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模型接近于線性彈簧，則隔震結構設計可采用與普通結構分析同樣的方法，一般采用振型疊加反應譜法即可。

若隔震層中布置了鉛芯橡膠支座或消能器，此時隔震結構本質(zhì)上將是非線性問題，按照《建筑隔震設計標準》GB/T 51408-2021的規(guī)定，可采用反應譜迭代或時程分析法進行計算。若采用反應譜方法，則應使用復振型分解反應譜法，但如上一篇文章所指出，復振型分解反應譜法同樣是一種近似方法。隔震結構若希望實現(xiàn)精細化設計，基于非線性動力分析的直接分析設計應是更佳選擇。

隔震結構直接分析設計法可采用如下步驟：

1) 給出擬合規(guī)范反應譜的人工地震動時程

人工地震動與反應譜具有同等的概率保證率，在人工地震動作用下的結構響應離散性不大，且可采用多人工地震動平均或包絡方式得到結構最終響應。

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

3) 進行非線性動力分析

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，進行非線性動力分析得到上部結構構件、隔震層結構構件、隔震支座和消能器響應。結構構件可根據(jù)需要指定為線彈性狀態(tài)，得到構件內(nèi)力以便進行構件極限承載力設計。

隔震結構直接分析設計案例

某隔震結構，結構高度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30個疊層橡膠隔震支座，外圍布置共計26個鉛芯橡膠隔震支座，此外布置了23個速度型消能器，結構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：

結構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，復振型反應譜迭代計算與不迭代計算所得的整體指標相差不大，人工波動力時程分析結果小于復振型反應譜法結果。

隔震支座等效剛度及等效附加阻尼比：

表1 不同計算方法周期、支座有效剛度、附加阻尼比對比

提取上部結構關鍵構件（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，結果如下表所示。

表2 構件內(nèi)力表

可以看出，對于本算例，直接分析設計法得到的構件內(nèi)力普遍小于復振型反應譜法結果。

總結

1) 存在鉛芯橡膠隔震支座或消能器時，隔震結構具有天然的非線性屬性；

2) 采用復振型疊加反應譜法迭代求解進行隔震結構設計，仍然具有一定的近似性；

3) 隔震結構采用基于非線性分析的直接分析設計法可實現(xiàn)精細化設計，并可更加充分地體現(xiàn)出隔震結構性能優(yōu)勢。