隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件

隔震與耗能減震房屋設(shè)計簡介減輕地震災(zāi)害的途徑：“預(yù)”——地震預(yù)報“防”——抗震措施“控”——震動控制抗震設(shè)計思想的發(fā)展：剛性結(jié)構(gòu)——地震作用太大，結(jié)構(gòu)像碉堡，材料浪費嚴(yán)重柔性結(jié)構(gòu)——地震作用小，可避免共振，但結(jié)構(gòu)水平位移大，影響正常使用隔震與耗能減震房屋設(shè)計簡介1延性結(jié)構(gòu)——在保證一定強度的條件下，具備足夠的剛度、變形能力和耗能能力隔震結(jié)構(gòu)——通過隔震裝置將結(jié)構(gòu)和地震動隔開，從而減小震動消能減震結(jié)構(gòu)——通過采取一定的耗能裝置或附加子結(jié)構(gòu)，吸收或消耗地震傳給肢體結(jié)構(gòu)的能量，從而減輕結(jié)構(gòu)震動制振結(jié)構(gòu)——通過自動控制系統(tǒng)主動地給結(jié)構(gòu)施加控制力，改變結(jié)構(gòu)的振動特性，從而減小結(jié)構(gòu)震動延性結(jié)構(gòu)——在保證一定強度的條件下，具備足夠的剛度、變形能力2抗震結(jié)構(gòu)

利用結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的承載力和變形能力抵御地震作用，吸收地震能量立足于“抗”。隔震結(jié)構(gòu)在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置滑移層，阻止地震能量向上傳遞立足于“隔”。結(jié)構(gòu)減震控制根據(jù)是否需要外部能源輸入可分為被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制。被動控制——不需要外部能源輸入提供控制力，控制過程不依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和外界干擾信息的控制方法。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件3主動控制——需要外部能源輸人提供控制力，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)信息或外界干擾信息的控制方法。被動控制的常用手段：基礎(chǔ)隔震、耗能減震、吸振減震。目前，基礎(chǔ)隔震應(yīng)用與工程；減震、吸振處于研究、探索并部分應(yīng)用于工程實踐的時期。9.1基礎(chǔ)隔震1.基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)需具備以下四種特性：承載特性：具有足夠的豎向強度和剛度以支撐上部結(jié)構(gòu)的重量；隔震特性：具有足夠的水平初始剛度，在風(fēng)載和主動控制——需要外部能源輸人提供控制力，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)反4小震作用下，體系能保持在彈性范圍內(nèi)，滿足正常使用的要求，而中強地震時，其水平剛度較小，結(jié)構(gòu)為柔性隔震結(jié)構(gòu)體系；復(fù)位特性：地震后，上部結(jié)構(gòu)能回復(fù)到初始狀態(tài)，滿足正常的使用要求。耗能特性：隔震系統(tǒng)本身具有較大的阻尼，地震時能耗散足夠的能量，從而降低上部結(jié)構(gòu)所吸收的地震能量。2.早期隔震技術(shù)小震作用下，體系能保持在彈性范圍內(nèi)，滿足正常使用的要5隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件6基礎(chǔ)隔震概念最早是由日本學(xué)者河合浩藏于1881年提出的，認(rèn)為先在地基上縱橫交錯放置幾層圓木，圓木上做混凝土基礎(chǔ)，再在混凝土基礎(chǔ)上蓋房，以削弱地震傳遞的能量．1909年，美國的J.A.卡蘭特倫茨提出了另外一種隔震方案，即在基礎(chǔ)與上部建筑物之間鋪一層滑石或云母，這樣地震時建筑物會發(fā)生滑動，以達(dá)到隔離地震的目的．

1921年，美國工程師F．L．萊特在設(shè)計日本東京帝國飯店時，有意用密集的短樁穿過表層硬土，直接插到軟泥土層底部，利用軟泥土層作為隔震層．1923年關(guān)東大地震發(fā)生，附近同類建筑毀壞嚴(yán)重，但這個建筑卻保持完好．基礎(chǔ)隔震概念最早是由日本學(xué)者河合浩藏于1881年提出的，認(rèn)為71924年，日本的鬼頭健三郎提出了在建筑物的柱腳與基礎(chǔ)之間插入軸承的隔震方案．1927年，日本的中村太郎論述了加裝阻尼器吸能裝置，在隔震理論方面進(jìn)行了有益的探索．在這一階段，雖然有了清晰的隔震概念和一定的隔震理論基礎(chǔ)，但限于當(dāng)時的水平與條件，基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用未被很好地研究與開發(fā)．基礎(chǔ)隔震第一次用于舊房的加固改造是美國鹽湖城市政大樓

新西蘭于1981年建成的威廉克雷頓大樓，是世界上第一個采用鉛芯橡膠支承的結(jié)構(gòu)

1982年日本建成第一座現(xiàn)代隔震建筑,是一座兩層民宅。1924年，日本的鬼頭健三郎提出了在建筑物的柱腳與基礎(chǔ)之間插8洛杉磯南加州大學(xué)(USCUniversity)醫(yī)院經(jīng)受1994年1月17日美國加州北嶺6.7級地震，日本W(wǎng)est大廈1995年1月17日日本兵庫縣南部阪神7.2級地震中表現(xiàn)出良好的隔震性能，這使得隔震技術(shù)越來越為廣大的工程人員和社會所接受。世界上首座使用鉛芯橡膠支座的建筑是1981年在新西蘭建造的惠靈頓WilliamClayton大樓,這是一座四層高的鋼筋混凝土辦公樓,緊靠惠靈頓斷層。1985年,美國建成的加州圣丁司法事物中心是美國的第一座隔震建筑,也是世界上第一座采用高阻尼橡膠隔震支座的建筑。1986年在西昌市建成一幢采用石墨砂漿層隔震的建筑洛杉磯南加州大學(xué)(USCUniversity)醫(yī)院經(jīng)受19991995年在新疆獨山子建成一幢采用聚四氟乙烯滑移板隔震的房屋。1993年在汕頭建成第一幢疊層橡膠墊隔震房屋，已經(jīng)受7.3級臺灣海峽地震考驗1994年在安陽建成無黏結(jié)疊層橡膠墊隔震房屋。目前隔震技術(shù)的應(yīng)用程度在日本等國家，已經(jīng)成為建筑的主導(dǎo)；我國將在2008年（在應(yīng)用面積上）首次超過日本。

1995年在新疆獨山子建成一幢采用聚四氟乙烯滑移板隔震的房10日本東京帝國飯店日本東京帝國飯店11汕頭市陵海路38號，世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓房子與地面中間，有一條比手指寬的縫隙

隔震樓的樓梯都是懸空的，避免與地面發(fā)生直接接觸汕頭市陵海路38號，世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓房子與地面12沈陽在1996年就建成了國際上第一座采用滑移減震技術(shù)的建筑，現(xiàn)在是遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院的一座住宅樓，這座看似普通的磚混結(jié)構(gòu)樓可以抵抗破壞力高達(dá)10度烈度的強烈地震而不倒。

