隔震及耗能減震

第九章隔震及耗能減震主要內(nèi)容●隔震原理及隔震部件●隔震設(shè)計(jì)要點(diǎn)●隔震設(shè)計(jì)實(shí)例●耗能減震原理及耗能減震部件●耗能減震設(shè)計(jì)要點(diǎn)教學(xué)要求一.隔震原理及隔震部件1.隔震原理一方面通過延長結(jié)構(gòu)自振周期減小結(jié)構(gòu)的水平地震作用，另一方面通過設(shè)置阻尼器耗散地震能。隔震一般可使結(jié)構(gòu)的水平地震加速度反應(yīng)降低60%左右。非隔震房屋隔震房屋2.隔震部件①關(guān)于疊合橡膠的應(yīng)用研究20世紀(jì)50年代后期，歐洲橋梁支承和建筑物的防震支承開始廣泛采用疊合橡膠，建筑物中最早的例子是1966年修建英國的阿爾貝尼法院AlbanyCourt，其使用目的是為了防止地鐵振動(dòng)對建筑物的影響。英國Albany民法院而疊合橡膠真正作為實(shí)用的隔震結(jié)構(gòu)的思想大致始于1970年初的法國。此后，法國、新西南、美國等國家大致在同一時(shí)期，對隔震支承的疊合橡膠進(jìn)行了大量的性能實(shí)驗(yàn)研究﹙力學(xué)、耐久性、耐火﹚，并于70年代后期開始在實(shí)際建筑物中使用。我國的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)90年代后期，并分別在新疆、四川西昌等高烈度區(qū)設(shè)計(jì)建造了一批試驗(yàn)研究性隔震建筑，并于2002年1月1日頒布施行的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范才增加了隔震和消能減震的內(nèi)容。②疊層橡膠支座部件由橡膠薄片與鋼筋板交互疊合在一起經(jīng)加硫高溫高壓工藝加工而成，特點(diǎn)為水平剛度小，豎向垂直抗壓強(qiáng)度剛度大。疊層橡膠支座豎向剛度遠(yuǎn)大于沒有夾層鋼板的橡膠支座的原因，是因?yàn)殇摪鍖ο鹉z層橫向變形的約束作用，另外，由于橡膠層與鋼板面緊密結(jié)合，疊層橡膠支座還能承受一定的拉力作用。為了比較不同截截面形狀支座鋼鋼板對橡膠層的的橫向變形作用用大小，定義：：由此可知相同的的承壓面積，園園形截面比矩形形截面的形狀系系數(shù)高11.3%，且園形截截面水平力作用用與方向無關(guān)。。所以，工程上上常常采用園形形截面的疊層橡橡膠支座。二.隔震設(shè)計(jì)計(jì)要點(diǎn)1.適用范圍圍：①有特殊使用功功能要求的建筑筑；②8、9度區(qū)建建筑；③投資方愿意接接受其造價(jià)的建建筑；④多層建筑。2.對建筑的的要求①結(jié)構(gòu)體型基本本規(guī)則﹙復(fù)雜體體型宜作模型試試驗(yàn)﹚；②滿足足底部部剪力力法的的適用用條件件，且且基本本周期期T<1.0s；；③場地宜宜為ⅠⅠ、ⅡⅡ、ⅢⅢ類，，基礎(chǔ)礎(chǔ)應(yīng)為為穩(wěn)定定性好好的類類型；；④非地地震作作用的的水平平荷載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值產(chǎn)產(chǎn)生的的總水水平力力不宜宜超過結(jié)結(jié)構(gòu)總總重力力的10%；3.