建筑安全減災(zāi)設(shè)計(jì)新技術(shù)(以抗震為例)

建筑安全減災(zāi)設(shè)計(jì)新技術(shù)(以抗震為例)第一頁，共43頁。結(jié)構(gòu)抗震新技術(shù)隔震耗能減震結(jié)構(gòu)與智能控制2第二頁，共43頁。

剛?cè)嶂疇?zhēng)

消耗戰(zhàn)-----主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)損傷

防御戰(zhàn)----用耗能部件保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免受損傷

招安----地震能量的存儲(chǔ)和應(yīng)用提高結(jié)構(gòu)抗震安全策略思想的發(fā)展3第三頁，共43頁。一、隔震第四頁，共43頁。一、什么是工程隔震保護(hù)在工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，設(shè)置一種特殊裝置——隔震層把結(jié)構(gòu)物和地面分開，隔離地震能量向工程結(jié)構(gòu)傳遞，減輕地震災(zāi)害。這就是工程隔震保護(hù)。基礎(chǔ)地震波工程結(jié)構(gòu)特殊裝置地面P1445第五頁，共43頁。傳統(tǒng)房屋地震時(shí)激烈晃動(dòng)房屋加速度放大

100%250%梁柱裂,內(nèi)部裝飾,設(shè)備破壞

隔震房屋地震時(shí)緩慢平動(dòng)(長(zhǎng)周期)房屋加速度減少

100%40%結(jié)構(gòu)彈性(變形集中在柔軟支座)保護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝飾,設(shè)備隔震/不隔震=1/6第六頁，共43頁。有基底隔震Withbaseisolation無基底隔震Withoutbaseisolation

隔震器baseisolation房屋Building

基礎(chǔ)Found-ation7第七頁，共43頁。二、隔震保護(hù)原理8第八頁，共43頁。震源釋放出的大量能量，以地震波為載體進(jìn)行傳播，遇到不隔震的工程結(jié)構(gòu)則直接輸入到結(jié)構(gòu)中去。不隔震結(jié)構(gòu)地震能量流動(dòng)震源第九頁，共43頁。

隔離了地震能量向結(jié)構(gòu)的輸入震源隔震結(jié)構(gòu)地震能量流動(dòng)第十頁，共43頁。11第十一頁，共43頁。用反應(yīng)譜驗(yàn)證了能量流理論

“隔震”可將結(jié)構(gòu)周期延長(zhǎng)2倍以上。從反應(yīng)譜知，周期延長(zhǎng)，地震影響系數(shù)減小。

加速度反應(yīng)譜（地震影響系數(shù)）周期12第十二頁，共43頁。阻尼器+橡膠隔震支座隔震層由隔震支座、阻尼器等組成三、隔震層——隔離工程結(jié)構(gòu)和地面的特殊裝置13第十三頁，共43頁。多種隔震型式:（1）基底隔震（有地下室）

（2）首層隔震（無地下室）（3）層間隔震（豎向不規(guī)則）14第十四頁，共43頁。隔震支座的作用支承工程結(jié)構(gòu)重量，隔離地震能量向結(jié)構(gòu)輸入。15第十五頁，共43頁。保護(hù)膠鉛芯鋼-橡膠復(fù)合材料體一層鋼板一層橡膠相間疊合橡膠隔震支座組成16第十六頁，共43頁。橡膠隔震支座性能有較大的豎向剛度有較小的水平剛度能產(chǎn)生較大的水平位移阻尼較小17第十七頁，共43頁。安陽糧油綜合樓（1994年）國內(nèi)第一幢現(xiàn)代隔震房屋18第十八頁，共43頁。關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化之一我國第一個(gè)建筑“隔震與消能減震”設(shè)計(jì)的國家標(biāo)準(zhǔn)

主持編制了國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第12章“隔震與消能減震房屋”

