第九章_建筑物震害的工程控制

1、2022-3-41第十章第十章 建筑物震害的工程控制建筑物震害的工程控制 第一節(jié)第一節(jié) 建筑抗震設計概述建筑抗震設計概述 第二節(jié)中、日、美三國建筑結構抗震設計規(guī)范簡介（見第二節(jié)中、日、美三國建筑結構抗震設計規(guī)范簡介（見P231P246） 第三節(jié)第三節(jié) 抗震概念設計抗震概念設計第四節(jié)第四節(jié) 隔震與減震隔震與減震 2022-3-42第一節(jié)第一節(jié) 建筑抗震設計概述建筑抗震設計概述一、抗震設計的目的與目標一、抗震設計的目的與目標 二、抗震設計準則二、抗震設計準則 三、抗震設計標準三、抗震設計標準 四、抗震設計方法四、抗震設計方法 2022-3-43一、抗震設計的目的與目標一、抗震設計的目的與目標n抗震

2、設計的抗震設計的目的目的：減輕結構的地震破壞，避免人員傷亡，減少：減輕結構的地震破壞，避免人員傷亡，減少經濟損失，同時使地震時不可缺少的緊急活動得以維持和進行。經濟損失，同時使地震時不可缺少的緊急活動得以維持和進行。n抗震設計的抗震設計的目標目標：滿足經濟與安全之間的合理平衡：滿足經濟與安全之間的合理平衡： E收益投資可能的損失最大收益投資可能的損失最大 收益：工程建成后的直接與間接收獲；收益：工程建成后的直接與間接收獲；投資：興建工程的資金及維護資金；投資：興建工程的資金及維護資金；損失：人身傷亡，物質財產的直接損失，及間接損失，以及政治、損失：人身傷亡，物質財產的直接損失，及間接損失，以及

3、政治、社會、經濟影響等。社會、經濟影響等。n假若不考慮非結構損失，則上式可近似改寫為：假若不考慮非結構損失，則上式可近似改寫為： C工程造價修復費最小工程造價修復費最小 式中，式中，C為結構抗震總費用。為結構抗震總費用。 2022-3-44一、抗震設計的目的與目標（續(xù)一）一、抗震設計的目的與目標（續(xù)一）n由于震害與修復費是隨機變量，因此總費用由于震害與修復費是隨機變量，因此總費用也是一個隨機變量，故式也是一個隨機變量，故式(9-2)(9-2)需采用概率方需采用概率方法計算。一般取數學期望，即法計算。一般取數學期望，即 EC=EC=工程造價工程造價EE修復費修復費 2022-3-45二、抗震設計

4、準則二、抗震設計準則n抗震設計基本準則：抗震設計基本準則：“小震不壞，中震可修，大震小震不壞，中震可修，大震不倒不倒”。n設計結構，必須滿足三個主要準則：設計結構，必須滿足三個主要準則： （1）結構在設計基準期內，在發(fā)生超越概率）結構在設計基準期內，在發(fā)生超越概率63.2%的地震動時的地震動時(常遇地震常遇地震) ，應無任何損失。，應無任何損失。n（2）結構在設計基準期內，在發(fā)生超越概率）結構在設計基準期內，在發(fā)生超越概率10%的的地震動時地震動時(少遇地震少遇地震) ，允許非結構構件受到破壞，但，允許非結構構件受到破壞，但必須保證主要構件不受明顯損壞，使得結構稍加修必須保證主要構件不受明顯損

5、壞，使得結構稍加修復后仍能繼續(xù)工作。復后仍能繼續(xù)工作。 （3）結構在設計基準期內，在發(fā)生超越概率）結構在設計基準期內，在發(fā)生超越概率23%的地震動時的地震動時(罕遇地震罕遇地震)，應不倒塌。，應不倒塌。2022-3-46二、抗震設計準則二、抗震設計準則(續(xù)二續(xù)二)n為滿足結構抗震的三個準則，抗震設計應分別進為滿足結構抗震的三個準則，抗震設計應分別進行三個水準的抗震驗算行三個水準的抗震驗算: 第一水準第一水準: 進行小震下結構允許彈性變形驗算；進行小震下結構允許彈性變形驗算； 第二水準第二水準: 進行中震下結構承載能力驗算；進行中震下結構承載能力驗算； 第三水準第三水準: 進行大震下結構彈塑性極