隔隔震震層的的設(shè)置置要求求①隔震震層由由隔震震支座座、阻阻尼裝裝置及及抗風(fēng)風(fēng)裝置置組成成，宜宜設(shè)置在在結(jié)構(gòu)構(gòu)第一一層以以下部部位；；②隔震震裝置置的布布置位位置宜宜與上上部結(jié)結(jié)構(gòu)豎豎向受受力構(gòu)構(gòu)件相相對應(yīng)，并隔震層剛剛度中心宜與上部部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心心重合；③同一房屋當(dāng)采用用多種規(guī)格的隔震震支座時(shí)，應(yīng)注意意充分發(fā)揮每一種支座座的承載力和水平平變形能力；④同一支承處布置置多個(gè)隔震支座時(shí)時(shí)，其凈距應(yīng)滿足足便于安裝、檢查、更更換的要求；⑤抗風(fēng)裝宜對稱、、分散地布置在建建筑的周邊或周邊邊附近；⑥疊層橡膠支座的的豎向承力能力限限值要求詳下表，，耐久性和設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)應(yīng)由試驗(yàn)確定。4.隔震結(jié)構(gòu)抗抗震計(jì)算①計(jì)算模型②地震作用計(jì)算ⅰ.方法：底部部剪力法、時(shí)程分分析法ⅱ.水平向減震震系數(shù)■一般情況的結(jié)構(gòu)構(gòu)用時(shí)程分析法分別別按隔震與不隔震震計(jì)算結(jié)構(gòu)各層剪剪力，然后確定出出最大樓層剪力比比值，按下表確定定水平向減震系數(shù)數(shù)，且不宜<0.25?！龆鄬悠鲶w結(jié)構(gòu)可按下式確定水平平向減震系數(shù)■與砌體結(jié)構(gòu)周期期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)可按下式確定水平平向減震系數(shù)多遇地震震驗(yàn)算時(shí)時(shí)，宜采采用水平平加載頻頻率為0.3Hz且隔震支支座剪切切變形為為50%的水平平剛度和和等效粘粘滯阻尼尼比。罕罕遇地震震驗(yàn)算時(shí)時(shí)，直徑徑小于600mm的隔震支支座宜采采用水平平加載頻頻率為0.1Hz且隔震支支座剪切切變形為為250%的水水平剛度度和等效效粘滯阻阻尼比，，直徑不不小于600mm的隔震支支座宜采采用水平平加載頻頻率為0.2Hz且隔震支支座剪切切變形為為100%的水水平剛度度和等效效粘滯阻阻尼比。。ⅲ.水水平地震震作用■水平地地震作用用沿高度度可采用用矩形分分布上部結(jié)構(gòu)構(gòu)層數(shù)據(jù)此可以以突破設(shè)設(shè)防烈度度對層數(shù)數(shù)和高度度的限值值■豎向地地震作用用據(jù)規(guī)范規(guī)規(guī)定，9度時(shí)和和8度且且=0.25時(shí)，，隔震層層以上結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)進(jìn)行豎向向地震作作用計(jì)算算，8度度且≤0.5時(shí)，宜宜進(jìn)行豎豎向地震震作用計(jì)計(jì)算。ⅳ.抗抗震驗(yàn)算算1)上部部結(jié)構(gòu)詳詳?shù)谖逦?、六章?)隔震震支座應(yīng)按罕遇遇地震作作用驗(yàn)算算，且應(yīng)應(yīng)考慮扭扭轉(zhuǎn)影響響直徑高度三.隔隔震設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)例1.中國國中國建筑筑科學(xué)研研究院與與西昌建建筑設(shè)計(jì)計(jì)院合作作設(shè)計(jì)的的試驗(yàn)性性隔震磚磚砌體建建筑。西西昌地震震設(shè)防烈烈度9度度，限值值層數(shù)和和高度為為四層12m，而隔震設(shè)計(jì)后后達(dá)到了與7度區(qū)的6層層的高度。2.日本日本高技術(shù)研研究和發(fā)展中中心東南部外觀北部外觀地下層狀況地下層隔震裝裝置隔震裝置簡圖圖鋼棒式減震器大約5Hz茨城縣西南部地震觀測的有有代表性例子子地基與屋項(xiàng)加加速度反應(yīng)比比較未作隔震設(shè)計(jì)的相鄰建建筑屋頂加速速度反應(yīng)四.耗能減