高层隔震结构减震机理探讨_商昊江

来源：网络收集时间：2026-08-28

导读：振第31卷第4期动与冲击 Vol．31No．42012 JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK  高层隔震结构减震机理探讨商昊江，祁皑（福州大学土木工程学院，福州350

振

第31卷第4期

动与冲击

Vol．31No．42012

JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK



高层隔震结构减震机理探讨

商昊江，祁

皑

（福州大学土木工程学院，福州350108）

摘要：从时域和频域两个角度分别研究了高层隔震结构的减震机理。采用Etabs软件建立了高层框剪隔震建筑

模型和多层框架隔震建筑模型，输入单向地震波，提取隔震层的加速度时程，将其视为地震动，输入原抗震结构中。对比了两者隔震前后的加速度反应谱，发现无论是高层隔震结构还是多层隔震结构都存在多振型减震的作用，但在高层结构中，高阶振型反应谱加速度的减少量相对于第一阶振型反应谱加速度的减少量要大很多，而在多层结构中，高阶振型的减使得多振型减震在高层结构当中的效应要远大于多层结构；对比两者隔震前后基底最大剪力少量与第一阶振型差不多，

发现对于高层隔震结构，叠加上高阶振型后，基底最大剪力的减震率有较大的提高，而对于多层隔震结构，减震的减震率，

率变化不大。从以上两个方面可以说明，多层隔震结构的高阶振型减震效应很小，且以第一振型减震为主，而高层隔震结构存在较大的高阶振型减震的效应，从而产生了其多振型减震的效应。

关键词：高层隔震结构；多振型减震；反应谱；减震率中图分类号：TU352

文献标识码：A

Isolationmechanismofhigh-riseisolationstructrue

SHANGHao-jiang，QIAi

（CollegeofCivilEngeneeringFuzhouUniversity，Fuzhou350108，China）

Abstract：Isolationmechanismofhigh-riseisolationstructruewasinvestigatedindomainsofbothtimeand

frequency．WiththeaidofEtabssoftware，high-riseframe-shearisolationbuildingmodelandmulti-storyframeisolationbuildingmodelwereestablishedwiththeunidirectionalseismicwavesasinputs，andthetimehistoriesofisolationlayeraccelerationswerecalculated，whichwerethenconsideredasseismicwaveinputsintotheoriginalseismicstructure．Comparingtheaccelerationresponsespectraofthetwomodelswithandwithouttheisolationdevices，itisfoundthathigh-riseisolationbuildingandmulti-storyisolationbuildingarebothundertheactionofmulti-vibrationmodesisolation，butthereductionofhigh-ordervibrationmodesaccelerationsinresponsespectrumismuchmorethanthatofthefirst-ordervibrationmodeforhigh-risestructurewhilethereductionofhigh-ordervibrationmodesaccelerationsinresponsespectrumwhichmakesthemulti-vibrationmodesisalmostthesameasthatofthefirst-ordervibrationmodeformulti-storystructure，isolationmuchmoreeffectiveinhigh-riseisolationstructurethaninmulti-storyisolationstructure．Comparingtheisolationratioofthelargestbaseshearforces，withandwithouttheisolationdevices，itisfoundthattheisolationratioofthelargestbaseshearforceincreasesobviouslywiththesuperpositionoftheeffectofhigh-ordervibrationmodesforhigh-riseisolationstructure，whiletheratiohasonlylittlechangeformulti-storyisolationstructure．Fromthetwoaspectsmentionedaboveitcanbeexplainedthattheeffectivenessofmulti-vibrationmodesisolationformulti-storyisolationstructureislowandtheisolationmechanismmainlyemergesonthefirst-ordervibrationmodeisolation，whilethehigh-ordervibrationmodesvibrationmodesisolation．isolationforhigh-riseisolationstructureisreallyeffective，whichleadstothemulti-Keywords：high-riseisolationstructure；multi-vibrationmodesisolation；responsespectrum；isolationratio隔震结构的减震机理是延长结构周期，降低地震

反应。若对周期较长的高层建筑采用隔震技术，从我《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）［1］（以下简国

《抗震规范》）中可知，称长周期部分的地震影响系数曲

线下降趋势并不明显，即隔震效果似乎不明显。然而，高层甚至超高层隔震建筑地震反应时程分析结果表明减震效果显著。日本已建隔震建筑最高为50层、美国为29层。日本一座隔震建筑高94．7m、场

［2］

地特征周期为0．5s，上部结构自振周期为1．7s。

在试验方面，各国研究人员先后进行了十余项隔

基金项目：福建省科技厅重点项目（2007Y0025）收稿日期：2010－09－14

修改稿收到日期：2011－01－11

1982年生第一作者商昊江男，博士生，

第4期商昊江等：高层隔震结构减震机理探讨9

震结构模型的地震模拟振动台试验。在高层隔震方

广州大学刘文光（2002年）与日本研究人员合作，面，

在日本藤田建筑公司振动台上完成了大高宽比（高宽比为5）的5层钢框架的振动台试验和相应的数值模拟

［3］

元分析软件建模，并对比两种结构的减震机理，以此来

阐述高层隔震结构的减震机理。

1工程概况

；哈尔滨工业大学王铁英对一幢三榀二跨的六层

［4－5］

框架结构进行了振动台试验（高宽比为3．1）

［6－7］

；哈尔

A工程为我国东南沿海某边防大楼，共24层，钢

底层层高3．3m，标准层层筋混凝土框架剪力墙结构，

高3m，抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，特征周期为

0．4s。经初步隔震设计，将隔震层设置在基础顶部与隔震层层高1．5m，根据《抗震规范》一层柱底之间，

12．2．3条关于＇橡胶隔震支座竖向平均压应力限值＇的规定确定隔震支座的选择和布置如下：在边柱和角柱柱下共放置了30个GZY900隔震支座及6个GZP900隔震支座；在剪力墙下每隔1．8m放置一个GZP350隔震支座，共放置36个；在中柱柱下共放置了39个GZP900隔震支座，隔震层平面简图如图1所示，隔震支座的性能参数见表1和表2

。

滨工业大学付伟庆等在广州大学抗震中心做了高

宽比为5的钢框架振动台试验和相应的数值模拟。以上试验和数值模拟的结果表明了高层隔震结构的减震效果并不比多层隔震结构差很多。

在理论分析方面，对于大高宽比的高层和超高层、塔型隔震结构体系，若采用《抗震规范》中的单质点计算模型便会忽略了上部结构的弯曲以及高阶振型的影

8］响，不能够真实地反映结构的地震反应特性，文献［提出用三质点来等效高层隔震结构，并通过高宽比影

9］响系数对模型进行修正，文献［从柔度表示的频率方程出发，根据上部结构周期、总基底剪力、顶点位移相等的准则推导出了高层隔震结构的三自由度等效模

型。来自这些模型对于高层隔震结构地震反应的分析同样体现了高层隔震结构的良好减震效果。

国内外暂无对高层隔震结构的减震机理进行探讨。与多层结构相比，多振型参与振动是高层建筑的本文将从时域和频域两个角度探讨高层隔振动特点，

震结构的多振型减震特性，进一步明确高层隔震结构的减震机理。

为说明高层隔震结构的减震机理，以两项工程为

B工程为多层），分别用Etabs有限例（A工程为高层，

表1

图1A工程隔震层平面

Fig．1IsolationlayerplaneofAproject

普通橡胶隔震支座（GZP）性能参数（A工程 …… 此处隐藏：3505字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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