6、限變形驗算。進行大震下結構彈塑性極限變形驗算。 2022-3-47二、抗震設計準則二、抗震設計準則(續(xù)三續(xù)三)n與某一烈度超越概率相對應的重現期與某一烈度超越概率相對應的重現期RTRT可按下式可按下式計算：計算： 式中式中P PT T為時間為時間T T內該地震烈度的超越概率。內該地震烈度的超越概率。n一般結構的設計基準期為一般結構的設計基準期為5050年，小震是平均年，小震是平均5050年年一遇的地震；中震是平均一遇的地震；中震是平均475475年一遇的地震；大震年一遇的地震；大震是平均是平均1624162424752475年一遇的地震。年一遇的地震。 )1ln(TPTRT2022-3-48三

7、、抗震設計標準三、抗震設計標準n根據結構的重要性，可將結構分為三大類：根據結構的重要性，可將結構分為三大類： 重要結構：結構如遭受破壞，會造成重大經濟損失或重要結構：結構如遭受破壞，會造成重大經濟損失或嚴重的社會后果；嚴重的社會后果；次要結構：如結構破壞，不易造成人員傷亡和較大的次要結構：如結構破壞，不易造成人員傷亡和較大的經濟損失；經濟損失；一般結構：除了上述的大量普通結構。一般結構：除了上述的大量普通結構。 n一般結構的設計基準期通常為一般結構的設計基準期通常為5050年；重要結構的設年；重要結構的設計基準期通常大于計基準期通常大于5050年；次要結構的設計基準期通年；次要結構的設計基準期

8、通常小于常小于50年年 2022-3-49四、抗震設計方法四、抗震設計方法n結構抗震設計計算方法可以分為以下幾種：結構抗震設計計算方法可以分為以下幾種： 1、靜力法：、靜力法： 把地震作用當作等效的靜力荷載進行抗震計算；把地震作用當作等效的靜力荷載進行抗震計算； 2、反應譜法：、反應譜法： 利用振型分解原理和反應普理論進行結構最大地利用振型分解原理和反應普理論進行結構最大地震反應分析；震反應分析； 3、動力分析法：、動力分析法： 選定輸入地震波，對結構的運動平衡微分方程選定輸入地震波，對結構的運動平衡微分方程進行數值積分，求得結構在整個地震時程作用下的進行數值積分，求得結構在整個地震時程作用下

9、的地震反應地震反應2022-3-410第二節(jié)中、日、美三國建筑結構抗震設計第二節(jié)中、日、美三國建筑結構抗震設計規(guī)范簡介規(guī)范簡介（見（見P231P246） 2022-3-411第三節(jié)第三節(jié) 抗震概念設計抗震概念設計n什麼是什麼是概念設計概念設計？ 在著手進行結構抗震設計時，著眼于結構在著手進行結構抗震設計時，著眼于結構的總體地震反應，靈活運用抗震設計準則，既的總體地震反應，靈活運用抗震設計準則，既注意總體布置上的大原則，又考慮關鍵部分的注意總體布置上的大原則，又考慮關鍵部分的細節(jié)，從而全面、合理地解決結構抗震設計中細節(jié)，從而全面、合理地解決結構抗震設計中的基本問題。的基本問題。2022-3-41