沈陽在1996年就建成了國際上第一座采用滑移減震技術(shù)的建筑，13J.A.Calantarients提出的隔震結(jié)構(gòu)下圖是J.A.Calantarients于1909年提出的隔震結(jié)構(gòu)(Base-isolatedbuilding)方案。這種隔震結(jié)構(gòu)在建筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間用滑石層隔開，地震時建筑物可以滑動。中村太郎的隔震結(jié)構(gòu)上圖是中村太郎于1927年提出的隔震結(jié)構(gòu)方案。J.A.Calantarients提出的隔震結(jié)構(gòu)14在這種隔震系統(tǒng)中已使用阻尼泵來耗散地震動的能量，并且在該建筑地下層柱的上下端采用鉸接構(gòu)造，建筑物可以水平自由移動。柔性層隔震結(jié)構(gòu)柔性層結(jié)構(gòu)隔震概念由Martel在1929年提出，由Green(1935年)和Jacobasen(1938年)進(jìn)一步加以研究與完善；下圖是真島健三郎于1934年的柔性層結(jié)構(gòu)。地震時，柔性層進(jìn)入塑性，結(jié)構(gòu)的剛度變小，結(jié)構(gòu)的基本周期延長，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)所受的地震作用減小。在這種隔震系統(tǒng)中已使用阻尼泵來耗散地震動的能量，并且15滾動支撐類隔震系統(tǒng)為克服柔性層結(jié)構(gòu)所帶來的缺陷，科學(xué)家們相繼提出了多種滾動支撐類隔震系統(tǒng)，工作元件有球形和橢圓形等多種，但由于其隔震是有向性的，而地震是具有無向性，這些類型的隔震系統(tǒng)均未能推廣應(yīng)用。滾動支撐類隔震系統(tǒng)163.最新隔震技術(shù)（1）隔震橡膠支座(Thelaminatedrubberbearing)隔震系統(tǒng)。3.最新隔震技術(shù)17隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件18隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件19應(yīng)用實例1994年1月17日，美國圣菲爾南多發(fā)生洛杉磯地震，震級M=6.7，死亡56人，傷7300人，損失很大。震中附近有兩座醫(yī)院，一座為隔震結(jié)構(gòu)，另一座為抗震結(jié)構(gòu)。中南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）橄欖景醫(yī)院（抗震結(jié)構(gòu)）應(yīng)用實例中南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）橄欖景醫(yī)院（抗震結(jié)構(gòu)）20南加州大學(xué)醫(yī)院(TheUniversityofSouthernCaliforniaTeachingHospital)是橡膠支座隔震系統(tǒng)，這棟八層醫(yī)院基礎(chǔ)加速度為0.49g，而頂層加速度只有0.21g,加速度折減系數(shù)為1.8。而抗震結(jié)構(gòu)橄欖景醫(yī)院(TheOliveViewHospital)的底層加速度為0.82g，而頂層加速度為2.31g,加速度放大系數(shù)為2.8，由此可見橡膠支座隔震系統(tǒng)的優(yōu)越性。南加州大學(xué)醫(yī)院(TheUniversityofSout21中南加州大學(xué)醫(yī)院地下一層，地上7層，建筑面積：33000平方米；占地：4100平米；最高高度：36。0m；鉛芯多層橡膠隔震器68個，多層橡膠隔震器81個。中南加州大學(xué)醫(yī)院地下一層，地上7層，建筑面積：33000平方22中南加州大學(xué)醫(yī)院在這次地震及其其后的余震中，6-8英尺高的花瓶等沒有一個掉下來，建筑物內(nèi)的各種機器等均未損壞，醫(yī)院功能得到維持，成為防災(zāi)中心，起到十分重要的作用。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件23橄欖景醫(yī)院在1971年圣費爾南多地震中受到較大損害，10年后重建，并增加了抗震強度。在此次地震中，剪力墻產(chǎn)生剪切裂縫，設(shè)備機器、醫(yī)療機械及家具等翻倒，病歷等資料掉下、散亂。而且水管破裂，各層浸水，建筑物不能使用，完全喪失了醫(yī)院的功能。一九九四年九月十六日，臺灣海峽發(fā)生了7.3級地震，震源距離汕頭市約200公里，汕頭市烈度為6度，各類房屋搖晃厲害，居民驚惶失措，水桶里橄欖景醫(yī)院在1971年24隴南郵政職工住宅樓（8°區(qū)，基礎(chǔ)隔震，未破壞）隴南郵政職工住宅樓（8°區(qū)，基礎(chǔ)隔震，未破壞）25隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件26隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件27伊斯坦布爾國際機場防震候機樓伊斯坦布爾國際機場防震候機樓28伊斯坦布爾國際機場防震候機樓伊斯坦布爾國際機場防震候機樓29的水濺出了1/3左右……而陵海路隔震樓上的人并沒有感到晃動，聽到毗鄰樓房和鄰街喧鬧聲后下樓才知道發(fā)生了地震。（2）隔震橡膠支座包括天然夾層橡膠支座、鉛芯橡膠支座，高阻尼橡膠支座等。天然夾層隔震橡膠支座天然夾層橡膠支座構(gòu)造如圖所示。天然夾層橡膠支座具有較大的豎向剛度，承受建筑物的重量時豎向變形小，而水平剛度較小，且線性性能好。由于天然夾層橡膠支座的阻尼很小，不具備足夠的耗能能力，所以在結(jié)構(gòu)使用中一般同其它阻尼器或耗能設(shè)備聯(lián)合使用。的水濺出了1/3左右……而陵海路隔震樓上的人并沒有感30鉛芯隔震橡膠支座鉛芯橡膠支座構(gòu)造如圖所示。因為鉛芯橡膠支座不但具有較理想的豎向剛度，而且本身具有消耗地震能量的能力，故鉛芯橡膠支座在結(jié)構(gòu)使用中受到廣泛歡迎。疊層橡膠支座中間鉆孔灌入鋁芯提高支座大變形時的吸能能力橡膠片鋼板鉛芯隔震橡膠支座疊層橡膠支座中橡膠片鋼板31隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件32世界上第一棟采用鉛芯橡膠支座隔震的建筑(TheWilliamClaytonBuilding,NewZealand)和世界上使用鉛芯橡膠支座中基底面積最大的建筑(日本)。世界上第一棟采用鉛芯橡膠支座隔震的建筑(TheWillia33日本1997年度評定的隔震建筑中，采用鉛芯橡膠支座隔震房屋占總數(shù)的40%，美國在1985年以后興建的隔震房屋中，完全或部分采用鉛芯橡膠支座的隔震房屋占總數(shù)的60.7%，我國在已建成的隔震房屋中，完全或部分采用鉛芯橡膠支座的隔震房屋占總數(shù)的60%。4.隔震原理基礎(chǔ)上部部分隔震層隔開限制地震動向結(jié)構(gòu)物的傳遞固結(jié)于地基中的基礎(chǔ)日本1997年度評定的隔震建筑中，采用鉛芯橡膠支座隔震房屋占34從圖中可以看出，對建筑物地震反應(yīng)有重要影響的主要因素有兩個：一是結(jié)構(gòu)的周期，一是阻尼比．普通非隔震中低層建筑物的剛度大、周期短，其基ABCABC從圖中可以看出，對建筑物地震反應(yīng)有重要影響的主要因素有兩個：35本周期正好在地震輸入能量最大的頻段上．因此相應(yīng)的加速度反應(yīng)比地面運動放大得多，而位移反應(yīng)卻較小，如圖中A點所示．如果延長建筑物的周期，而保持阻尼不變，則加速度反應(yīng)被大大降低，但位移反應(yīng)卻有所增加，如圖中B點所示．如果繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)的阻尼，加速度反應(yīng)則繼續(xù)減弱，且位移反應(yīng)也得到明顯降低，如圖中C點．這就是說，通過延長結(jié)構(gòu)的周期并給予較大的阻尼，就可使結(jié)構(gòu)上的加速度反應(yīng)大大降低．同時，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的較大位移可由上部結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)頂部之間設(shè)置的隔震層來提供，而不由上部結(jié)構(gòu)自身的相對位移來承擔(dān)．這樣，上部結(jié)構(gòu)在地震過程中就會發(fā)生接近平移的運動，大大提高了上部結(jié)構(gòu)的安全度．

