李天明，劉德穩(wěn)，羅曉軒，霍一然，楊忠楠，雷 敏

（1.西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，昆明 650000；2.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都 611756）

引言

層間隔震是由基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)的一種新型隔震結(jié)構(gòu)，近年來(lái)在工程中得以應(yīng)用，成為防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。江蘇蘇豪銀座（見圖1）采用層間隔震設(shè)計(jì)，將隔震層設(shè)置在裙房屋面和上部塔樓之間，達(dá)到了良好的隔震效果。層間隔震結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖如圖2所示。

圖1 蘇豪銀座層間隔震結(jié)構(gòu)Fig.1 Suhao Yinzuo mid-story isolated structure

圖2 層間隔震與基礎(chǔ)隔震對(duì)比示意圖Fig.2 Comparison between base isolated and mid-story isolated

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)層間隔震結(jié)構(gòu)的隔震減震原理及性能進(jìn)行了研究。周福霖等［1］說(shuō)明了層間隔震體系在控制地震反應(yīng)下的有效性；孫臻等［2］對(duì)采用層間隔震技術(shù)的蘇豪銀座進(jìn)行分析，得出層間隔震結(jié)構(gòu)可有效降低地震響應(yīng)；WANG等［3］研究了層間隔震結(jié)構(gòu)的減震性能，研究表明：層間隔震結(jié)構(gòu)可有效提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

結(jié)構(gòu)的抗震倒塌和失效模式是各國(guó)學(xué)者關(guān)注點(diǎn)之一。一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)由若干構(gòu)件單元組成，結(jié)構(gòu)的破壞通常是構(gòu)件的失效逐步積累造成的；而在地震作用下，不同的構(gòu)件失效位置、構(gòu)件的不同失效類型以及構(gòu)件的不同失效順序會(huì)形成不同的失效模式，不同的失效模式對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響有較大差異，所以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行失效模式的識(shí)別從而提高結(jié)構(gòu)的抗震性能尤為重要。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)失效模式的研究，取得了一定的研究成果。IDA方法可反映同一結(jié)構(gòu)在同一地震動(dòng)、不同震級(jí)下的抗震性能。呂西林等［4］基于IDA方法對(duì)一復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，研究表明：該方法可為結(jié)構(gòu)的地震破壞和結(jié)構(gòu)失效提供依據(jù)；孟麗［5］基于IDA方法對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗倒塌研究，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明該方法正確，可用于結(jié)構(gòu)抗倒塌分析；蘇寧粉等［6］基于IDA方法對(duì)一高層剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，說(shuō)明IDA方法可作為研究結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)作用下的響應(yīng)分析、失效模式及抗倒塌能力的一種科學(xué)方法；白久林等［7］基于IDA方法識(shí)別了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的失效模式且對(duì)其失效模式進(jìn)行改善和優(yōu)化；鄭山鎖等［8］基于IDA方法識(shí)別了型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)的失效模式，并根據(jù)失效路徑加固失效截面并加強(qiáng)薄弱層以改善抗震性能；孫愛伏等［9］分析了高層框架結(jié)構(gòu)的失效模式，并通過(guò)逐步加強(qiáng)薄弱層對(duì)極限時(shí)程分析得到的最弱失效模式進(jìn)行了控制以提高高層框架結(jié)構(gòu)的抗震能力；劉流等［10］對(duì)掉層RC框架結(jié)構(gòu)的典型失效模式進(jìn)行了失效概率評(píng)估；衛(wèi)杰彬等［11］研究了高層裝配式層間隔震的抗震性能及破壞失效模式；孟麗等［12］基于增量動(dòng)力分析對(duì)高層建筑框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能進(jìn)行了研究；于曉輝等［13］對(duì)基于結(jié)構(gòu)典型失效模式的地震側(cè)向倒塌易損性進(jìn)行了分析；呂大剛等［14］基于單地震動(dòng)記錄IDA方法分析了結(jié)構(gòu)的倒塌性能；VAMVATSIKOS等［15］通過(guò)IDA方法研究了整體結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能；HASELTON等［16］基于IDA法研究了影響結(jié)構(gòu)倒塌破壞的因素。隔震結(jié)構(gòu)的失效模式也是科研人員的研究重點(diǎn)之一，陸新征等［17］基于IDA方法研究了基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的失效模式；張尚榮等［18］對(duì)隨機(jī)地震作用下層間隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了損傷分析；金建敏等［19］基于IDA方法研究了基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的失效模式。