10、2第三節(jié)第三節(jié) 抗震概念設計（續(xù)一）抗震概念設計（續(xù)一）一、結構形式的選擇一、結構形式的選擇 1、 結構體型結構體型 指結構的外型。實際震害表明，結構體型對結指結構的外型。實際震害表明，結構體型對結構抗震有顯著的影響。體型簡單，對抗震有利；體構抗震有顯著的影響。體型簡單，對抗震有利；體型復雜，對抗震不利。型復雜，對抗震不利。 2、結構規(guī)則性、結構規(guī)則性 指結構剛度，質量的均衡性與對稱性。結構體指結構剛度，質量的均衡性與對稱性。結構體型復雜，必定不規(guī)則。但結構體型簡單，并不等同型復雜，必定不規(guī)則。但結構體型簡單，并不等同于結構規(guī)則。結構規(guī)則有利于抗震，不規(guī)則不利于于結構規(guī)則。結構規(guī)則有利于抗震，

11、不規(guī)則不利于抗震?？拐稹?2022-3-413第三節(jié)第三節(jié) 抗震概念設計（續(xù)二）抗震概念設計（續(xù)二）二、抗震結構概念二、抗震結構概念 1、總體屈服機制、總體屈服機制 2、剛度與延性均衡、剛度與延性均衡 3、強度均勻、強度均勻 4、多道抗震防線、多道抗震防線 5、強節(jié)點設計、強節(jié)點設計 6、避開場地卓越周期區(qū)、避開場地卓越周期區(qū) 2022-3-414二、抗震結構概念二、抗震結構概念1、總體屈服機制、總體屈服機制 n從經濟合理的觀點出發(fā)，在強烈的地震作用下應允許結構進入從經濟合理的觀點出發(fā)，在強烈的地震作用下應允許結構進入彈塑性狀態(tài)工作。通過結構某些構件屈服所產生的塑性變形來彈塑性狀態(tài)工作。通過結

12、構某些構件屈服所產生的塑性變形來消耗地震能量，從而達到抗震的目的。消耗地震能量，從而達到抗震的目的。n結構的屈服機制有兩種（見圖結構的屈服機制有兩種（見圖8.12 ） 局部機制（簡稱局部機制（簡稱L機制）機制） 總體機制（簡稱總體機制（簡稱T機制）機制）n比較兩種機制可發(fā)現：比較兩種機制可發(fā)現： T機制的抗震性能優(yōu)于機制的抗震性能優(yōu)于L機制機制 。 （1）L機制耗能構件少，機制耗能構件少，T機制耗能構件多；機制耗能構件多； （2）L機制對構件的延性要求高，機制對構件的延性要求高，T機制對構件的延性要求低。機制對構件的延性要求低。 2022-3-415二、抗震結構概念（續(xù)一）二、抗震結構概念（續(xù)

13、一）2、剛度與延性均衡、剛度與延性均衡 n試驗和實踐都證明，框架結構具有良好的延性性能。但是，純試驗和實踐都證明，框架結構具有良好的延性性能。但是，純框架剛度差，在地震作用下結構變形較大，可能造成非結構構框架剛度差，在地震作用下結構變形較大，可能造成非結構構件（如隔墻、門、窗等）的破壞，從而需要大量的修復費。件（如隔墻、門、窗等）的破壞，從而需要大量的修復費。n為提高框架結構的剛度，常設剪力墻、支撐等加勁構件。這些為提高框架結構的剛度，常設剪力墻、支撐等加勁構件。這些加勁構件剛度大，但延性較差，一旦破壞，幾乎喪失承載力。加勁構件剛度大，但延性較差，一旦破壞，幾乎喪失承載力。因此，注意加勁結構剛

14、度與延性的均衡十分重要。因此，注意加勁結構剛度與延性的均衡十分重要。n砌體結構剛度大，但延性差。為提高其延性，常加設鋼筋混凝砌體結構剛度大，但延性差。為提高其延性，常加設鋼筋混凝土構造柱。構造柱連同圈梁，實際形成一個弱的框架。土構造柱。構造柱連同圈梁，實際形成一個弱的框架。 2022-3-416二、抗震結構概念（續(xù)二）二、抗震結構概念（續(xù)二）3、強度均勻、強度均勻 n強度均勻指結構在平面和立面上的承載力均勻一致。圖強度均勻指結構在平面和立面上的承載力均勻一致。圖8.15是一是一個平面上強度不均勻的鋼支撐框架結構，在個平面上強度不均勻的鋼支撐框架結構，在1978年日本宮城縣年日本宮城縣地震中遭到