本周期正好在地震輸入能量最大的頻段上．因此相應(yīng)的加速36基底隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意:在滿足必要的豎向承載力的前提下，隔震裝置的水平剛度應(yīng)盡可能小，以使結(jié)構(gòu)周期盡可能遠(yuǎn)離地震動的卓越周期范圍。保證隔震結(jié)構(gòu)在強風(fēng)作用下不致有太大的位移。通常要求在隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)底部安裝風(fēng)穩(wěn)定裝置或用阻尼器與隔震裝置聯(lián)合構(gòu)成基底隔震系統(tǒng)。5.其他隔震裝置滾珠隔震裝置基底隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意:37

已用于墨西哥城內(nèi)一座五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的學(xué)校建筑中，該裝置是在一個直徑為50cm的高光潔度的圓鋼盤內(nèi)，安放400個直徑為0.97cm的鋼珠。鋼珠用鋼箍圈住，不致散落，上面再覆蓋鋼盤。安放在房屋底層柱腳和地下室柱頂之間。為保證不在風(fēng)載下產(chǎn)生過大的水平位移，在地下室采用了交叉鋼拉桿風(fēng)穩(wěn)定裝置。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件38搖擺隔震支座。在杯形基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)一個上下兩端有豎孔的雙圓筒搖擺體。豎孔內(nèi)穿預(yù)應(yīng)力鋼絲束并錨固在基礎(chǔ)和上部蓋板上，起到壓緊搖擺體和提供復(fù)位力的作用。在搖擺體和基礎(chǔ)壁之間填以瀝青或散粒物，可為振動時提供阻尼。經(jīng)試驗證實：當(dāng)?shù)孛婕铀俣确颠_(dá)330cm/s2時，被隔震房屋的加速度反應(yīng)被降低到無隔震反應(yīng)的1/3左右。我國山西省的懸空寺，歷史上經(jīng)歷多次大地震而仍完整無損。分析認(rèn)為是其特有的支撐木柱起到了搖擺支座隔震的作用。搖擺隔震支座。在杯形基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)一個上下兩端有豎孔的雙圓筒搖擺體39不倒翁式（伊朗）隔震房屋。該房屋頂面半徑顯著大于底面半徑，能起提供復(fù)位力的作用。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件409.2耗能減震結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)中的某些部位設(shè)置消能裝置，通過消能裝置耗散或吸收地震能量，從而減小主體結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。1.耗能裝置（1）調(diào)頻質(zhì)量阻尼裝置—由質(zhì)量、彈性元件和阻尼器構(gòu)成的振動系統(tǒng)，將其安裝在結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)振動時引起該系統(tǒng)的共振，由此產(chǎn)生的慣性力反作用于結(jié)構(gòu)，起到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的作用。（2）調(diào)頻液體阻尼裝置—由具有一定形狀的盛液容器構(gòu)成，液體晃動時，液體對容器箱壁產(chǎn)生動壓力，同時液體晃動產(chǎn)生阻尼吸收一部分能量。9.2耗能減震結(jié)構(gòu)41隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件42隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件43Taylor公司的50,000磅（22.7噸）液體粘滯阻尼器Taylor公司的50,000磅（22.7噸）液體粘滯阻尼器44美國喬治亞州SidneyLanier橋美國喬治亞州SidneyLanier橋45斜拉橋拉索用阻尼器振動緩沖器金屬密封無摩擦阻尼器位移限位阻尼器斜拉橋拉索用阻尼器振動緩沖器金屬密封無摩擦阻尼器位移限位阻46隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件47

美國藍(lán)湖公司和建研院抗震所一起在1999年北京站抗震加固中采用了泰勒公司先進(jìn)的阻尼器。因場地的限制，北京站大廳無法用傳統(tǒng)的剪力墻抗震，經(jīng)設(shè)計，采用每個方向16個130噸（300kp）非線性液體粘滯阻尼器，阻尼器可以使原結(jié)構(gòu)的阻尼比從5%（一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）提高到了20%，從而把大震下的層向位移降低到彈性范圍內(nèi)。美國藍(lán)湖公司和建研院抗震所一起在1999年北京站抗震48粘彈性耗能裝置—由粘彈性材料和約束鋼板構(gòu)成，通過夾在鋼板之間的粘彈性材料發(fā)生剪切變形而耗散能量。（3）粘滯耗能裝置—由缸體、活塞、和液體構(gòu)成，活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運動，粘滯液體從一端流向另一端產(chǎn)生阻尼力，阻礙結(jié)構(gòu)的振動。1972年建成的110層紐約世貿(mào)大廈共安裝了1萬個粘彈性耗能裝置；西雅圖76層哥倫比亞大廈安裝粘彈性耗能裝置—由粘彈性材料和約束鋼板構(gòu)成，通過夾在鋼板之間49了260個粘彈性耗能裝置；1988年北京飯店和北京火車站在抗震加固中，分別采用了法國和美國生產(chǎn)的粘彈性耗能裝置。（4）摩擦耗能裝置—由摩擦元件構(gòu)成，這些元件相互滑動產(chǎn)生摩擦力，從而耗散結(jié)構(gòu)的部分振動能量。了260個粘彈性耗能裝置；1988年北京飯店和北京火50（5）金屬耗能支撐—由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機理是通過金屬元件的彈塑性變形來耗能。支撐交叉處通過鋼框或鋼環(huán)的塑性變形消耗地震能量在支撐桿或節(jié)點板上開長圓孔偏心支撐耦撐框架（5）金屬耗能支撐—由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機理是通51北京工人體育場北京工人體育場52北京工體共安裝200套粘滯流體阻尼器（2008年現(xiàn)代化改造）北京工體共安裝200套粘滯流體阻尼器（2008年現(xiàn)代化改造）53隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件54隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件55液壓型阻尼器液壓型阻尼器56隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件57

北京銀泰中心63層、249.9m高鋼結(jié)構(gòu)寫字樓高，73個粘滯阻尼器改善風(fēng)荷載下的舒適度；同時提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

北京銀泰中心63層、249.9m高鋼結(jié)構(gòu)寫字樓高，73個粘58墨西哥市長大樓：2003.1.21墨西哥發(fā)生7.6級地震，墨西哥大打面積強烈震動。2700座建筑倒塌，13000座建筑嚴(yán)重破壞，安裝了98個粘滯阻尼器的墨西哥市長大樓安然無恙。墨西哥市長大樓：2003.1.21墨西哥發(fā)生7.6級地震，墨59

