介绍采用时程分析法进行隔震设计的计算分析，论述如何通过水平向减震系数来计算隔震层以上结构的水平地震作用和判定是否需考虑竖向地震作用，以及如何确定隔震层以上结构的抗震措施。通过工程实例着重对时程分析法的应用和水平向减震系数的计算进行分析，以便直观地理解隔震设计的计算方法和基本步骤。
【关键词】隔震；时程分析；水平向减震系数；抗震措施
随着隔震理论和技术的研究推广，隔震设计已逐渐应用在一些重要的建筑上，并经受住地震的考验。隔震体系通过延长结构的自振周期，能够减小结构的水平地震作用，从而减轻或消除结构和非结构的地震损坏。
隔震体系由隔震层（包括隔震支座）、隔震层以上结构和以下结构组成。隔震体系的计算，一般采用时程分析法。隔震体系的计算简图，应增加由隔震支座及其顶部梁板组成的质点；当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心不重合时，应计入扭转效应的影响。隔震层顶部的梁板结构，应作为其上部结构的一部分进行计算和设计。
1 采用时程分析法进行隔震设计的计算分析
采用时程分析法计算隔震与非隔震结构时，输入地震波的反应谱数量可取三组、七组或七组以上，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。时程分析计算结果宜取包络值。
2 水平向减震系数和隔震层以上结构地震作用的确定
隔震层以上结构的水平地震作用可根据水平向减震系数确定，隔震后的水平地震影响系数最大值可按下式计算，式中，为水平向减震系数，对于多层建筑，为按弹性计算所得的隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值；对于高层建筑，尚应计算隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值，并与层间剪力的最大比值相比较，取二者的较大值；为非隔震的水平地震影响系数最大值；为调整系数，一般橡胶支座取0.80。
隔震后隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用，并应进行抗震验算；各楼层的水平地震剪力尚应符合《建筑抗震设计规范》对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定。
考虑到隔震层不能隔离结构的竖向地震作用，隔震结构的竖向地震力可能大于其水平地震力，竖向地震的影响不可忽略，故要求当9度和8度且水平向减震系数不大于0.3时，隔震层以上结构应进行竖向地震作用的计算。
3 隔震层以上结构抗震措施的确定
隔震层以上结构的抗震措施，当水平向减震系数大于0.4时，不应降低非隔震时的有关要求；水平向减震系数不大于0.4时，可适当降低非隔震时的有关要求，但烈度降低不得超过1度，且与抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低。值得注意的是，抗震措施一般没有对8度（0.30g）和7度（0.15g）的具体规定，因此，当时抗震措施不降低，对于7度（0.15g）设防时，即使β<0.4，隔震后的抗震措施基本不降低。
4 工程实例
4.1 工程概况
临沧市青华医院外科楼位于云南省临沧市，抗震设防烈度8度（0.20g），设计地震分组第三组，场地类别Ⅱ类，特征周期0.45s。采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，一层地下室，塔楼十七层，隔震层设在一层以下，塔楼总高度67.700m，平面宽度21.600m，高宽比约为3.13。抗震设防类别属重点设防类。
4.2 ETABS模型建立
本工程使用有限元软件ETABS建立隔震与非隔震结构模型，并进行计算分析。ETABS具有强大的线性与非线性动力分析功能，其中连接单元能够准确模拟橡胶隔震支座。本结构模型接力PKPM建模得到。
4.3 地震动输入
本工程选取了5条实际强震记录和2条人工模拟加速度时程曲线。时程分析法与振型分解反应谱法计算的基底剪力如表1所示。
注：比例为个各时程分析与振型分解反应谱法得到的结构基底剪力之比。
4.4 设防地震（中震）分析
《叠层橡胶支座隔震技术规程》规定：隔震房屋两个方向的基本周期相差不宜超过较小值的30%。设防地震（中震）作用下，隔震结构两个方向的基本周期见表2。
多条时程曲线计算所得隔震结构与非隔震结构层间剪力比、层倾覆力矩比的最大值（多条曲线的平均值）出现在2层，见表3。由表3知，隔震前后隔震层以上结构层间剪力比值的最大值为0.401，层倾覆力矩比值的最大值为0.377，根据《建筑抗震设计规范》第12.2.5条，隔震后水平地震影响系数最大值==0.401*0.16/0.8=0.0803。
因本工程抗震设防烈度为8度（0.2g），水平向减震系数
β=0.401>0.30，故隔震层以上结构不需考虑竖向地震作用。
4.5 隔震层以上结构抗震措施的确定
因水平向减震系数β=0.401>0.40，由前述可知，对隔震层以上结构的抗震措施不应降低非隔震时的有关要求，即仍按本地区抗震设防烈度确定隔震层以上结构的抗震措施，但因本工程抗震设防类别属重点设防类，根据《建筑工程抗震设防分类标准》，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施。查《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.9.3，按9度设防的框架剪力墙结构对应的只有高度≤50m的抗震等级，但根据《高规》第3.9.7条规定：甲、乙类建筑按本规程第3.9.1条提高一度确定抗震措施时， 如果房屋高度超过提高一度后对应的房屋最大适用高度，则应采取比对应抗震等级更有效的抗震构造措施。因此，本工程隔震层以上结构抗震措施的抗震等级为框架一级、剪力墙一级，抗震构造措施的抗震等级为特一级。
5 结论
隔震设计的目的是减少隔震层以上结构的水平地震作用，因此隔震层以上结构的地震作用计算是隔震设计的重要内容；时程分析法是隔震设计的常用计算方法，正确输入地震加速度时程曲线是时程分析法的关键；通过时程分析法计算隔震与非隔震结构得到的水平向减震系数来确定隔震后的水平地震作用和上部结构的抗震措施，是隔震设计的基本步骤。
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