15、破壞。該結構在同一方向上有兩榀框架設有支撐，地震中遭到破壞。該結構在同一方向上有兩榀框架設有支撐，而有一榀框架未設支撐。因支撐框架剛度大，一開始大部分荷而有一榀框架未設支撐。因支撐框架剛度大，一開始大部分荷載由它來承擔。而一旦支撐破壞，內力重新分配，非支撐框架載由它來承擔。而一旦支撐破壞，內力重新分配，非支撐框架的受力迅速增大，超過其設計承載能力，導致結構破壞。的受力迅速增大，超過其設計承載能力，導致結構破壞。n結構在立面上強度均勻，可以避免結構彈塑性反應集中。結構在立面上強度均勻，可以避免結構彈塑性反應集中。n如果結構某一樓層的強度相對較小，則在地震作用下，這一層如果結構某一樓層的強度相對較

16、小，則在地震作用下，這一層首先屈服，同時通過該層塑性變形的發(fā)展，使其它樓層不繼續(xù)首先屈服，同時通過該層塑性變形的發(fā)展，使其它樓層不繼續(xù)屈服。這樣結構塑性變形集中在一層，很容易使該層發(fā)生破壞，屈服。這樣結構塑性變形集中在一層，很容易使該層發(fā)生破壞，從而導致整個結構的破壞。從而導致整個結構的破壞。 2022-3-417二、抗震結構概念（續(xù)三）二、抗震結構概念（續(xù)三）4、多道抗震防線、多道抗震防線 n結構多道抗震防線的概念，一是要求結構具有較高的靜不定次結構多道抗震防線的概念，一是要求結構具有較高的靜不定次數；二是要求結構在延性變形階段具有良好的吸能能力；三是數；二是要求結構在延性變形階段具有良好的

17、吸能能力；三是要求結構中盡量具備多重抗側力體系。要求結構中盡量具備多重抗側力體系。n一般說來，結構靜不定次數越高，對結構抗震越有利，但這不一般說來，結構靜不定次數越高，對結構抗震越有利，但這不是充分條件。是充分條件。n一些薄弱部位的塑性變形集中可能造成結構局部屈服機制的形一些薄弱部位的塑性變形集中可能造成結構局部屈服機制的形成，從而導致整體結構的嚴重破壞甚至倒塌。因此，需要在結成，從而導致整體結構的嚴重破壞甚至倒塌。因此，需要在結構的適當部位設置一系列有利的屈服區(qū)，使這些不危及整體結構的適當部位設置一系列有利的屈服區(qū)，使這些不危及整體結構安全的部位在地震時率先形成塑性鉸；同時，通過保證各鉸構安

18、全的部位在地震時率先形成塑性鉸；同時，通過保證各鉸的屈服轉動能力，使結構所吸收地地震能量耗散在整個結構平的屈服轉動能力，使結構所吸收地地震能量耗散在整個結構平面和高度上。面和高度上。n通過設置人工塑性鉸和阻尼耗能裝置，會更有利于結構發(fā)揮良通過設置人工塑性鉸和阻尼耗能裝置，會更有利于結構發(fā)揮良好的抗震性能。好的抗震性能。 2022-3-418二、抗震結構概念（續(xù)四）二、抗震結構概念（續(xù)四）5、強節(jié)點設計、強節(jié)點設計 n在在1978年日本的一次地震中，鋼結構建筑的破壞，絕年日本的一次地震中，鋼結構建筑的破壞，絕大多數是由連接破壞造成的。鋼筋混凝土結構節(jié)點過大多數是由連接破壞造成的。鋼筋混凝土結構節(jié)