以上均為抗震結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)體系破壞失效模式的研究，對(duì)于層間隔震結(jié)構(gòu)破壞失效模式的研究鮮有成果。為研究層間隔震結(jié)構(gòu)的倒塌，需先研究不同層間隔震結(jié)構(gòu)的不同失效模式和失效位置，基于此，本文建立3個(gè)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的層間隔震結(jié)構(gòu)有限元模型，基于IDA方法比較不同結(jié)構(gòu)和不同地震動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，并依此得出不同的失效模式，為層間隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和抗倒塌分析提供參考和依據(jù)。

1 增量動(dòng)力分析方法（IDA）

增量動(dòng)力分析方法（IDA）建立在非線性時(shí)程分析基礎(chǔ)上的動(dòng)力參數(shù)分析方法，最早由BERTERO［20］于1977年提出，現(xiàn)已廣泛用于研究結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)作用下的響應(yīng)分析、失效模式的研究及抗倒塌能力的研究。IDA方法的原理就是將一組或多組地震動(dòng)經(jīng)逐級(jí)調(diào)幅后輸入結(jié)構(gòu)中，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析，得到結(jié)構(gòu)在同一地震動(dòng)不同等級(jí)強(qiáng)度的響應(yīng)，從而得出結(jié)構(gòu)IDA曲線。IDA曲線的橫縱坐標(biāo)是由地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)IM（Intensity Measure）和結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)DM（Damage Measure）確定，IM一般為地震動(dòng)峰值加速度PGA和地震動(dòng)峰值速度PGV，一階周期譜加速度Sa等。DM有最大基底剪力和最大層間位移角θmax，隔震層最大水平位移μmax，隔震支座極限應(yīng)力和結(jié)構(gòu)延性系數(shù)μ等。選取合理的指標(biāo)對(duì)IDA分析極其重要，最大層間位移角θmax，隔震層最大水平位移μmax，隔震支座極限應(yīng)力可清晰準(zhǔn)確地對(duì)結(jié)構(gòu)各層層間變形、塑性發(fā)展及隔震層工作狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，因此本文選取θmax、μmax及隔震支座極限應(yīng)力作為DM指標(biāo)，從而對(duì)層間隔震結(jié)構(gòu)的失效模式進(jìn)行研究。IDA方法中：地震動(dòng)調(diào)幅原則一般可分為等步長(zhǎng)調(diào)幅和不等步調(diào)幅［14］，現(xiàn)有研究中等步長(zhǎng)調(diào)幅法應(yīng)用較多［7，19］，且考慮到等步長(zhǎng)法操作簡(jiǎn)單且在軟件中容易實(shí)現(xiàn)，故本文采用等步長(zhǎng)法進(jìn)行調(diào)幅，步長(zhǎng)為0.05 g，初步設(shè)定0.80 g為最大加速度。

2 有限元模型建立

2.1 工程概況

工程地點(diǎn)抗震設(shè)防烈度為8度（0.2 g），Ⅲ類場(chǎng)地。為研究層間隔震結(jié)構(gòu)的倒塌，需先研究層間隔震結(jié)構(gòu)的不同失效模式和失效位置，建立3個(gè)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的層間隔震結(jié)構(gòu)，分別為10層框架結(jié)構(gòu)-模型A和10層框架結(jié)構(gòu)-模型B：平面尺寸、結(jié)構(gòu)高度、支座類型與模型A一致，在模型A的基礎(chǔ)上減小構(gòu)件尺寸、材料及配筋、10層框架結(jié)構(gòu)-模型C：結(jié)構(gòu)高度、支座類型與模型A、B一致，結(jié)構(gòu)寬度相較于模型A、B減?。锤邔挶茸兇螅?，各結(jié)構(gòu)3D立面圖如圖3（a）所示，結(jié)構(gòu)平面圖如圖3（b）所示，且層高均為3.6 m，板厚均為120 mm，縱向受力鋼筋為HRB400級(jí)，箍筋為HPB300級(jí)，隔震層均設(shè)在4層頂，隔震支座采用link單元，均采用相應(yīng)的gap單元并聯(lián)，隔震支座布置如圖3（b）所示，結(jié)構(gòu)具體信息及支座參數(shù)分別見表1和表2。