19第十九頁，共43頁。我國第一個(gè)《建筑隔震橡膠支座》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化之二產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化主持編制了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“建筑隔震橡膠支座”20第二十頁，共43頁。三里河辦公樓隔震分析該項(xiàng)目產(chǎn)品應(yīng)用：GZP600-800281個(gè)GZY600-800129個(gè)21第二十一頁，共43頁。隔震支座布置22第二十二頁，共43頁。第二十三頁，共43頁。廣州地鐵第二十四頁，共43頁。八王墳地鐵大平臺(tái)隔震樓第二十五頁，共43頁。徐州鳳凰山康居小區(qū)地下室南京鐵匠營小區(qū)第二十六頁，共43頁。廣州科學(xué)中心

云南省抗震防災(zāi)中心第二十七頁，共43頁。隔震用于公共建筑第二十八頁，共43頁。烏魯木齊建材工業(yè)設(shè)計(jì)院岳陽華興電子設(shè)備廠第二十九頁，共43頁。昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓，1800多個(gè)隔震支座第三十頁，共43頁。四、隔震保護(hù)的優(yōu)越性

1減災(zāi)效果好，地震作用可減少80%；

2結(jié)構(gòu)變形很小，不僅可保護(hù)結(jié)構(gòu)自身的安全，不損壞工程內(nèi)部設(shè)備，還可保護(hù)信息系統(tǒng)、有毒物品、珍貴文物的安全；

3基本不中斷人的正常生活與服務(wù)，因而保證地震發(fā)生時(shí)，指揮、通訊、消防等部門和工程控制中心正常運(yùn)行。31第三十一頁，共43頁。五、隔震保護(hù)經(jīng)受了地震考驗(yàn)32第三十二頁，共43頁。南加洲大學(xué)醫(yī)院是世界上第一個(gè)隔震醫(yī)院，采用的是鉛芯橡膠墊。第三十三頁，共43頁。隔震與非隔震建筑地震災(zāi)害對(duì)比USC大學(xué)醫(yī)院（隔震）1室內(nèi)花瓶沒有傾倒。2各種設(shè)施未被損壞。3醫(yī)院能正常作。4震后無須恢復(fù)，醫(yī)院工作正常。OliveView醫(yī)院（不隔震）1抗震墻開裂。2設(shè)施落地、醫(yī)療儀器、家具翻倒，病歷飛散、水管斷裂，整個(gè)大樓浸水。3建筑物完全喪失功能，不能使用。4震后經(jīng)20天維修恢復(fù)后，正常工作。34第三十四頁，共43頁。咸陽西北國棉一廠家屬區(qū)有二幢隔震樓。1998年陜西涇陽4.8級(jí)地震時(shí)，家屬區(qū)其他房屋的住戶均從樓內(nèi)跑至樓下空地。唯這兩棟隔震樓內(nèi)住戶沒有震感，無一人往室外跑，其中一戶正在裝修，亦正常進(jìn)行。丹東隔震房屋在1999年遼陽地震中無震感，而不隔震房屋震感強(qiáng)烈。類似情況在云南、汕頭等地也已出現(xiàn)。中國隔震房屋的表現(xiàn)35第三十五頁，共43頁。麗江地震驗(yàn)證（1996年）第三十六頁，共43頁。汶川地震后武都縣隔震房屋表現(xiàn)良好甘肅武都縣(地面加速度0.17g)3棟砌體結(jié)構(gòu)6層隔震房屋:隔震房屋：振動(dòng)緩慢屋中家具、花瓶等完好墻體無裂縫37第三十七頁，共43頁。主動(dòng)控制半主動(dòng)控制混合控制技術(shù)被動(dòng)控制技術(shù)

難以大量推廣比較適合于改善工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防能力二、消能減震與智能控制38第三十八頁，共43頁。什么是消能減震在工程結(jié)構(gòu)中，融入阻尼器（構(gòu)）件或設(shè)備，以消耗部分地震、風(fēng)能量，控制（減輕）工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)效應(yīng)。提高結(jié)構(gòu)物的抗震、抗風(fēng)能力，保護(hù)工程結(jié)構(gòu)的安全。39第三十九頁，共43頁。在結(jié)構(gòu)體系中融入消能器件阻尼器