積水潭醫(yī)院粘滯型阻尼器抗震加固工程。

積水潭醫(yī)院粘滯型阻尼器抗震加固工程。60液壓質(zhì)量控制裝置—由液壓缸、活塞、管路和質(zhì)量塊構(gòu)成，當(dāng)結(jié)構(gòu)由地面運動產(chǎn)生振動時，油缸的活塞推動管路中的液體，使液體和質(zhì)量隨之振動。結(jié)構(gòu)的一部分振動能量傳遞給了該系統(tǒng)。2.耗能減震原理結(jié)構(gòu)任意時刻的能量方程為：地震過程中輸入給結(jié)構(gòu)的能量結(jié)構(gòu)主體自身的耗能附加耗能構(gòu)件的耗能能量觀點：一定↑↓結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的降低動力學(xué)觀點：耗能裝置的作用，相當(dāng)于結(jié)構(gòu)的阻尼↑，必使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)↓液壓質(zhì)量控制裝置—由液壓缸、活塞、管路和質(zhì)量塊構(gòu)成，當(dāng)結(jié)構(gòu)由61在風(fēng)、小震作用下結(jié)構(gòu)中的耗能裝置應(yīng)具有較大的剛度，消耗地震能量，保證結(jié)構(gòu)的使用性能。在強震作用下，耗能裝置率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，大量消耗地震能量，減輕結(jié)構(gòu)震動。有試驗表明，耗能裝置可做到消耗地震總輸入能量的90%以上。9.3吸振減震1.吸振減震原理在建筑結(jié)構(gòu)上做一附加子結(jié)構(gòu)，地震作用時，地震能量轉(zhuǎn)移至附加子，主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)大大緩解。附加子系統(tǒng)TMD在風(fēng)、小震作用下結(jié)構(gòu)中的耗能裝置應(yīng)具有較大的剛度，消耗地震能62運動平衡方程：--主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量--阻尼系數(shù)--剛度--附加子結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度地震動含有多種頻率分量，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也必然是有阻尼系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)頻率接近或等于主結(jié)構(gòu)頻率時主結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)總是可以得到一定程度的降低運動平衡方程：--主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量--阻尼系數(shù)--剛度--附加子63R是主結(jié)構(gòu)的振動控制頻率參數(shù)當(dāng)R<1時，表示具有減震效果.大量理論分析結(jié)果表明：主結(jié)構(gòu)的阻尼比越小，吸振裝置的減震作用越大；質(zhì)量比增加，減震作用增大。調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）調(diào)頻質(zhì)量阻尼器是包括質(zhì)量系和彈簧、阻尼系的小型振動系統(tǒng)通過彈簧連接于主體結(jié)構(gòu)，可安裝在高聳結(jié)構(gòu)或高層建筑的頂部。R是主結(jié)構(gòu)的振動控制頻率參數(shù)大量理論分析結(jié)果表明：主結(jié)構(gòu)的阻64調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMassDamper，簡稱TMD)是目前高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)振動控制中應(yīng)用最早的結(jié)構(gòu)被動控制裝置之一。該系統(tǒng)是一個由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動控制的機理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵作用下產(chǎn)生振動時，帶動TMD系統(tǒng)一起振動，TMD系統(tǒng)相對運動產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個慣性力，使其對結(jié)構(gòu)的振動產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的目的。經(jīng)過學(xué)者們大量的研究，結(jié)果表明，調(diào)諧TMD系統(tǒng)的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時，TMD系統(tǒng)對此振型的振動反應(yīng)控制效果最佳。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMassDamper，簡稱65該系統(tǒng)是一個由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動控制的機理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵作用下產(chǎn)生振動時，帶動TMD系統(tǒng)一起振動，TMD系統(tǒng)相對運動產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個慣性力，使其對結(jié)構(gòu)的振動產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的目的。當(dāng)調(diào)諧TMD系統(tǒng)的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時，TMD系統(tǒng)對此振型的振動反應(yīng)控制效果最佳。該系統(tǒng)是一個由彈簧66例如，1976年建成的美國波士頓60層的JohnHancock大樓，在58層上安裝了兩個重300噸的TMD裝置。每個裝置由長、寬各為5.1m、高0.9m的鋼板箱中灌滿鉛組成，箱子可在90m長的鋼板上滑動。TMD的彈性恢復(fù)力由彈簧提供，阻尼由粘滯阻尼缸提供。近年來的研究表明，TMD比較適合于阻尼比較小的鋼結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)振控制，對于阻尼比較大的混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的振動控制尤其是地震反應(yīng)控制，效果往往不大明顯。例如，1976年建成的美國波士頓60層的JohnHanco67芝加哥凱悅酒店大樓共67層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大樓結(jié)構(gòu)相對較柔，為減少大樓側(cè)向加速度與滿足大樓振動及舒適度要求，設(shè)計及裝設(shè)調(diào)質(zhì)阻尼器（TMD）系統(tǒng)於大樓頂部。其自振頻率設(shè)計成與主體結(jié)構(gòu)的主要自振頻率接近，附加體系的振動反應(yīng)會非常強烈，對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個抵消外力作用的反向力，起到減輕主體結(jié)構(gòu)振動的作用。這時候，TMD就相當(dāng)于一個“吸振器”，將主體結(jié)構(gòu)的振動吸收到附加結(jié)構(gòu)上，以附加結(jié)構(gòu)的較大幅度的振動為代價，來消減結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)。芝加哥凱悅酒店大樓共67層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大樓結(jié)構(gòu)相對較柔68鄭州國際會展中心：為減少二樓舞廳的樓面震動，安裝了36套TMD減震系統(tǒng)以及144個小型粘滯阻尼器。鄭州國際會展中心：為減少二樓舞廳的樓面震動，安裝了36套TM69調(diào)諧液體阻尼器（TLD）將裝水的容器置于結(jié)構(gòu)物上，結(jié)構(gòu)振動時，水的振蕩也能形成一個調(diào)頻質(zhì)量阻尼器設(shè)計TLD時，應(yīng)盡量使水的振蕩周期接近結(jié)構(gòu)的固有周期。水的振蕩頻率公式為：水深水面波的波長調(diào)諧液體阻尼器（TLD）將裝水的容器置于結(jié)構(gòu)物上，結(jié)構(gòu)振動時70TLD也已應(yīng)用于多個實際工程中，比較著名的有安裝于日本橫濱市的馬林塔（105m高）和長崎航空港管制塔上的TLD裝置，經(jīng)觀測證實，確有減振效果。TLD也已應(yīng)用于多個實際工程中，比較著名的有安裝于日本橫濱市719.4結(jié)構(gòu)主動控制初步被動控制：不需外部能源主動控制：利用外部能源，在結(jié)構(gòu)受地震激勵而運動的過程中，實時施加控制力，以減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。半主動控制：利用很少的外部能源，適時改變結(jié)構(gòu)的動力特性，以減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。9.4結(jié)構(gòu)主動控制初步半主動控制：利用很少的外部能源，適時改72主動控制形式半主動控制體系主動控制形式半主動控制體系73隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件74香港匯豐銀行（懸掛隔震）美國南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）香港匯豐銀行（懸掛隔震）美國南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）75臺北101大廈安裝在92層的重達(dá)800噸的懸浮阻尼球，大震或強臺風(fēng)時，大圓球會吸收大樓的振動，再將能量傳遞、發(fā)散到下方的彈簧系統(tǒng)。臺北101大廈安裝在92層的重達(dá)800噸的懸浮阻尼球，大震或76隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件77北京地鐵地面樞紐站大面積平臺上隔震住宅樓北京地鐵地面樞紐站大面積平臺上隔震住宅樓78北京四惠東地鐵總站在平臺上幾十棟小高層負(fù)一層共計安裝300多套粘滯液體阻尼器北京四惠東地鐵總站在平臺上幾十棟小高層負(fù)一層共計安裝300多79

北京地鐵地面樞紐站RC平臺上隔震房屋大RC平臺（2000米x1500米）上建造48幢9層的隔震住宅樓隔震建筑面積480,000M2，目前世界最大隔震建筑。北京地鐵地面樞紐站大面積隔震住宅樓技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益：1）抗震安全度提高4倍2）平臺的地震反應(yīng)降為2/3，解決了已建平臺抗震性能不足的設(shè)計“瓶頸”3）住宅面積增加近10萬平方米（房屋從6層增加到9層）4）增創(chuàng)直接產(chǎn)值2.4億元北京地鐵地面樞紐站RC平臺上隔震房屋大RC平臺（2080樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。12月-2212月-22Thursday,December29,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。22:34:0622:34:0622:3412/29/202210:34:06PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2222:34:0622:34Dec-2229-Dec-22加強交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。22:34:0622:34:0622:34Thursday,December29,2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。12月-2212月-2222:34:0622:34:06December29,2022踏實肯干，努力奮斗。2022年12月29日10:34下午12月-2212月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。29十二月202210:34:06下午22:34:0612月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。十二月2210:34下午12月-2222:34December29,2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/12/2922:34:0622:34:0629December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。10:34:06下午10:34下午22:34:0612月-22專注今天，好好努力，剩下的交給時間。12月-2212月-2222:3422:34:0622:34:06Dec-22牢記安全之責(zé)，善謀安全之策，力務(wù)安全之實。2022/12/2922:34:06Thursday,December29,2022相信相信得力量。12月-222022/12/2922:34:0612月-22謝謝大家！樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。12月-2212月-2281隔震與耗能減震房屋設(shè)計簡介減輕地震災(zāi)害的途徑：“預(yù)”——地震預(yù)報“防”——抗震措施“控”——震動控制抗震設(shè)計思想的發(fā)展：剛性結(jié)構(gòu)——地震作用太大，結(jié)構(gòu)像碉堡，材料浪費嚴(yán)重柔性結(jié)構(gòu)——地震作用小，可避免共振，但結(jié)構(gòu)水平位移大，影響正常使用隔震與耗能減震房屋設(shè)計簡介82延性結(jié)構(gòu)——在保證一定強度的條件下，具備足夠的剛度、變形能力和耗能能力隔震結(jié)構(gòu)——通過隔震裝置將結(jié)構(gòu)和地震動隔開，從而減小震動消能減震結(jié)構(gòu)——通過采取一定的耗能裝置或附加子結(jié)構(gòu)，吸收或消耗地震傳給肢體結(jié)構(gòu)的能量，從而減輕結(jié)構(gòu)震動制振結(jié)構(gòu)——通過自動控制系統(tǒng)主動地給結(jié)構(gòu)施加控制力，改變結(jié)構(gòu)的振動特性，從而減小結(jié)構(gòu)震動延性結(jié)構(gòu)——在保證一定強度的條件下，具備足夠的剛度、變形能力83抗震結(jié)構(gòu)

利用結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的承載力和變形能力抵御地震作用，吸收地震能量立足于“抗”。隔震結(jié)構(gòu)在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置滑移層，阻止地震能量向上傳遞立足于“隔”。結(jié)構(gòu)減震控制根據(jù)是否需要外部能源輸入可分為被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制。被動控制——不需要外部能源輸入提供控制力，控制過程不依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和外界干擾信息的控制方法。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件84主動控制——需要外部能源輸人提供控制力，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)信息或外界干擾信息的控制方法。被動控制的常用手段：基礎(chǔ)隔震、耗能減震、吸振減震。目前，基礎(chǔ)隔震應(yīng)用與工程；減震、吸振處于研究、探索并部分應(yīng)用于工程實踐的時期。9.1基礎(chǔ)隔震1.基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)需具備以下四種特性：承載特性：具有足夠的豎向強度和剛度以支撐上部結(jié)構(gòu)的重量；隔震特性：具有足夠的水平初始剛度，在風(fēng)載和主動控制——需要外部能源輸人提供控制力，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)反85小震作用下，體系能保持在彈性范圍內(nèi)，滿足正常使用的要求，而中強地震時，其水平剛度較小，結(jié)構(gòu)為柔性隔震結(jié)構(gòu)體系；復(fù)位特性：地震后，上部結(jié)構(gòu)能回復(fù)到初始狀態(tài)，滿足正常的使用要求。耗能特性：隔震系統(tǒng)本身具有較大的阻尼，地震時能耗散足夠的能量，從而降低上部結(jié)構(gòu)所吸收的地震能量。2.早期隔震技術(shù)小震作用下，體系能保持在彈性范圍內(nèi)，滿足正常使用的要86隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件87基礎(chǔ)隔震概念最早是由日本學(xué)者河合浩藏于1881年提出的，認(rèn)為先在地基上縱橫交錯放置幾層圓木，圓木上做混凝土基礎(chǔ)，再在混凝土基礎(chǔ)上蓋房，以削弱地震傳遞的能量．1909年，美國的J.A.卡蘭特倫茨提出了另外一種隔震方案，即在基礎(chǔ)與上部建筑物之間鋪一層滑石或云母，這樣地震時建筑物會發(fā)生滑動，以達(dá)到隔離地震的目的．

1921年，美國工程師F．L．萊特在設(shè)計日本東京帝國飯店時，有意用密集的短樁穿過表層硬土，直接插到軟泥土層底部，利用軟泥土層作為隔震層．1923年關(guān)東大地震發(fā)生，附近同類建筑毀壞嚴(yán)重，但這個建筑卻保持完好．基礎(chǔ)隔震概念最早是由日本學(xué)者河合浩藏于1881年提出的，認(rèn)為881924年，日本的鬼頭健三郎提出了在建筑物的柱腳與基礎(chǔ)之間插入軸承的隔震方案．1927年，日本的中村太郎論述了加裝阻尼器吸能裝置，在隔震理論方面進(jìn)行了有益的探索．在這一階段，雖然有了清晰的隔震概念和一定的隔震理論基礎(chǔ)，但限于當(dāng)時的水平與條件，基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用未被很好地研究與開發(fā)．基礎(chǔ)隔震第一次用于舊房的加固改造是美國鹽湖城市政大樓

新西蘭于1981年建成的威廉克雷頓大樓，是世界上第一個采用鉛芯橡膠支承的結(jié)構(gòu)

1982年日本建成第一座現(xiàn)代隔震建筑,是一座兩層民宅。1924年，日本的鬼頭健三郎提出了在建筑物的柱腳與基礎(chǔ)之間插89洛杉磯南加州大學(xué)(USCUniversity)醫(yī)院經(jīng)受1994年1月17日美國加州北嶺6.7級地震，日本W(wǎng)est大廈1995年1月17日日本兵庫縣南部阪神7.2級地震中表現(xiàn)出良好的隔震性能，這使得隔震技術(shù)越來越為廣大的工程人員和社會所接受。世界上首座使用鉛芯橡膠支座的建筑是1981年在新西蘭建造的惠靈頓WilliamClayton大樓,這是一座四層高的鋼筋混凝土辦公樓,緊靠惠靈頓斷層。1985年,美國建成的加州圣丁司法事物中心是美國的第一座隔震建筑,也是世界上第一座采用高阻尼橡膠隔震支座的建筑。1986年在西昌市建成一幢采用石墨砂漿層隔震的建筑洛杉磯南加州大學(xué)(USCUniversity)醫(yī)院經(jīng)受199901995年在新疆獨山子建成一幢采用聚四氟乙烯滑移板隔震的房屋。1993年在汕頭建成第一幢疊層橡膠墊隔震房屋，已經(jīng)受7.3級臺灣海峽地震考驗1994年在安陽建成無黏結(jié)疊層橡膠墊隔震房屋。目前隔震技術(shù)的應(yīng)用程度在日本等國家，已經(jīng)成為建筑的主導(dǎo)；我國將在2008年（在應(yīng)用面積上）首次超過日本。

1995年在新疆獨山子建成一幢采用聚四氟乙烯滑移板隔震的房91日本東京帝國飯店日本東京帝國飯店92汕頭市陵海路38號，世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓房子與地面中間，有一條比手指寬的縫隙

隔震樓的樓梯都是懸空的，避免與地面發(fā)生直接接觸汕頭市陵海路38號，世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓房子與地面93沈陽在1996年就建成了國際上第一座采用滑移減震技術(shù)的建筑，現(xiàn)在是遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院的一座住宅樓，這座看似普通的磚混結(jié)構(gòu)樓可以抵抗破壞力高達(dá)10度烈度的強烈地震而不倒。

沈陽在1996年就建成了國際上第一座采用滑移減震技術(shù)的建筑，94J.A.Calantarients提出的隔震結(jié)構(gòu)下圖是J.A.Calantarients于1909年提出的隔震結(jié)構(gòu)(Base-isolatedbuilding)方案。這種隔震結(jié)構(gòu)在建筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間用滑石層隔開，地震時建筑物可以滑動。中村太郎的隔震結(jié)構(gòu)上圖是中村太郎于1927年提出的隔震結(jié)構(gòu)方案。J.A.Calantarients提出的隔震結(jié)構(gòu)95在這種隔震系統(tǒng)中已使用阻尼泵來耗散地震動的能量，并且在該建筑地下層柱的上下端采用鉸接構(gòu)造，建筑物可以水平自由移動。柔性層隔震結(jié)構(gòu)柔性層結(jié)構(gòu)隔震概念由Martel在1929年提出，由Green(1935年)和Jacobasen(1938年)進(jìn)一步加以研究與完善；下圖是真島健三郎于1934年的柔性層結(jié)構(gòu)。地震時，柔性層進(jìn)入塑性，結(jié)構(gòu)的剛度變小，結(jié)構(gòu)的基本周期延長，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)所受的地震作用減小。在這種隔震系統(tǒng)中已使用阻尼泵來耗散地震動的能量，并且96滾動支撐類隔震系統(tǒng)為克服柔性層結(jié)構(gòu)所帶來的缺陷，科學(xué)家們相繼提出了多種滾動支撐類隔震系統(tǒng)，工作元件有球形和橢圓形等多種，但由于其隔震是有向性的，而地震是具有無向性，這些類型的隔震系統(tǒng)均未能推廣應(yīng)用。滾動支撐類隔震系統(tǒng)973.最新隔震技術(shù)（1）隔震橡膠支座(Thelaminatedrubberbearing)隔震系統(tǒng)。3.最新隔震技術(shù)98隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件99隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件100應(yīng)用實例1994年1月17日，美國圣菲爾南多發(fā)生洛杉磯地震，震級M=6.7，死亡56人，傷7300人，損失很大。震中附近有兩座醫(yī)院，一座為隔震結(jié)構(gòu)，另一座為抗震結(jié)構(gòu)。中南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）橄欖景醫(yī)院（抗震結(jié)構(gòu)）應(yīng)用實例中南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）橄欖景醫(yī)院（抗震結(jié)構(gòu)）101南加州大學(xué)醫(yī)院(TheUniversityofSouthernCaliforniaTeachingHospital)是橡膠支座隔震系統(tǒng)，這棟八層醫(yī)院基礎(chǔ)加速度為0.49g，而頂層加速度只有0.21g,加速度折減系數(shù)為1.8。而抗震結(jié)構(gòu)橄欖景醫(yī)院(TheOliveViewHospital)的底層加速度為0.82g，而頂層加速度為2.31g,加速度放大系數(shù)為2.8，由此可見橡膠支座隔震系統(tǒng)的優(yōu)越性。南加州大學(xué)醫(yī)院(TheUniversityofSout102中南加州大學(xué)醫(yī)院地下一層，地上7層，建筑面積：33000平方米；占地：4100平米；最高高度：36。0m；鉛芯多層橡膠隔震器68個，多層橡膠隔震器81個。中南加州大學(xué)醫(yī)院地下一層，地上7層，建筑面積：33000平方103中南加州大學(xué)醫(yī)院在這次地震及其其后的余震中，6-8英尺高的花瓶等沒有一個掉下來，建筑物內(nèi)的各種機器等均未損壞，醫(yī)院功能得到維持，成為防災(zāi)中心，起到十分重要的作用。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件104橄欖景醫(yī)院在1971年圣費爾南多地震中受到較大損害，10年后重建，并增加了抗震強度。在此次地震中，剪力墻產(chǎn)生剪切裂縫，設(shè)備機器、醫(yī)療機械及家具等翻倒，病歷等資料掉下、散亂。而且水管破裂，各層浸水，建筑物不能使用，完全喪失了醫(yī)院的功能。一九九四年九月十六日，臺灣海峽發(fā)生了7.3級地震，震源距離汕頭市約200公里，汕頭市烈度為6度，各類房屋搖晃厲害，居民驚惶失措，水桶里橄欖景醫(yī)院在1971年105隴南郵政職工住宅樓（8°區(qū)，基礎(chǔ)隔震，未破壞）隴南郵政職工住宅樓（8°區(qū)，基礎(chǔ)隔震，未破壞）106隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件107隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件108伊斯坦布爾國際機場防震候機樓伊斯坦布爾國際機場防震候機樓109伊斯坦布爾國際機場防震候機樓伊斯坦布爾國際機場防震候機樓110的水濺出了1/3左右……而陵海路隔震樓上的人并沒有感到晃動，聽到毗鄰樓房和鄰街喧鬧聲后下樓才知道發(fā)生了地震。（2）隔震橡膠支座包括天然夾層橡膠支座、鉛芯橡膠支座，高阻尼橡膠支座等。天然夾層隔震橡膠支座天然夾層橡膠支座構(gòu)造如圖所示。天然夾層橡膠支座具有較大的豎向剛度，承受建筑物的重量時豎向變形小，而水平剛度較小，且線性性能好。由于天然夾層橡膠支座的阻尼很小，不具備足夠的耗能能力，所以在結(jié)構(gòu)使用中一般同其它阻尼器或耗能設(shè)備聯(lián)合使用。的水濺出了1/3左右……而陵海路隔震樓上的人并沒有感111鉛芯隔震橡膠支座鉛芯橡膠支座構(gòu)造如圖所示。因為鉛芯橡膠支座不但具有較理想的豎向剛度，而且本身具有消耗地震能量的能力，故鉛芯橡膠支座在結(jié)構(gòu)使用中受到廣泛歡迎。疊層橡膠支座中間鉆孔灌入鋁芯提高支座大變形時的吸能能力橡膠片鋼板鉛芯隔震橡膠支座疊層橡膠支座中橡膠片鋼板112隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件113世界上第一棟采用鉛芯橡膠支座隔震的建筑(TheWilliamClaytonBuilding,NewZealand)和世界上使用鉛芯橡膠支座中基底面積最大的建筑(日本)。世界上第一棟采用鉛芯橡膠支座隔震的建筑(TheWillia114日本1997年度評定的隔震建筑中，采用鉛芯橡膠支座隔震房屋占總數(shù)的40%，美國在1985年以后興建的隔震房屋中，完全或部分采用鉛芯橡膠支座的隔震房屋占總數(shù)的60.7%，我國在已建成的隔震房屋中，完全或部分采用鉛芯橡膠支座的隔震房屋占總數(shù)的60%。4.隔震原理基礎(chǔ)上部部分隔震層隔開限制地震動向結(jié)構(gòu)物的傳遞固結(jié)于地基中的基礎(chǔ)日本1997年度評定的隔震建筑中，采用鉛芯橡膠支座隔震房屋占115從圖中可以看出，對建筑物地震反應(yīng)有重要影響的主要因素有兩個：一是結(jié)構(gòu)的周期，一是阻尼比．普通非隔震中低層建筑物的剛度大、周期短，其基ABCABC從圖中可以看出，對建筑物地震反應(yīng)有重要影響的主要因素有兩個：116本周期正好在地震輸入能量最大的頻段上．因此相應(yīng)的加速度反應(yīng)比地面運動放大得多，而位移反應(yīng)卻較小，如圖中A點所示．如果延長建筑物的周期，而保持阻尼不變，則加速度反應(yīng)被大大降低，但位移反應(yīng)卻有所增加，如圖中B點所示．如果繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)的阻尼，加速度反應(yīng)則繼續(xù)減弱，且位移反應(yīng)也得到明顯降低，如圖中C點．這就是說，通過延長結(jié)構(gòu)的周期并給予較大的阻尼，就可使結(jié)構(gòu)上的加速度反應(yīng)大大降低．同時，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的較大位移可由上部結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)頂部之間設(shè)置的隔震層來提供，而不由上部結(jié)構(gòu)自身的相對位移來承擔(dān)．這樣，上部結(jié)構(gòu)在地震過程中就會發(fā)生接近平移的運動，大大提高了上部結(jié)構(gòu)的安全度．