圖3 結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure diagram

表1 結(jié)構(gòu)信息Table 1 Structure information

表2 隔震支座參數(shù)Table 2 Parameters of isolated bearing

2.2 地震波選取

該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度（0.20 g），地震動(dòng)根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)和隔震結(jié)構(gòu)自振周期在PEER上篩選，并根據(jù)基底剪力、有效持續(xù)時(shí)間及統(tǒng)計(jì)意義相符標(biāo)準(zhǔn)，選取出20條適用于Ⅲ類場(chǎng)地的地震波進(jìn)行分析，地震波信息見表3，分別命名為EQ1～EQ20，所選地震波反應(yīng)譜與目標(biāo)譜的對(duì)比如圖4所示。先將原始地震波歸一化處理后，再將地震波加速度峰值進(jìn)行逐級(jí)調(diào)幅，用于下一步IDA分析過(guò)程。

表3 地震波信息Table 3 Earthquake wave information

3 基于IDA的層間隔震結(jié)構(gòu)失效模式研究

3.1 模型A基于IDA失效模式的研究

此模型隔震支座選用LRB600型，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010），隔震支座水平最大位移Dmax需滿足Dmax≤{0.55D，3Tr}=330 mm（D為隔震支座有效直徑；Tr為橡膠層總厚度）；在罕遇地震作用下支座不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力，當(dāng)少數(shù)隔震支座出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)，其值不應(yīng)大于1 MPa；支座壓應(yīng)力限值為2倍基準(zhǔn)面壓，該例極大面壓值為24MPa；框架結(jié)構(gòu)層間位移角限值為0.02 rad。采用IDA分析，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到隔震支座水平位移IDA曲線、支座拉應(yīng)力IDA曲線、支座壓應(yīng)力IDA曲線和結(jié)構(gòu)最大層間位移角IDA曲線分別如圖5（a）-圖5（d）所示。圖中的豎向紅線為各指標(biāo)限值，通過(guò)觀察IDA分析時(shí)各指標(biāo)是否超限與超限時(shí)間的先后順序來(lái)判斷結(jié)構(gòu)失效模式。

圖5（a）為隔震層水平位移IDA曲線，隔震層水平位移限值為330 mm，而對(duì)與不同地震波，支座到達(dá)限值的峰值加速度也不同，支座水平位移超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.519 g、EQ2-0.598 g、EQ3-0.465 g、EQ4-0.520 g、EQ5-0.470 g、EQ6-0.479 g、EQ7-0.654 g、EQ8-0.656 g、EQ9-0.681 g、EQ10-0.739 g、EQ11-0.604 g、EQ12-0.588 g、EQ13-0.606 g、EQ14-0.536 g、EQ15-0.535 g、EQ16-0.620 g、EQ17-0.623 g、EQ18-0.399 g、EQ19-0.408 g和EQ20-0.474 g。可以判斷出，隔震層位移超限時(shí)，EQ10輸入的峰值加速度最大，EQ18輸入的峰值加速度最小。

圖5（b）為支座拉應(yīng)力IDA曲線，支座拉應(yīng)力限值為1 MPa，支座拉應(yīng)力超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.688 g、EQ2-0.728 g、EQ3-0.794 g、EQ4-0.727 g、EQ5-0.658 g、EQ6-0.592 g、EQ7未超限、EQ8-0.732 g、EQ9未超限、EQ10-0.784 g、EQ11-0.787 g、EQ12-EQ13未超限、EQ14-0.682 g、EQ15未超限、EQ16-0.794 g、EQ17未超限、EQ18-0.526 g、EQ19-0.612 g和EQ20-0.752 g。支座拉應(yīng)力超限時(shí)的地震動(dòng)峰值加速度均大于隔震層水平位移超限時(shí)的地震動(dòng)峰值加速度，說(shuō)明此結(jié)構(gòu)支座位移超限早于支座拉應(yīng)力超限。

