对某实际工程大底盘双塔高层隔震分析研究
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广东建材2018年第2期
表1ETABS 与PKPM 模型质量对比/t
楼层
ETABS PKPM 误差（%）311767199611.477～3020341996 1.905～620311993 1.914231123160.22348625103 4.7223836639468 2.7912119022486 5.76总质量
121374
123259
1.53
图1结构三维有限元模型
1引言
随着社会生产力的提高以及人民物质生活的改善，我国对于建筑物的抗震要求越来越高。
隔震技术对防震减灾、人民的生命与财产的保护起到了举足轻重的作
用。
隔震减震技术作为一种有效的结构抗震手段，隔震建筑将会越来越得到大众的认可[1-3]。
但在地震中，由于
建筑结构形式以及隔震层的位置不同，
在地震中的响应也会有所差异。
对于本文研究的层间隔震，
不仅要关注隔震层以上部位的反应，
更要注意隔震层下部结构的反应。
本文基于某实际工程案例，
使用ETABS 软件对结构进行隔震设计，
通过弹性时程分析对比非隔震和隔震情况下建筑的隔震减震效果，以供实际工程参考。
2工程概况
本结构工程高度：地上建筑高度101.3m；层数：
首层和第二层均为大底盘裙楼，隔震层设置在第三层，第四层到顶层为商业住宅楼，总共31层；层高：
隔震层以下两裙楼的层高依次为10.5m、5m，隔震层层高2m；隔震
层上部结构除第四层层高为4.8m，其余楼层均为3m；隔震层下部结构形式为框架剪力墙、上部结构为剪力墙结
构体系。
基本设计指标：
建筑类别丙类、抗震设防烈度7度、基本地震加速度0.1g、设计地震分组第一组、场地类别II 类、
场地特征周期为0.35s。
结构整体空间有限元模型见图1。
3模型建立与验证
利用PKPM 和ETABS 有限元软件分别建立结构的三
维有限元模型，对比PKPM 模型及ETABS 模型的重要相关的参数，确保模型的准确性。
表1为ETABS 模型与PKPM 模型的质量对比，表2为ETABS 模型与PKPM 模型的周期对比，图3为ETABS 模型与PKPM 模型的楼层剪力对比。
从表1、表2可知，除顶层质量误差略大，PKPM
模型与ETABS 模型结构总质量仅相差1.53%，前6阶周期最大相差9.07%，从图2可得结构楼层剪力最大仅相差8.12%。
通过对比分析说明了用ETABS 软件建立的非
对某实际工程大底盘双塔高层隔震分析研究
何进
(广州大学土木工程学院)
【摘
要】以某位于7度抗震设防地区的大底盘双塔结构为研究对象，
对其进行隔震设计、研究了结构在小震以及大震作用下的结构动力反应。
按照规范要求选取了七条地震波，使用所选取的地震动对结构进行弹性时程分析，通过对比多遇及设防地震作用下隔震及非隔震结构的楼层剪力、
层间位移角来分析结构的隔震效果。
结果表明，采用隔震设计的结构可以有效控制地震作用下的地震响应，
提高了结构的可靠性，达到了预期的减震设计目标。
【关键词】大底盘双塔结构；
时程分析；隔震设计；隔震效果工程试验与研究38--
广东建材2018年第2期
表2ETABS 与PKPM 模型周期对比/s
振型号ETABS PKPM 误差（%）1 2.955 3.017 2.062 2.885 2.954 2.343 2.508 2.583 2.904 2.372 2.501 5.165 2.055 2.2528.756
2.016
2.217
9.07
图2ETABS 与PKPM
模型剪力对比
（a ）X
向（b ）Y 向
图5中震作用下层剪力对比
隔震模型在质量、
刚度等方面符合要求，可以用该非隔震结构为基准模型做动力分析计算，也可以作为后续隔震分析的初始模型。
4隔震支座布置
考虑到结构最大位移出现在边缘竖向构件，以及结
构抗风方面的要求，
而铅芯支座的良好滞回特性且小变形下的复位；故支座的布置原则一般是结构外围柱选用铅芯橡胶支座、
内部选取天然橡胶支座，计算结构的刚心和质心进行相应调整。
本工程采用第三层转换层作为隔震层，通过转换层的大梁将上部荷载传导到转换柱
上，隔震层层高为2m。
由于结构对称故隔震支座布置只取一半，隔震支座平面布置图如图3所示。
5地震动选取
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定[4]，要求
不少于3条地震波，且各条地震波的走势和反应谱基本一致，主要周期点的误差不能过大。
本文设计分析拟采
用7条地震波，其中有三条为人工合成的地震波，另外四条为天然地震波。
各条地震波与规范反应谱的对比如图4所示。
6隔震效果分析
6.1楼层层剪力对比
中震地震作用下，非隔震与隔震结构在两水平向的
层间剪力均值对比如图5所示。
由图可知，中震地震作
用下，采用隔震的结构与传统非隔震结构相比，隔震层以上结构的层剪力均有较大幅度降低，隔震层下部抗震结构反应降低10%～20%左右。
可知结构进行隔着设计
后，有效降低了地震作用输入到结构中的能量，
较大提
图3
隔震支座布置图
图4各条地震波与规范反应谱对比
工程试验与研究
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广东建材2018年第2
期
（a ）X
向（b）Y 向
图6
中震作用下倾覆力矩对比
（a ）X
向（b ）Y 向
图7大震下层间位移角验算
高了结构自身的抗震能力。
6.2楼层层倾覆力矩对比
中震地震作用下，
非隔震与隔震结构在两水平向的层间倾覆力矩均值对比如图6所示。
由图可知，中震地
震作用下，采用隔震的结构与传统非隔震结构相比，隔震层上部结构和下部结构的倾覆力矩均有较大幅度降
低。
可知结构进行隔震设计后，
有效减少了结构的倾覆力矩，提高了结构在地震中的抗倾覆能力。
6.3罕遇地震下层间位移角验算
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）[5]
：竖向不规则建筑存在刚度突变，应当进行罕遇地震下的
薄弱层弹塑性变形验算，剪力墙结构规范限值为1/120，《建筑抗震设计规范》隔震层以下结构在大震作用下弹塑性层间位移角的限值为1/200。
7度大震作用
下，隔震层上部结构层间位移角（七条波的平均值）最大值为1/305；隔震层下部结构最大层间位移角发生在第一层的Y 向，其值为1/400满足规范限值要求。
图7表
示隔震结构在罕遇地震作用下的层间位移角，由于隔震后隔震层的层间位移角较大，在图中未表示。
7结论
⑴采用Etabs 建立的有限元模型与设计方提供的
PKPM 模型相比，结构动力特性具有良好的吻合性，保证了隔震设计的准确性。
⑵通过在结构中设置隔震支座，
层间剪力与倾覆力矩有明显的降低，大大提高结构的抗震性能与抗震安全储备。
⑶罕遇地震作用下隔震结构的层间位移角验算均
满足规范要求，表明隔震建筑在大震下具有良好耗能效
果，降低了结构本身的损伤，延长了结构的使用寿命。
●
【参考文献】
[1]周福霖.工程结构减震控制[M].北京：地震出版社，1997.[2]胡聿贤.地震工程学[M].北京：地震出版社，1988.
[3]日本建筑学会，刘文光.隔震结构设计[M].北京：地震出版社，2006.
[4]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[5]JGJ-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
工程试验与研究40--。
