建筑結(jié)構(gòu)減震隔震設(shè)計方案PPT教案

會計學(xué)1建筑結(jié)構(gòu)減震隔震設(shè)計方案剛性結(jié)構(gòu)柔性結(jié)構(gòu)延性結(jié)構(gòu)第2頁/共25頁

工程結(jié)構(gòu)減震控制是指在工程結(jié)構(gòu)的特定部位，裝設(shè)某種裝置（如隔震墊等），或某種機構(gòu)（如消能支撐；消能剪力墻；消能節(jié)點；消能器等），或某種子結(jié)構(gòu)（如調(diào)頻質(zhì)量等），或施加外力（外部能量輸入），以改變或調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力特性或動力作用。

工程結(jié)構(gòu)減震控制按技術(shù)方法分類：①隔震技術(shù)；③質(zhì)量調(diào)諧減震技術(shù)；②消能減震技術(shù)；④主動控制技術(shù)；⑤混合控制技術(shù)第3頁/共25頁①調(diào)諧質(zhì)量阻尼器”

TMD

（TunedMassDamper）②調(diào)諧液體阻尼器”TLD（TunedLiquidDamper）

作動器拖動附加質(zhì)量阻尼器AMD(ActiveMassDamper)第4頁/共25頁

TMD被動控制體系

AMD主動控制體系

隔震結(jié)構(gòu)體系消能減震體系第5頁/共25頁8.2基礎(chǔ)隔震設(shè)計原理及方法8.2.1基礎(chǔ)隔震原理結(jié)構(gòu)隔震是工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)之一?；A(chǔ)隔震設(shè)計的基本思想是在結(jié)構(gòu)物地面以上部分的底部設(shè)置隔震層，使之與固結(jié)于地基中的基礎(chǔ)頂面分離開，從而限制地震動向結(jié)構(gòu)的傳遞

位移反應(yīng)ABCT0T1周期（s）小阻尼大阻尼加速度反應(yīng)ABCT0T1周期（s）小阻尼大阻尼隔震前結(jié)構(gòu)周期隔震結(jié)構(gòu)周期第6頁/共25頁結(jié)構(gòu)隔震體系主要適用于下列工程:(1)地震區(qū)的民用建筑，例如住宅、辦公室、教學(xué)樓、宿舍樓、劇院、旅館、大商場等。(2)地震區(qū)的生命線工程，例如:醫(yī)院、急救中心、指揮中心、水廠、電廠、糧食加工廠、通信中心、交通樞紐、機場等。(3)地震區(qū)的重要建筑結(jié)構(gòu)物，例如:重要歷史性建筑、博物館、重要紀(jì)念性建筑物、文物或檔案館、重要圖書資料館、法院、監(jiān)獄、危險品倉庫、有核輻射裝置等。(4)內(nèi)部有重要儀器設(shè)備的建筑結(jié)構(gòu)物，例如，計算機中心、精密儀器中心、實驗中心、檢測中心等。(5)橋梁、架空輸水渠、雷達站、天文臺等重要結(jié)構(gòu)物。第7頁/共25頁8.2.2常用隔震方法

1.橡膠墊隔震夾層橡膠墊是最常見的隔震裝置，基本構(gòu)造如圖8.12所示，由薄橡膠片與鋼板分層交替疊合，經(jīng)高溫硫化粘結(jié)而成。薄鋼板可限制橡膠片的橫向變形，但對橡膠片的剪切變形影響很小，因此，支座的豎向剛度很大，而水平剛度卻很小。