本周期正好在地震輸入能量最大的頻段上．因此相應(yīng)的加速117基底隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意:在滿足必要的豎向承載力的前提下，隔震裝置的水平剛度應(yīng)盡可能小，以使結(jié)構(gòu)周期盡可能遠(yuǎn)離地震動的卓越周期范圍。保證隔震結(jié)構(gòu)在強風(fēng)作用下不致有太大的位移。通常要求在隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)底部安裝風(fēng)穩(wěn)定裝置或用阻尼器與隔震裝置聯(lián)合構(gòu)成基底隔震系統(tǒng)。5.其他隔震裝置滾珠隔震裝置基底隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意:118

已用于墨西哥城內(nèi)一座五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的學(xué)校建筑中，該裝置是在一個直徑為50cm的高光潔度的圓鋼盤內(nèi)，安放400個直徑為0.97cm的鋼珠。鋼珠用鋼箍圈住，不致散落，上面再覆蓋鋼盤。安放在房屋底層柱腳和地下室柱頂之間。為保證不在風(fēng)載下產(chǎn)生過大的水平位移，在地下室采用了交叉鋼拉桿風(fēng)穩(wěn)定裝置。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件119搖擺隔震支座。在杯形基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)一個上下兩端有豎孔的雙圓筒搖擺體。豎孔內(nèi)穿預(yù)應(yīng)力鋼絲束并錨固在基礎(chǔ)和上部蓋板上，起到壓緊搖擺體和提供復(fù)位力的作用。在搖擺體和基礎(chǔ)壁之間填以瀝青或散粒物，可為振動時提供阻尼。經(jīng)試驗證實：當(dāng)?shù)孛婕铀俣确颠_(dá)330cm/s2時，被隔震房屋的加速度反應(yīng)被降低到無隔震反應(yīng)的1/3左右。我國山西省的懸空寺，歷史上經(jīng)歷多次大地震而仍完整無損。分析認(rèn)為是其特有的支撐木柱起到了搖擺支座隔震的作用。搖擺隔震支座。在杯形基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)一個上下兩端有豎孔的雙圓筒搖擺體120不倒翁式（伊朗）隔震房屋。該房屋頂面半徑顯著大于底面半徑，能起提供復(fù)位力的作用。隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件1219.2耗能減震結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)中的某些部位設(shè)置消能裝置，通過消能裝置耗散或吸收地震能量，從而減小主體結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。1.耗能裝置（1）調(diào)頻質(zhì)量阻尼裝置—由質(zhì)量、彈性元件和阻尼器構(gòu)成的振動系統(tǒng)，將其安裝在結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)振動時引起該系統(tǒng)的共振，由此產(chǎn)生的慣性力反作用于結(jié)構(gòu)，起到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的作用。（2）調(diào)頻液體阻尼裝置—由具有一定形狀的盛液容器構(gòu)成，液體晃動時，液體對容器箱壁產(chǎn)生動壓力，同時液體晃動產(chǎn)生阻尼吸收一部分能量。9.2耗能減震結(jié)構(gòu)122隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件123隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件124Taylor公司的50,000磅（22.7噸）液體粘滯阻尼器Taylor公司的50,000磅（22.7噸）液體粘滯阻尼器125美國喬治亞州SidneyLanier橋美國喬治亞州SidneyLanier橋126斜拉橋拉索用阻尼器振動緩沖器金屬密封無摩擦阻尼器位移限位阻尼器斜拉橋拉索用阻尼器振動緩沖器金屬密封無摩擦阻尼器位移限位阻127隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件128