19、點過早破壞，也會使結構不能充分發(fā)揮作用，使結構達不早破壞，也會使結構不能充分發(fā)揮作用，使結構達不到原定抗震能力。到原定抗震能力。n提高節(jié)點的抗震設計強度，加強節(jié)點的抗震構造措施，提高節(jié)點的抗震設計強度，加強節(jié)點的抗震構造措施，對各類建筑結構、橋梁結構等都有十分重要的意義。對各類建筑結構、橋梁結構等都有十分重要的意義。 2022-3-419二、抗震結構概念（續(xù)五）二、抗震結構概念（續(xù)五）6、避開場地卓越周期區(qū)、避開場地卓越周期區(qū) n結構對于不規(guī)則地震波的反應是類共振反應而不會發(fā)生共振反結構對于不規(guī)則地震波的反應是類共振反應而不會發(fā)生共振反應。即使如此，當地震動的卓越周期與結構物的周期相接近時，應

20、。即使如此，當地震動的卓越周期與結構物的周期相接近時，也會使結構發(fā)生嚴重破壞。也會使結構發(fā)生嚴重破壞。n由于地震動受發(fā)震機制、震級、距離、場地等多種因素的復雜由于地震動受發(fā)震機制、震級、距離、場地等多種因素的復雜影響，具有較強的不確定性。因此，試圖在設計階段就使結構影響，具有較強的不確定性。因此，試圖在設計階段就使結構自振周期完全避開地震動的卓越周期是不太現實的。但是，如自振周期完全避開地震動的卓越周期是不太現實的。但是，如果注意到場地的卓越周期對地震動卓越周期有強烈影響，還是果注意到場地的卓越周期對地震動卓越周期有強烈影響，還是可以在一定程度上防止結構在地震時發(fā)生強烈的共振反應。可以在一定程

21、度上防止結構在地震時發(fā)生強烈的共振反應。 2022-3-420第四節(jié)第四節(jié) 隔震與減震隔震與減震一、一、概述概述二、基底隔震二、基底隔震 三、懸掛隔震三、懸掛隔震 四、耗能減震四、耗能減震 五、沖擊減震五、沖擊減震 六、吸振減震六、吸振減震 七、主動控制減震七、主動控制減震 2022-3-421一、一、概述概述n地震引起結構振動的全過程是：由震源產生地地震引起結構振動的全過程是：由震源產生地震動，通過傳播途徑傳遞到結構上，從而引起震動，通過傳播途徑傳遞到結構上，從而引起結構的振動反應。結構的振動反應。n通過在不同部分采取振動控制措施，就成為不通過在不同部分采取振動控制措施，就成為不同的積極的抗

22、震方法。同的積極的抗震方法。 2022-3-422一、一、概述（續(xù)一）概述（續(xù)一）震震 源源傳播途徑傳播途徑結結 構構反反 應應消消 震震隔隔 震震被被 動動 減減 震震主主 動動 減減 震震基基底底隔隔震震懸懸掛掛隔隔震震耗耗能能減減震震沖沖擊擊減減震震吸吸振振減減振振2022-3-423一、一、概述（續(xù)二）概述（續(xù)二）1、消震、消震 通過減弱震源振動強度達到減小結構振動的方法。通過減弱震源振動強度達到減小結構振動的方法。2、隔震、隔震 通過某種裝置，將地震動與結構隔開，減弱或改變地震動對結通過某種裝置，將地震動與結構隔開，減弱或改變地震動對結構作用的強度或方式，達到減小結構振動的目的。構作

23、用的強度或方式，達到減小結構振動的目的。 隔震方法：基底隔震隔震方法：基底隔震 懸掛隔震懸掛隔震3、被動減震、被動減震 通過采用一定的措施或附加子結構，吸收或消耗地震傳遞給主通過采用一定的措施或附加子結構，吸收或消耗地震傳遞給主結構的能量，達到減小結構振動的目的。結構的能量，達到減小結構振動的目的。 被動減震方法：被動減震方法： 耗能減震耗能減震 沖擊減震沖擊減震 吸震減震吸震減震4、主動減震、主動減震 根據結構的地震反應，通過自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機，主動給結根據結構的地震反應，通過自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機，主動給結構施加控制力，達到減小結構振動的目的。構施加控制力，達到減小結構振動的目的。 202

