若只布置普通橡膠隔震支座，由于普通橡膠隔震支座的本構(gòu)模型接近于線性彈簧，則隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可采用與普通結(jié)構(gòu)分析同樣的方法，一般采用振型疊加反應(yīng)譜法即可。

若隔震層中布置了鉛芯橡膠支座或消能器，此時(shí)隔震結(jié)構(gòu)本質(zhì)上將是非線性問題，按照《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51408-2021的規(guī)定，可采用反應(yīng)譜迭代或時(shí)程分析法進(jìn)行計(jì)算。若采用反應(yīng)譜方法，則應(yīng)使用復(fù)振型分解反應(yīng)譜法，但如上一篇文章所指出，復(fù)振型分解反應(yīng)譜法同樣是一種近似方法。隔震結(jié)構(gòu)若希望實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)，基于非線性動力分析的直接分析設(shè)計(jì)應(yīng)是更佳選擇。

隔震結(jié)構(gòu)直接分析設(shè)計(jì)法可采用如下步驟：

1) 給出擬合規(guī)范反應(yīng)譜的人工地震動時(shí)程

人工地震動與反應(yīng)譜具有同等的概率保證率，在人工地震動作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)離散性不大，且可采用多人工地震動平均或包絡(luò)方式得到結(jié)構(gòu)最終響應(yīng)。

2) 參考相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定鉛芯橡膠支座和消能器非線性本構(gòu)

3) 進(jìn)行非線性動力分析

在人工地震動作用下，考慮鉛芯橡膠支座和消能器非線性本構(gòu)，進(jìn)行非線性動力分析得到上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件、隔震層結(jié)構(gòu)構(gòu)件、隔震支座和消能器響應(yīng)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件可根據(jù)需要指定為線彈性狀態(tài)，得到構(gòu)件內(nèi)力以便進(jìn)行構(gòu)件極限承載力設(shè)計(jì)。

隔震結(jié)構(gòu)直接分析設(shè)計(jì)案例

某隔震結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度21.9米，地震烈度9度（0.40g），場地分組第III組，底層每根柱底布置共計(jì)30個(gè)疊層橡膠隔震支座，外圍布置共計(jì)26個(gè)鉛芯橡膠隔震支座，此外布置了23個(gè)速度型消能器，結(jié)構(gòu)模型及平面布置如下圖所示：

（本文算例由洪露露提供，采用SAUSG軟件計(jì)算）

a) 三維模型圖

a) 平面圖

圖1 模型示意圖

模型質(zhì)量與周期對比如下：

結(jié)構(gòu)樓層剪力和層間位移角如下：

1) 樓層剪力

2) 層間位移角

可以看出，對于本算例，復(fù)振型反應(yīng)譜迭代計(jì)算與不迭代計(jì)算所得的整體指標(biāo)相差不大，人工波動力時(shí)程分析結(jié)果小于復(fù)振型反應(yīng)譜法結(jié)果。

隔震支座等效剛度及等效附加阻尼比：

表1 不同計(jì)算方法周期、支座有效剛度、附加阻尼比對比

提取上部結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件（圖1b中的剪力墻Q）、隔震層柱（剪力墻Q下方的柱）、隔震層梁（圖1b中的梁L）、隔震支座（剪力墻Q下方的支座）的受力情況，結(jié)果如下表所示。

表2 構(gòu)件內(nèi)力表

可以看出，對于本算例，直接分析設(shè)計(jì)法得到的構(gòu)件內(nèi)力普遍小于復(fù)振型反應(yīng)譜法結(jié)果。

總結(jié)

1) 存在鉛芯橡膠隔震支座或消能器時(shí)，隔震結(jié)構(gòu)具有天然的非線性屬性；

2) 采用復(fù)振型疊加反應(yīng)譜法迭代求解進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仍然具有一定的近似性；

3) 隔震結(jié)構(gòu)采用基于非線性分析的直接分析設(shè)計(jì)法可實(shí)現(xiàn)精細(xì)化設(shè)計(jì)，并可更加充分地體現(xiàn)出隔震結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢。