大底盘层间隔震模型试验与平–扭耦合效应分析

大底盘结构在竖向刚度突变处震害严重,采用层间隔震体系能有效解决底盘和塔楼间刚度及质量突变的问题。已有研究对层间隔震结构进行了大量的数值分析,但相应的振动台试验研究缺乏,且塔楼偏置的大底盘层间隔震结构平扭耦合效应研究未见报道。因此为了指导工程抗震设计,研究了塔楼偏置的大底盘层间隔震结构的地震响应和平–扭耦合效应。首先,建立一个位于8度设防区具有典型工程应用意义且塔楼偏置的大底盘结构(单塔楼),其底盘为2层,塔楼为6层,塔楼与底盘的平面面积比为1∶2.4,塔楼高宽比为1∶3,符合大底盘结构的受力特征和条件;接着,对其进行简化和缩尺并制作模型;最后,进行了双向振动台试验与数值分析对比。试验得到了模型各楼层的加速度和层间位移。结果表明:采用层间隔震技术,塔楼各层加速度和层间位移减震效果均显著,在0.60g作用下,减震率(Y向)分别为83.13%和81.18%以上;底盘加速度响应不减少反而增加,减震率(Y向)处于–12.69%～–24.07%;底盘层间位移减震率(Y向)在15.53%～17.15%,减震效果差;进一步分析得,模型在0.60g作用下塔楼仍处于弹性,而底盘在0.40g作用下就进入了弹塑性,且底盘第2层位移明显大于第1层。基于振动台的试验结果验证了数值模拟的准确性,进一步分析了结构的平–扭耦合效应。结果表明,与抗震模型相比,层间隔震底盘扭转角减少2/3,隔震层扭转响应较大但不向塔楼传递,塔楼层间扭转角趋于零,塔楼与底盘的扭转耦联效应不明显,从而塔楼偏置的大底盘单塔楼建筑采用层间隔震形式时,可有效降低结构的扭转效应。