带有隔振装置的连体结构地震响应分析(2)

菜单

1.2 关于基础隔震

基础隔震是在结构地面以上部分的底部设置隔振层，使之与固结于地基中的基础顶面分开，限制地震动向结构物的传递。基础隔震是当前应用最广泛，也是最成熟的一项减震控制技术[3-4]。目前一些研究和应用较广的隔震装置有以下几类：①橡胶垫隔震、②基底滑移隔震、③滚珠滚轴隔震、④粉粒垫层隔震、⑤铅塞滞变阻尼器隔震、⑥钢滞变阻尼器隔震、⑦悬挂基础隔震、⑧混合隔震，等等。

隔震体系的优点：①明显有效的减轻结构的地震反应。从振动台地震模拟实验结果及美国，日本建造的隔震结构在地震中的强度记录得知，隔震体系的结构加速度反应只相当于传统基础固定结构加速度反应的1/3—1/10.这种减震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的。从而能非常有效的避免结构物或内部设备在强地震冲击下免遭到任何毁坏。②确保安全。在地面剧烈震动时，上部结构能仍处于正常的弹性工作状态。这既适用于一般的民用建筑物，确保居民在强地震中的安全，也适用于某些重要结构物和重要设备。③抗震措施简单明了，抗震涉及的对象从考虑整个结构物的复杂不明确抗震措施转变为只考虑隔振装置，简单明了。结构物本身与一般非地震区做法无疑，设计施工大大简化。④震后修复简便。地震后，只对隔震装置进行必要的检查更换。而无需考虑建筑本身的修复，地震后很快恢复生活或生产，这带来极为明显的社会效益和经济效益。

基础隔震能显著降低结构的自振频率，适用于短周期中低层建筑和刚性结构，由于地震仅对地震波中的高频部分有效，因此对于高层建筑不太适用，另外，橡胶隔离垫的老化和耐久性问题、隔震效果的定量设计问题以及隔震体系的优化设计方法还有待进一步的研究。

1.3 连体结构的特点

连体结构的受力比一般单体结构或多塔楼结构复杂，主要有如下几个特点[5]：

(1)扭转振动变形较大，扭转效应明显

与其他结构相比，连体结构在风或地震的作用下，结构除产生平动变形外，还将产生扭转变形。除顺向振型外，还出现反向振型，扭转振型丰富。

(2)连体部分受力复杂

连接体是连体结构的关键部分，其受力情况复杂。因为连接体一方面需要协调两侧结构的变形；另一方面不但在水平荷载作用下承受较大的内力，当连体跨度较大时，其竖向地震作用的效应明显。

(3)重视连接体两端结构连接方式

连接体和主体结构的连接方式是连体结构的重要问题。连接方式有刚性连接、铰接、滑动连接等。当连体结构有足够的刚度，足以协调两塔之间的内力和变形时，可设计成强连接形式。在大震下连接体与各塔楼连接处的混凝土剪力墙往往容易开裂，是设计中需要重点加强的地方。当连体的刚度比较弱，不足以协调两塔之间的内力和变形时，可设计成弱连接形式。

在地震中，常出现连接体塌落，主体和连接体的连接部位结构破坏严重等事故。连接方式的选取需要根据不同的建筑结构形式，采取合理的连接方式。文献综述

目前，一般国内的采用的整体计算分析方法[7-8]，如三维杆件空间分析方法和协同工作分析方法，基本上都假定楼板在平面内刚度无限大，建筑物为线弹性结构，并可离散化为多质点系。连体结构存在多个塔楼，塔楼之间存在着相对位移，在连体位置连为一体，因此，连体结构的结构体系不再是简单的多质点体系，而是多质点的串-并联复合体系。文献[9]在对连体结构进行分类的基础上，研究了各种计算模型(如串并联质点系模型、串并联刚片系模型、三维有限元模型和连续化模型等)对不同类型连体结构的适应性。通过连体结构在水平荷载下的静力分析，推导出各种情况下连体内力表达式，深入地剖析连体结构的受力及传力特点，按双轴对称连体结构和非对称连体结构两种情况分别计算，找出在不同的情况下，影响连体及塔楼受力的主要参数。