ds立面圖斷面圖保護橡膠中間鋼板橡膠層翼緣直徑D橡膠板鉛芯鋼板增大阻尼第8頁/共25頁2.滑移隔震這種隔震方法是在房屋基礎(chǔ)頂面設(shè)置滑移層。風(fēng)載或小地震時，靜摩擦力使結(jié)構(gòu)固結(jié)于基礎(chǔ)之上，大震時，靜摩擦力被克服，結(jié)構(gòu)水平滑動，地震作用減小，滑移層間摩擦阻尼同時消耗地震能量。為控制滑移層間的摩擦力以滿足隔震要求，通常采用的滑移層材料為鋼摩擦滑板、石墨、砂料、涂層墊層及聚四氟乙烯等第9頁/共25頁3.滾珠及滾軸隔震用高強合金制成的滾珠或滾軸涂以防銹或潤滑涂層后置于上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間，地震作用下，滾珠或滾軸滾動而達到隔震目的。滾珠隔震可以將滾珠做成圓形置于平板或凹板上，也可將滾珠做成橢圓形以形成恢復(fù)力；而滾軸隔震通常做成上、下兩層彼此垂直的滾軸，以保證能在兩個方向上滑動。滾珠或滾軸能把地面運動幾乎全部隔開，具有明顯的隔震效果第10頁/共25頁8.2.3基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對隔震設(shè)計提出了分部設(shè)計法和水平減震系數(shù)的概念。分部設(shè)計方法是把整個基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)體系分成上部結(jié)構(gòu)(隔震層以上結(jié)構(gòu))、隔震層、隔震層以下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)四部分，分別進行設(shè)計。水平減震系數(shù)表12.2.7隔震層以上結(jié)構(gòu)抗震措施要求與水平向減震系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系水平向減震系數(shù)≥0.45<0.45設(shè)防烈度(設(shè)計基本加速度)9(0.40g)9(0.40g)8(0.20g)8(0.30g)8(0.30g)7(0.15g)8(0.20g)8(0.20g)7(0.10g)7(0.15g)7(0.15g)7(0.10g)7(0.10g)7(0.10g)6(0.05g)第11頁/共25頁8.2.3基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計1.動力分析模型隔震建筑系統(tǒng)的動力分析模型可根據(jù)具體情況選用單質(zhì)點模型、多質(zhì)點模型，甚至空間分析模型。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度遠大于隔震層的水平剛度時，可以近似認為上部結(jié)構(gòu)是一個剛體，從而將隔震結(jié)構(gòu)簡化為單質(zhì)點模型進行分析，其動力平衡方程形式為mnmn-1m2m1khzeq圖8.16隔震結(jié)構(gòu)計算簡圖第12頁/共25頁8.2.3基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計水減震系數(shù)2.隔震層上部結(jié)構(gòu)的抗震計算隔震層上部結(jié)構(gòu)的抗震計算可采用底部剪力法或時程分析法。采用時程分析法計算時，計算簡圖可采用圖8.16所示的剪切型結(jié)構(gòu)模型。采用底部剪力法時，隔震層以上結(jié)構(gòu)的水平地震作用，沿高度可采用矩形分布，但應(yīng)對反應(yīng)譜曲線的水平地震影響系數(shù)最大值進行折減，即乘以“水平向減震系數(shù)”。3.隔震層的設(shè)計與計算(1)設(shè)計要求隔震支座應(yīng)進行豎向承載力的驗算和罕遇地震下水平位移的驗算。

(2)橡膠隔震支座平均壓應(yīng)力限值和拉應(yīng)力規(guī)定橡膠隔震支座在永久荷載和可變荷載作用下組合的豎向平均壓應(yīng)力設(shè)計值，不應(yīng)超過表8-2的規(guī)定，且在罕遇地震作用下不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。第13頁/共25頁8.2.3基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計

(3)隔震支座在罕遇地震作用下的水平位移驗算。

罕遇地震下的隔震層剛度中心水平位移宜采用時程分析法計算，對砌體結(jié)構(gòu)及與其基本周期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可按簡化式計算。

4.基礎(chǔ)及隔震層以下結(jié)構(gòu)的設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計時不考慮隔震產(chǎn)生的減震效應(yīng)，按原設(shè)防烈度進行抗震設(shè)計。當(dāng)隔震層以下有墻、柱等結(jié)構(gòu)時，其地震作用和抗震驗算，應(yīng)釆用罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進行計算。5.豎向地震作用的計算由于目前的橡膠隔震支座對豎向地震幾乎沒有減震效果，因此，須在隔震建筑設(shè)計時考慮這一因素。主要是在隔震層以上結(jié)構(gòu)和隔震層設(shè)計中考慮這一因素。第14頁/共25頁8.2.4隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求