圖5 IDA曲線Fig.5 IDA curves

圖5（c）為支座壓應(yīng)力IDA曲線，支座壓應(yīng)力限值為24 MPa，由圖可知：輸入的20條地震動(dòng)作用下，支座壓應(yīng)力均未超出限值，最大值僅為10.49 MPa。

圖5（d）為結(jié)構(gòu)最大層間位移角IDA曲線，由圖可知：所有工況下，上部和下部結(jié)構(gòu)最大層間位移角均未超出限值。

隔震支座水平位移超限時(shí)結(jié)構(gòu)各響應(yīng)數(shù)值見表4，結(jié)合圖5（a）-圖5（d）及表4可以看出：當(dāng)此結(jié)構(gòu)承受地震動(dòng)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，隔震支座的水平位移超限時(shí)，支座拉和壓應(yīng)力，最大層間位移角均未超出限值，故判定為此結(jié)構(gòu)失效模式為隔震層位移超限導(dǎo)致支座破壞，拉、壓應(yīng)力及結(jié)構(gòu)最大層間位移角不會(huì)先超限。進(jìn)一步確定隔震支座超限位置，由于結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，無(wú)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，故隔震層隔震支座同時(shí)超限。如果結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，則隔震層各支座位移將出現(xiàn)先后超限現(xiàn)象。

3.2 模型B基于IDA失效模式的研究

模型B平面尺寸、結(jié)構(gòu)高度、支座類型與模型A一致，在模型A的基礎(chǔ)上，減小柱、梁的尺寸及配筋。模型B的隔震支座水平位移限值為330 mm，拉應(yīng)力限值為1 MPa；壓應(yīng)力限值為24 MPa，層間位移角限值為0.02 rad。采用IDA分析，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到隔震支座水平位移IDA曲線、支座拉應(yīng)力IDA曲線、支座壓應(yīng)力IDA曲線和結(jié)構(gòu)最大層間位移角IDA曲線分別如圖6（a）-圖6（d）所示。四個(gè)圖中的豎向紅線為各指標(biāo)限值，通過(guò)觀察IDA分析時(shí)各指標(biāo)是否超限與超限時(shí)間的先后順序來(lái)判斷結(jié)構(gòu)失效模式。

圖6（a）為隔震層水平位移IDA曲線，隔震層水平位移限值為330 mm，支座水平位移超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.677 g、EQ2-0.725 g、EQ3-0.698 g、EQ4-0.719 g、EQ5-0.697 g、EQ6-0.458 g、EQ7-0.685 g、EQ8未超限、EQ9-0.742 g、EQ10未超限、EQ11-0.658 g、EQ12-0.794 g、EQ13-0.735 g、EQ14-0.738 g、EQ15未超 限、EQ16-0.654 g、EQ17-0.746 g、EQ18-0.442 g、EQ19-0.430 g和EQ20-0.432 g。

圖6（b）為支座拉應(yīng)力IDA曲線，支座拉應(yīng)力限值為1 MPa，支座拉應(yīng)力超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.562 g、EQ2-0.758 g、EQ3-0.620 g、EQ4-0.714 g、EQ5-0.632 g、EQ6-0.426 g、EQ7-0.684 g、EQ8-0.742 g、EQ9-0.693 g、EQ10未超限、EQ11-0.758 g、EQ12未超限、EQ13-0.716 g、EQ14-0.724 g、EQ15-0.708 g、EQ16-0.689、EQ17未超限、EQ18-0.462 g、EQ19-0.410 g和EQ20-0.454 g。