24、2-3-424一、一、概述（續(xù)三概述（續(xù)三）n兩大類減震方法：兩大類減震方法： （1）被動控制方法。這種方法無外部能源供給，也稱無源控制技術。包括）被動控制方法。這種方法無外部能源供給，也稱無源控制技術。包括隔震技術和被動減震技術。隔震技術和被動減震技術。 （2）主動控制方法。這種方法有外部能源供給，也稱有源控制技術。）主動控制方法。這種方法有外部能源供給，也稱有源控制技術。 n與傳統(tǒng)的消極抗震方法相比，減震方法優(yōu)點：與傳統(tǒng)的消極抗震方法相比，減震方法優(yōu)點： （1）減小地震作用，降低結構造價，提高結構抗震可靠度。隔震方法能夠）減小地震作用，降低結構造價，提高結構抗震可靠度。隔震方法能夠控制傳到

25、結構上的地震力，克服確定荷載的困難?？刂苽鞯浇Y構上的地震力，克服確定荷載的困難。 （2）減小結構在地震作用下的變形，保證非結構構件不破壞，減小震后維）減小結構在地震作用下的變形，保證非結構構件不破壞，減小震后維修費用，對現代建筑，非結構構件的造價占總造價的修費用，對現代建筑，非結構構件的造價占總造價的80以上。以上。 （3）隔震、減震裝置的更換或維修比更換、維修結構構件方便、經濟。）隔震、減震裝置的更換或維修比更換、維修結構構件方便、經濟。 （4）精密加工設備、核工業(yè)設備等結構物，只能用隔震、減震的方法滿足）精密加工設備、核工業(yè)設備等結構物，只能用隔震、減震的方法滿足嚴格的抗震要求嚴格的抗震要

26、求 2022-3-425二、基底隔震二、基底隔震1、原理、原理 n基底隔震是在結構物地面以上部分的底部設置隔震層，限制地震動向結構物基底隔震是在結構物地面以上部分的底部設置隔震層，限制地震動向結構物的傳遞。的傳遞。n基底隔震，主要用于隔離水平地震作用。隔震層的水平剛度顯著低于上部結基底隔震，主要用于隔離水平地震作用。隔震層的水平剛度顯著低于上部結構的側向剛度。此時可近似為上部結構是一個剛體，如圖構的側向剛度。此時可近似為上部結構是一個剛體，如圖8.18所示。設結構所示。設結構的總質量為的總質量為m，絕對水平位移為，絕對水平位移為y，地震動的水平位移為，地震動的水平位移為xg，隔震層的水平剛，隔

27、震層的水平剛度為度為k，阻尼系數為，阻尼系數為c，則底部隔震系統(tǒng)的運動平衡方程為：，則底部隔震系統(tǒng)的運動平衡方程為： n上部結構絕對位移（加速度）振幅與地震動位移（加速度）振幅的比值上部結構絕對位移（加速度）振幅與地震動位移（加速度）振幅的比值R為為 nR稱為絕對隔震傳遞率。稱為絕對隔震傳遞率。R值越小，表明隔震效果越好值越小，表明隔震效果越好。n地震動與隔震結構的頻率比地震動與隔震結構的頻率比大于時，隔震系統(tǒng)才有隔震能力。而且頻率比大于時，隔震系統(tǒng)才有隔震能力。而且頻率比越大，隔震能力越強。越大，隔震能力越強。ggkxxckyycym 2222222maxmaxmaxmax4)1(41ggx

28、yxyR 2022-3-426二、基底隔震（續(xù)一）二、基底隔震（續(xù)一）基底隔震結構設計的一般原則基底隔震結構設計的一般原則 ：n在滿足必要的豎向承載力的的同時，隔震裝置的水平剛度應盡在滿足必要的豎向承載力的的同時，隔震裝置的水平剛度應盡量小，以降低隔震結構的自振頻率，使之低于地震動的優(yōu)勢頻量小，以降低隔震結構的自振頻率，使之低于地震動的優(yōu)勢頻率范圍，保證結構地震反應的衰減較大。率范圍，保證結構地震反應的衰減較大。 n在風荷載作用下，隔震結構不能有太大的位移不能太大。因此，在風荷載作用下，隔震結構不能有太大的位移不能太大。因此，結構底部隔震系統(tǒng)常需安放風穩(wěn)定裝置，使得在小于設計風載結構底部隔震系