(1)隔震層應(yīng)提供必要的豎向承載力、側(cè)向剛度和阻尼；穿過隔震層的設(shè)備配管、配線，應(yīng)采用柔性連接或其他有效措施適應(yīng)隔震層的罕遇地震水平位移。

(2)隔震層以上結(jié)構(gòu)的隔震措施①隔震層以上結(jié)構(gòu)應(yīng)采取不阻礙隔震層在罕遇地震下發(fā)生大變形；②隔震層頂部應(yīng)設(shè)置梁板式樓蓋，隔震層與上部結(jié)構(gòu)的連接，隔震層頂部梁板的剛度和承載力，宜大于一般樓面梁板的剛度和承載力；③隔震墻下隔震支座的間距不宜大于2.0m；④外露的預(yù)埋件應(yīng)有可靠的防銹措施。預(yù)埋件的錨固鋼筋應(yīng)與鋼板牢固連接，錨固鋼筋的錨固長度宜大于20倍錨固鋼筋直徑，且不應(yīng)小于250mm等。第15頁/共25頁8.3消能減震設(shè)計原理及方法8.3.1消能減震原理結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的實質(zhì)是在結(jié)構(gòu)的某些部位設(shè)置消能裝置（或構(gòu)件），通過消能裝置（或構(gòu)件）來大量消散或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)中的能量，有效減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。裝有消能裝置的結(jié)構(gòu)稱為消能減震結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)

消能減震結(jié)構(gòu)

第16頁/共25頁第17頁/共25頁8.3.2消能減震方法1.阻尼器消能減震阻尼器通常安裝在支撐處、框架與剪力墻的連接處、梁柱連接處以及上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接處等有相對變形或相對位移的地方。粘彈性材料鋼板1鋼板2摩擦阻尼器

金屬屈服型阻尼器粘彈性阻尼器滯回曲線第18頁/共25頁粘滯阻尼器滯回曲線第19頁/共25頁2.消能部件

消能部件是由消能裝置及結(jié)構(gòu)中的支撐、墻體、梁或節(jié)點等構(gòu)件組成的消能減震系統(tǒng)。在設(shè)計中可采用如下方式構(gòu)成消能部件。消能交叉支撐

摩擦消能支撐第20頁/共25頁

消能偏心支撐消能隅撐第21頁/共25頁

3.消能墻減震消能墻實質(zhì)上是將阻尼器或消能材料用于墻體所形成的消能構(gòu)件或消能子結(jié)構(gòu)。圖.30周邊消能墻(1)周邊消能墻。(2)摩擦消能墻。8.3.3消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計采用兩階段設(shè)計方法：(1)多遇地展作用下的彈性階段驗算，進行承載力計算和彈性變形驗算；(2)罕遇地展作用下的變形驗算，鑒于此階段消能器可大量耗散地震能量，降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。其他參見教材。

第22頁/共25頁8.4背景知識工程結(jié)構(gòu)減震控制包括隔震、消能減震和各種被動控制、主動控制、混合控制等內(nèi)容。傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系是通過“加強結(jié)構(gòu)”的途徑來提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，但結(jié)構(gòu)減震控制體系則是通過調(diào)整結(jié)構(gòu)動力特性的途徑，大大減小了結(jié)構(gòu)在地震（或強風(fēng)）中的振動反應(yīng)，從而保護結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)備、儀器、網(wǎng)絡(luò)和裝飾物等不受任何損害。這是一種采用新概念、新機理的新結(jié)構(gòu)體系、新理論和新技術(shù)方法。在很多情況下，它更加安全和經(jīng)濟，它為工程結(jié)構(gòu)的地震防護、減振抗風(fēng)提供了一條嶄新的途徑，日益引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工程界的