圖6（c）為支座壓應(yīng)力IDA曲線，支座壓應(yīng)力限值為24 MPa，由圖可知：輸入的20條地震動(dòng)作用下，支座壓應(yīng)力均未超出限值，最大值僅為10.019 MPa。

圖6（d）為結(jié)構(gòu)最大層間位移角IDA曲線，由圖可知：結(jié)構(gòu)最大層間位移角超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.553 g、EQ2-0.663 g、EQ3-0.588 g、EQ4-0.649 g、EQ5-0.616 g、EQ6-0.401 g、EQ7-0.617 g、EQ8-0.688 g、EQ9-0.641 g、EQ10-0.714 g、EQ11-0.643 g、EQ12-0.743 g、EQ13-0.654 g、EQ14-0.646 g、EQ15-0.703 g、EQ16-0.636 g、EQ17-0.627 g、EQ18-0.389 g、EQ19-0.387 g和EQ20-0.400 g。結(jié)構(gòu)最大層間位移角超出限值時(shí)，EQ10輸入的峰值加速度最大，EQ19輸入的峰值加速度最小。

圖6 IDA曲線Fig.6 IDA curves

結(jié)構(gòu)最大層間位移角超限時(shí)結(jié)構(gòu)各響應(yīng)數(shù)值見表5，結(jié)合圖6（a）-圖6（d）及表5可以看出：當(dāng)此結(jié)構(gòu)承受地震動(dòng)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，結(jié)構(gòu)最大層間位移角超限時(shí)，支座水平位移及拉、壓應(yīng)力均未超出限值，故判定為此結(jié)構(gòu)失效模式為結(jié)構(gòu)層間位移角超限導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，支座水平位移及拉、壓應(yīng)力不會(huì)先超限。當(dāng)層間位移角超限時(shí)結(jié)構(gòu)各層層間位移見圖7（a），層間位移角超限時(shí)結(jié)構(gòu)損傷圖（選取EQ1～EQ3下結(jié)構(gòu)損傷）見圖7（b）。

表5 結(jié)構(gòu)最大層間位移角超限時(shí)結(jié)構(gòu)各響應(yīng)數(shù)值Table 5 Response values of the structure when the maximum interstory displacement angle of the structure exceeds the limit

圖7 層間位移角超限時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)Fig.7 Structural response when the inter-story displacement angle exceeds the limit

由圖7（a）可知：當(dāng)結(jié)構(gòu)層間位移角超限使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞時(shí)，位于隔震層下方的結(jié)構(gòu)第2層層間位移（角）先超限；由圖7（b）可知：結(jié)構(gòu)位于隔震層以下結(jié)構(gòu)損傷明顯，隔震層以上減震效果較好，隔震層以下結(jié)構(gòu)為薄弱部位。

3.3 模型C基于IDA失效模式的研究

模型C為10層框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)平面尺寸相較與模型A、B寬度減小。模型C的隔震支座水平位移限值為330 mm，拉應(yīng)力限值為1 MPa；壓應(yīng)力限值為24 MPa，層間位移角限值為0.02 rad。采用IDA分析，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到隔震支座水平位移IDA曲線、支座拉應(yīng)力IDA曲線、支座壓應(yīng)力IDA曲線和結(jié)構(gòu)最大層間位移角IDA曲線分別如圖8（a）-圖8（d）所示。四個(gè)圖中的豎向紅線為各指標(biāo)限值，通過(guò)觀察IDA分析時(shí)各指標(biāo)是否超限與超限時(shí)間的先后順序來(lái)判斷結(jié)構(gòu)失效模式。

圖8 IDA曲線Fig.8 IDA curves

圖8（a）為隔震層水平位移IDA曲線，隔震層水平位移限值為330 mm，支座水平位移超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.766 g、EQ2-0.695 g、EQ3-0.732 g、EQ4-0.685 g、EQ5-0.585 g、EQ6未超限、EQ7-0.794 g、EQ8-0.794 g、EQ9-0.791 g、EQ10未超限、EQ11-0.796 g、EQ12-EQ13未超限、EQ14-0.761 g、EQ15-EQ18未超限、EQ19-0.735 g和EQ20-0.747 g。