29、統(tǒng)常需安放風穩(wěn)定裝置，使得在小于設計風載的風力作用下，隔震層幾乎不產生變形；而在超過設計風載的的風力作用下，隔震層幾乎不產生變形；而在超過設計風載的地震力作用下，風穩(wěn)定裝置退出工作，隔震裝置開始工作。地震力作用下，風穩(wěn)定裝置退出工作，隔震裝置開始工作。 2022-3-427二、基底隔震（續(xù)二）二、基底隔震（續(xù)二）1、方法、方法 （具體原理和應用見（具體原理和應用見P255P260）（1）滾子隔震）滾子隔震 n主要有滾軸隔震和滾珠（球）隔震兩種。主要有滾軸隔震和滾珠（球）隔震兩種。 （2）橡膠墊塊隔震）橡膠墊塊隔震 （3）懸掛基礎隔震）懸掛基礎隔震 （4）搖擺支座隔震）搖擺支座隔震 （5）滑動支

30、座隔震）滑動支座隔震 2022-3-428三、懸掛隔震三、懸掛隔震1、方法、方法n懸掛隔震是將結構的全部或大部分質量懸掛起來，使地面運動懸掛隔震是將結構的全部或大部分質量懸掛起來，使地面運動傳遞不到主體質量，產生不了慣性力，從而起到隔震作用。具傳遞不到主體質量，產生不了慣性力，從而起到隔震作用。具體原理見圖體原理見圖8.35和和P261。 2、應用、應用 n懸掛結構在橋梁、房屋建筑、火電廠鍋爐架等方面有大量應用。懸掛結構在橋梁、房屋建筑、火電廠鍋爐架等方面有大量應用。著名的著名的43層香港匯豐銀行新大樓，采用的就是懸掛結構。層香港匯豐銀行新大樓，采用的就是懸掛結構。n懸掛結構懸桿受力大，需采用

31、高強鋼。而高強鋼韌性差，在豎懸掛結構懸桿受力大，需采用高強鋼。而高強鋼韌性差，在豎向地震作用下易拉斷。為減小豎向地震作用，可在吊點設減震向地震作用下易拉斷。為減小豎向地震作用，可在吊點設減震彈簧，并配合使用阻尼器。彈簧，并配合使用阻尼器。 2022-3-429四、耗能減震四、耗能減震 1 1、方法、方法n耗能減震是通過采用附加子結構或一定措施，消耗地震傳遞給耗能減震是通過采用附加子結構或一定措施，消耗地震傳遞給結構的能量。結構的能量。n地震時，結構在任意時刻的能量方程為：地震時，結構在任意時刻的能量方程為：EtEsEf 式中，式中，Et為輸入結構的能量，為輸入結構的能量，Es為主體結構的耗能；

32、為主體結構的耗能；Ef為為附加子結構的耗能。附加子結構的耗能。n主結構耗能組成：主結構耗能組成： EsEvEcEeEy 式中，式中，Ev為結構振動動能；為結構振動動能；Ee為結構振動勢能；為結構振動勢能；Ec為結構為結構粘滯阻尼耗能；粘滯阻尼耗能；Ey為結構塑性變形耗能。為結構塑性變形耗能。n耗能減震原理：耗能減震原理： 從能量的觀點，地震輸入結構的能量是一定的，通過耗能從能量的觀點，地震輸入結構的能量是一定的，通過耗能裝置消耗掉一部分能量，則結構本身需消耗掉的能量減小，意裝置消耗掉一部分能量，則結構本身需消耗掉的能量減小，意味著結構反應減小。味著結構反應減小。 從動力學的觀點出發(fā)，耗能裝置的

