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文献综述
（1）课题背景与研究意义
地震是危机人民生命财产的突发式自然灾害，我国是多地震国家，也是遭受地震灾害最为严重的国家之一。长期以来，我国建筑结构的抗震设计，先按小震进行弹性反应计算和承载力设计，以保证小震不坏；再按大震进行非弹性反应的变形验算，以保证大震不倒。这种抗震设计方法适当控制结构的承载力和刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并且具有较大的延性，以消耗地震能量。这种方法存在的局限性主要有如下几方面：（1）结构承重构件在地震时进入非弹性状态，在某些重要的结构中是不允许的；（2）地震时主体结构非弹性变形严重，使震后难以修复，同时也使非主体结构开裂或破坏，修复费用很大；（3）由于地震作用的随机性和复杂性，可能超出人们预估的范围而使结构产生严重破坏或倒塌，其破坏程度难以控制[8]。
近年来，研究人员在寻求一种既经济又可靠的抗震措施，同时还要使结构不受或少受损伤，即基础隔震技术。基础隔震技术属于被动结构振动控制技术，通过在上部结构和基础之间设置隔震层来延长结构的自振周期，远离地震的卓越周期，减小结构的地震响应。然而，目前基础隔震技术主要应用在中低层建筑，这主要是由于中低层建筑自振周期较短，隔震后周期增加明显，隔震效果良好，并且结构在地震作用下倾覆力矩比较小[11]。因而隔震技术作为一种简便、有效的减震技术已被广泛应用于各类中低层建筑中,取得了良好的减震效果.近年来,这一技术又被逐步推广到高层建筑中。隔震建筑物的最优越抗震作用在于延长建筑物基本振动周期,但高层建筑物基本振动周期往往超过3秒,隔震后即使将建筑物基本振动周期拉长至5秒以上,由反应谱可知,两者加速度反应相差有限。因此研究超高层建筑采用隔震技术的可行性具有重要的理论价值和工程意义。
（2）超高层建筑采用隔震设计国内外研究现状
以减震、控震为手段，采取积极防御的减震控制思想在国内外得到了较快的发展。结构减震控制的基本思想从提出到现在已有30余年的时间，相对于世界各国一直采用的延性设计方法，结构减震控制可以认为是结构抗震设计方法的一次革命。日本、美国、中国以及我国台湾地区的众多学者，在该领域进行了大量的理论研究与工程实践工作，一度形成了百花齐放、百家争鸣的局面。结构减震控制的基本原理多种多样，减震装置的类型名目繁多，减震控制方法已可应用于绝大多数的结构类型，从建筑到桥梁，从超高层结构到多层结构，从钢筋混凝土结构到钢结构[7]。国内外学者提出了许多不同的减震方法，其中以基础隔震技术和消能减震技术的研究和应用最为成熟。
隔震支座与阻尼装置向着多样化的方向发展。目前正在积极研发高强度、高性能的橡胶支座；三维隔震支座的开发也得到了突破性的进展；一些智能和混合隔震元件也得到了发展；新型隔震结构体系的正得到了广泛的应用。日本已建成24层高的新型基础隔震板片结构体系，只采用剪力墙、柱和大平板等构件来进行承重。预制PC框架结构进行基础隔震在日本也得到了应用；对高层建筑的隔震形式也趋于多样化。日本已有改建工程对高层建筑采用层间隔震的形式，取得了良好的隔震和经济效果；在高层隔震结构的计算分析方面，已由最初的单质点模型演化到了三维空间模型，并结合时程分析可对结构作出较准确的仿真实验；高层隔震结构在强风作用下的位移以及舒适性研究；对在软弱地基和液化地基上的建筑是否可采用基础隔震技术需要进一步的研究。基础隔震的概念在100多年前就有，但因当时尚无适当的材料（垂直向高刚度，水平向低刚度），直到最近20多年结构基础隔震才成为可行的耐震设计方法。由反应谱(ResponseSpectra)可知：延长结构周期→降低加速度反应→降低剪力→减少受力。副作用：位移反应增加。补救：增加阻尼。目前发展较为成熟的隔震系统，除了铅芯橡胶支座（LRB）外，还包括高阻尼橡胶支座（HDRB）及摩擦滑板支座[2]。
（3）存在的科学问题
通过以上研究成果可以看出，国内外对高层结构采用隔震技术已经有了较为成熟的研究，但也存在着一定的问题。基础隔震技术理论是结构工程科学新分支结构控制理论。其技术原理是在建筑物上安装橡胶垫或其他隔震装置,科学地调整结构的刚度、阻尼和抗力,以消减和承受地震力的突然袭击,控制结构的振动不致超限,保证其安全。结构控制技术与传统的抗震技术相比,具有明显的优点,对不确定性很大的地震作用的适应性强,大大提高建筑抗震安全的可靠性。不仅保障建筑物本身的安全,建筑物内设备的正常运行,更重要的是保障建筑物内人员的安全和文物,珍品免受重大损失。橡胶垫隔震技术是国际上热门的工程减震技术,并已进入成熟的实用阶段。结构隔震就是隔离地震对建筑结构的作用,其基本思想是,将整个结构物或其局部座在隔震支座上,通过隔震层装置的有效工作,限制和减少地震波向上部结构的输入,并控制上部结构地震作用效应和隔震部位的变形,从而减小结构的地震响应,提高结构的抗震安全性。
高层建筑相对于多层建筑,倾覆效应明显,采用隔震技术后,在罕遇地震作用下,隔震支座可能会出现拉应力.隔震结构整体倾覆和隔震支座受拉问题是隔震技术在高层建筑中应用的主要障碍.根据以往对高层隔震结构的设计和研究,提出了高层隔震结构隔震层上部结构设计的基本原则:严格控制高宽比防止结构整体倾覆,合理布置竖向构件避免或者减小隔震支座的受拉.也可以通过增大隔震支座所承受的重力荷载范围以减小地震作用引起的倾覆力矩,以此解决隔震支座受拉问题.竖向构件合理布置的原则可以归纳为:柱距要大,抗震墙要整,抗震墙尽量居中.抗震墙尽量居中则与抗震概念设计有所违背,抗震设计要求抗震墙分散布置在四周以控制结构的扭转效应,但这种布置方式比抗震墙布置于内部更有可能引起抗震墙端部的隔震支座受拉,而隔震结构的扭转效应是通过合理配置隔震层来处理的[4]。
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