圖8（b）為支座拉應(yīng)力IDA曲線，支座拉應(yīng)力限值為1 MPa，支座拉應(yīng)力超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1-0.738 g、EQ2-0.629 g、EQ3-0.698 g、EQ4-0.563 g、EQ5-0.484 g、EQ6-0.669 g、EQ7-0.781 g、EQ8-0.414 g、EQ9-0.565 g、EQ10-0.786 g、EQ11-0.331 g、EQ12-0.799 g、EQ13-0.773 g、EQ14-0.445 g、EQ15-0.711 g、EQ16-0.646 g、EQ17-0.770 g、EQ18-0.652 g、EQ19-0.546 g和EQ20-0.717 g；支座拉應(yīng)力超限時(shí)，輸入的地震動(dòng)峰值加速度最大為0.799 g，最小僅為0.331 g，支座水平位移超限時(shí)的地震動(dòng)峰值加速度均大于拉應(yīng)力超限時(shí)的地震動(dòng)峰值加速度，說(shuō)明此結(jié)構(gòu)支座拉應(yīng)力超限早于支座水平位移超限超限。

圖8（c）為支座壓應(yīng)力IDA曲線，支座壓應(yīng)力限值為24 MPa，由圖可知：輸入的20條地震動(dòng)作用下，支座壓應(yīng)力均未超出限值，最大值僅為7.505 MPa。

圖8（d）為結(jié)構(gòu)最大層間位移角IDA曲線，框架結(jié)構(gòu)層間位移角限值為0.02 rad，由圖可知：結(jié)構(gòu)最大層間位移角超限時(shí)對(duì)應(yīng)的不同地震波峰值分別為：EQ1～EQ4未超限、EQ5-0.788 g和EQ6～EQ20未超限。

隔震支座拉應(yīng)力超限時(shí)結(jié)構(gòu)各響應(yīng)數(shù)值見表6，結(jié)合圖8（a）-圖8（d）及表6可以看出：當(dāng)結(jié)構(gòu)承受地震動(dòng)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，隔震支座的拉應(yīng)力超限時(shí)，支座水平位移，支座壓應(yīng)力，結(jié)構(gòu)最大層間位移角均未超出限值。故判定為此結(jié)構(gòu)失效模式為隔震支座拉應(yīng)力超限導(dǎo)致支座破壞，支座水平位移，支座壓應(yīng)力及結(jié)構(gòu)最大層間位移角不會(huì)先超限。支座拉應(yīng)力超限時(shí)各支座拉應(yīng)力見圖9。

表6 隔震支座拉應(yīng)力超限時(shí)結(jié)構(gòu)各響應(yīng)數(shù)值Table 6 Response values of the structure when the tensile stress of the isolated bearing exceeds the limit

由圖9可知：1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、25號(hào)、26號(hào)、27號(hào)和28號(hào)支座拉應(yīng)力最先超出限值，外緣支座尤其是外緣角部支座最容易破壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予加強(qiáng)處理。

圖9 支座拉應(yīng)力超限時(shí)各支座拉應(yīng)力Fig.9 Tensile stress of each isolated bearing when the isolated bearing tensile stress exceeds the limit

4 結(jié)論

本文建立了3個(gè)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的層間隔震結(jié)構(gòu)有限元模型，選取20條地震動(dòng)，基于增量動(dòng)力分析方法（IDA），研究了不同的層間隔震結(jié)構(gòu)的失效模式，得到以下結(jié)論：

（1）基于不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，層間隔震的基本失效模式有三種，即隔震層水平位移超限導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效、下部結(jié)構(gòu)層間位移角超限導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效和隔震層拉壓應(yīng)力超限導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。

（2）隔震層下部結(jié)構(gòu)和隔震層最外邊緣支座為結(jié)構(gòu)的薄弱位置，應(yīng)引起更多關(guān)注。

（3）此方法不僅可以研究結(jié)構(gòu)的不同失效模式，還可以確定失效位置，可為下一步層間隔震結(jié)構(gòu)的抗倒塌分析提供理論基礎(chǔ)。