33、作用，相當于增大結構從動力學的觀點出發(fā)，耗能裝置的作用，相當于增大結構阻尼，從而使結構反應減小。阻尼，從而使結構反應減小。2022-3-430四、耗能減震四、耗能減震 （續(xù)一）（續(xù)一）2 2、耗能裝置耗能裝置 n耗能裝置可以是安放在結構物能產生相對位移的阻尼器，也可耗能裝置可以是安放在結構物能產生相對位移的阻尼器，也可以是由結構物的某些非承重構件設計成的耗能構件。以是由結構物的某些非承重構件設計成的耗能構件。n這些耗能裝置在風或小震作用下應具有較大的剛度。但強烈地這些耗能裝置在風或小震作用下應具有較大的剛度。但強烈地震發(fā)生時，耗能裝置應率先進入非彈性狀態(tài)，產生較大的阻尼，震發(fā)生時，耗能裝置應率

34、先進入非彈性狀態(tài)，產生較大的阻尼，大量消耗輸入結構的地震能量。大量消耗輸入結構的地震能量。n試驗表明，耗能裝置可消耗地震輸入能量的試驗表明，耗能裝置可消耗地震輸入能量的90以上。以上。 n工程結構抗震采用的耗能裝置工程結構抗震采用的耗能裝置 n阻尼器：阻尼器：軟鋼阻尼器軟鋼阻尼器 、擠壓鉛阻尼器、擠壓鉛阻尼器 、摩擦阻尼器、摩擦阻尼器 、粘彈性阻尼器、粘彈性阻尼器 n耗能支撐耗能支撐 ：耗能交叉支撐耗能交叉支撐 、摩擦耗能支撐、摩擦耗能支撐 、耗能偏心支撐、耗能偏心支撐 、耗能隅撐、耗能隅撐 n耗能墻耗能墻 ：帶豎縫剪力墻帶豎縫剪力墻 、周邊耗能墻、周邊耗能墻 、水平縫摩擦墻、水平縫摩擦墻 、

35、阻尼器剪力墻、阻尼器剪力墻 （具體原理和應用見（具體原理和應用見P263P268。 ）2022-3-431五、沖擊減震五、沖擊減震1 1、 原理原理n沖擊減震是依靠附加活動質量與結構之間的非完全彈性碰撞達沖擊減震是依靠附加活動質量與結構之間的非完全彈性碰撞達到交換動量和耗散動能而實現減小結構地震反應的技術。具體到交換動量和耗散動能而實現減小結構地震反應的技術。具體工作原理見工作原理見P268P271。nS.F.Masri研究平穩(wěn)隨機振動的沖擊減震問題，獲得以下結論：研究平穩(wěn)隨機振動的沖擊減震問題，獲得以下結論： （1）沖擊減震器能夠減輕平穩(wěn)隨機振動，但減震效果不如抑制）沖擊減震器能夠減輕平穩(wěn)隨

36、機振動，但減震效果不如抑制簡諧振動的效果。簡諧振動的效果。 （2）沖擊減震器的最優(yōu)活動間隙與安裝部位的位移有關。）沖擊減震器的最優(yōu)活動間隙與安裝部位的位移有關。 （3）主振結構阻尼越小，沖擊減震效果越好。）主振結構阻尼越小，沖擊減震效果越好。 （4）如沖擊減震系統(tǒng)的激勵是高斯過程，它的響應仍然接近高）如沖擊減震系統(tǒng)的激勵是高斯過程，它的響應仍然接近高斯過程。斯過程。 2 2、 1 應用（見應用（見P272） 2022-3-432六、吸振減震六、吸振減震n吸振是通過附加子結構，使結構的振動發(fā)生轉移，即吸振是通過附加子結構，使結構的振動發(fā)生轉移，即使結構的振動能量在原結構與子結構之間重新分配，使結構的振動能量在原結構與子結構之間重新分配，從而達到減小結構振動的目的。從而達到減小結構振動的目的。n目前工程結構應用的吸振裝置主要有三種，它們是：目前工程結構應用的吸振裝置主要有三種，它們是：被動