美國藍(lán)湖公司和建研院抗震所一起在1999年北京站抗震加固中采用了泰勒公司先進(jìn)的阻尼器。因場地的限制，北京站大廳無法用傳統(tǒng)的剪力墻抗震，經(jīng)設(shè)計，采用每個方向16個130噸（300kp）非線性液體粘滯阻尼器，阻尼器可以使原結(jié)構(gòu)的阻尼比從5%（一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）提高到了20%，從而把大震下的層向位移降低到彈性范圍內(nèi)。美國藍(lán)湖公司和建研院抗震所一起在1999年北京站抗震129粘彈性耗能裝置—由粘彈性材料和約束鋼板構(gòu)成，通過夾在鋼板之間的粘彈性材料發(fā)生剪切變形而耗散能量。（3）粘滯耗能裝置—由缸體、活塞、和液體構(gòu)成，活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運動，粘滯液體從一端流向另一端產(chǎn)生阻尼力，阻礙結(jié)構(gòu)的振動。1972年建成的110層紐約世貿(mào)大廈共安裝了1萬個粘彈性耗能裝置；西雅圖76層哥倫比亞大廈安裝粘彈性耗能裝置—由粘彈性材料和約束鋼板構(gòu)成，通過夾在鋼板之間130了260個粘彈性耗能裝置；1988年北京飯店和北京火車站在抗震加固中，分別采用了法國和美國生產(chǎn)的粘彈性耗能裝置。（4）摩擦耗能裝置—由摩擦元件構(gòu)成，這些元件相互滑動產(chǎn)生摩擦力，從而耗散結(jié)構(gòu)的部分振動能量。了260個粘彈性耗能裝置；1988年北京飯店和北京火131（5）金屬耗能支撐—由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機理是通過金屬元件的彈塑性變形來耗能。支撐交叉處通過鋼框或鋼環(huán)的塑性變形消耗地震能量在支撐桿或節(jié)點板上開長圓孔偏心支撐耦撐框架（5）金屬耗能支撐—由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機理是通132北京工人體育場北京工人體育場133北京工體共安裝200套粘滯流體阻尼器（2008年現(xiàn)代化改造）北京工體共安裝200套粘滯流體阻尼器（2008年現(xiàn)代化改造）134隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件135隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件136液壓型阻尼器液壓型阻尼器137隔震與耗能減震房屋設(shè)計課件138

北京銀泰中心63層、249.9m高鋼結(jié)構(gòu)寫字樓高，73個粘滯阻尼器改善風(fēng)荷載下的舒適度；同時提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

北京銀泰中心63層、249.9m高鋼結(jié)構(gòu)寫字樓高，73個粘139墨西哥市長大樓：2003.1.21墨西哥發(fā)生7.6級地震，墨西哥大打面積強烈震動。2700座建筑倒塌，13000座建筑嚴(yán)重破壞，安裝了98個粘滯阻尼器的墨西哥市長大樓安然無恙。墨西哥市長大樓：2003.1.21墨西哥發(fā)生7.6級地震，墨140

積水潭醫(yī)院粘滯型阻尼器抗震加固工程。

積水潭醫(yī)院粘滯型阻尼器抗震加固工程。141液壓質(zhì)量控制裝置—由液壓缸、活塞、管路和質(zhì)量塊構(gòu)成，當(dāng)結(jié)構(gòu)由地面運動產(chǎn)生振動時，油缸的活塞推動管路中的液體，使液體和質(zhì)量隨之振動。結(jié)構(gòu)的一部分振動能量傳遞給了該系統(tǒng)。2.耗能減震原理結(jié)構(gòu)任意時刻的能量方程為：地震過程中輸入給結(jié)構(gòu)的能量結(jié)構(gòu)主體自身的耗能附加耗能構(gòu)件的耗能能量觀點：一定↑↓結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的降低動力學(xué)觀點：耗能裝置的作用，相當(dāng)于結(jié)構(gòu)的阻尼↑，必使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)↓液壓質(zhì)量控制裝置—由液壓缸、活塞、管路和質(zhì)量塊構(gòu)成，當(dāng)結(jié)構(gòu)由142在風(fēng)、小震作用下結(jié)構(gòu)中的耗能裝置應(yīng)具有較大的剛度，消耗地震能量，保證結(jié)構(gòu)的使用性能。在強震作用下，耗能裝置率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，大量消耗地震能量，減輕結(jié)構(gòu)震動。有試驗表明，耗能裝置可做到消耗地震總輸入能量的90%以上。9.3吸振減震1.吸振減震原理在建筑結(jié)構(gòu)上做一附加子結(jié)構(gòu)，地震作用時，地震能量轉(zhuǎn)移至附加子，主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)大大緩解。附加子系統(tǒng)TMD在風(fēng)、小震作用下結(jié)構(gòu)中的耗能裝置應(yīng)具有較大的剛度，消耗地震能143運動平衡方程：--主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量--阻尼系數(shù)--剛度--附加子結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度地震動含有多種頻率分量，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也必然是有阻尼系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)頻率接近或等于主結(jié)構(gòu)頻率時主結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)總是可以得到一定程度的降低運動平衡方程：--主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量--阻尼系數(shù)--剛度--附加子144R是主結(jié)構(gòu)的振動控制頻率參數(shù)當(dāng)R<1時，表示具有減震效果.大量理論分析結(jié)果表明：主結(jié)構(gòu)的阻尼比越小，吸振裝置的減震作用越大；質(zhì)量比增加，減震作用增大。調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）調(diào)頻質(zhì)量阻尼器是包括質(zhì)量系和彈簧、阻尼系的小型振動系統(tǒng)通過彈簧連接于主體結(jié)構(gòu)，可安裝在高聳結(jié)構(gòu)或高層建筑的頂部。R是主結(jié)構(gòu)的振動控制頻率參數(shù)大量理論分析結(jié)果表明：主結(jié)構(gòu)的阻145調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMassDamper，簡稱TMD)是目前高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)振動控制中應(yīng)用最早的結(jié)構(gòu)被動控制裝置之一。該系統(tǒng)是一個由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動控制的機理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵作用下產(chǎn)生振動時，帶動TMD系統(tǒng)一起振動，TMD系統(tǒng)相對運動產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個慣性力，使其對結(jié)構(gòu)的振動產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的目的。經(jīng)過學(xué)者們大量的研究，結(jié)果表明，調(diào)諧TMD系統(tǒng)的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時，TMD系統(tǒng)對此振型的振動反應(yīng)控制效果最佳。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMassDamper，簡稱146該系統(tǒng)是一個由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動控制的機理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵作用下產(chǎn)生振動時，帶動TMD系統(tǒng)一起振動，TMD系統(tǒng)相對運動產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個慣性力，使其對結(jié)構(gòu)的振動產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)的目的。當(dāng)調(diào)諧TMD系統(tǒng)的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時，TMD系統(tǒng)對此振型的振動反應(yīng)控制效果最佳。該系統(tǒng)是一個由彈簧147例如，1976年建成的美國波士頓60層的JohnHancock大樓，在58層上安裝了兩個重300噸的TMD裝置。每個裝置由長、寬各為5.1m、高0.9m的鋼板箱中灌滿鉛組成，箱子可在90m長的鋼板上滑動。TMD的彈性恢復(fù)力由彈簧提供，阻尼由粘滯阻尼缸提供。近年來的研究表明，TMD比較適合于阻尼比較小的鋼結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)振