构小得多。隔震结构的楼层位移主要集中在隔震层，上部结构各层的水平位移几乎为零，其振动模式为“整体平移”。
(4)从最大层间剪力的反应来看，隔震结构的最大层间剪力只有非隔震结构的30%。因此，隔震层以上的结构可以考虑降低一次抗震设防烈度。
