隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)

9隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)2024/3/12隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu)——在保證一定強(qiáng)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(guò)隔震裝置將結(jié)構(gòu)和地震動(dòng)隔開(kāi)，從而減小震動(dòng)消能減震結(jié)構(gòu)——通過(guò)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(dòng)制振結(jié)構(gòu)——通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)主動(dòng)地給結(jié)構(gòu)施加控制力，改變結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，從而減小結(jié)構(gòu)震動(dòng)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和混合控制。被動(dòng)控制——不需要外部能源輸入提供控制力，控制過(guò)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(jì)主動(dòng)控制——需要外部能源輸人提供控制力，控制過(guò)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(dòng)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(shí)踐的時(shí)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(qiáng)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)載和隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(qiáng)地震時(shí)，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(shí)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)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(cuò)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(guó)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(shí)建筑物會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，以達(dá)到隔離地震的目的．

1921年，美國(guó)工程師F．L．萊特在設(shè)計(jì)日本東京帝國(guó)飯店時(shí)，有意用密集的短樁穿過(guò)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(gè)建筑卻保持完好．隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(shí)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(kāi)發(fā)．基礎(chǔ)隔震第一次用于舊房的加固改造是美國(guó)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(gè)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。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)洛杉磯南加州大學(xué)(USCUniversity)醫(yī)院經(jīng)受1994年1月17日美國(guó)加州北嶺6.7級(jí)地震，日本W(wǎng)est大廈1995年1月17日日本兵庫(kù)縣南部阪神7.2級(jí)地震中表現(xiàn)出良好的隔震性能，這使得隔震技術(shù)越來(lái)越為廣大的工程人員和社會(huì)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(guó)建成的加州圣丁司法事物中心是美國(guó)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隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)1995年在新疆獨(dú)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(jí)臺(tái)灣海峽地震考驗(yàn)1994年在安陽(yáng)建成無(wú)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(guó)家，已經(jīng)成為建筑的主導(dǎo)；我國(guó)將在2008年（在應(yīng)用面積上）首次超過(guò)日本。

隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)日本東京帝國(guó)飯店隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)汕頭市陵海路38號(hào)，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)生直接接觸隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)沈陽(yáng)在1996年就建成了國(guó)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(qiáng)烈地震而不倒。

隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)J.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(kāi)，地震時(shí)建筑物可以滑動(dòng)。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。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)在這種隔震系統(tǒng)中已使用阻尼泵來(lái)耗散地震動(dòng)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(dòng)。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(shí)，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(zhǎng)，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)所受的地震作用減小。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)滾動(dòng)支撐類隔震系統(tǒng)為克服柔性層結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的缺陷，科學(xué)家們相繼提出了多種滾動(dòng)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(wú)向性，這些類型的隔震系統(tǒng)均未能推廣應(yīng)用。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)3.最新隔震技術(shù)（1）隔震橡膠支座(Thelaminatedrubberbearing)隔震系統(tǒng)。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例1994年1月17日，美國(guó)圣菲爾南多發(fā)生洛杉磯地震，震級(jí)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)）隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(jiàn)橡膠支座隔震系統(tǒng)的優(yōu)越性。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(gè)，多層橡膠隔震器81個(gè)。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(méi)有一個(gè)掉下來(lái)，建筑物內(nèi)的各種機(jī)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(jì)橄欖景醫(yī)院在1971年圣費(fèi)爾南多地震中受到較大損害，10年后重建，并增加了抗震強(qiáng)度。在此次地震中，剪力墻產(chǎn)生剪切裂縫，設(shè)備機(jī)器、醫(yī)療機(jī)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(tái)灣海峽發(fā)生了7.3級(jí)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，水桶里隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隴南郵政職工住宅樓（8°區(qū)，基礎(chǔ)隔震，未破壞）隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)伊斯坦布爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)防震候機(jī)樓隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)伊斯坦布爾國(guó)際機(jī)場(chǎng)防震候機(jī)樓隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)的水濺出了1/3左右……而陵海路隔震樓上的人并沒(méi)有感到晃動(dòng)，聽(tīng)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(shí)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。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)鉛芯隔震橡膠支座鉛芯橡膠支座構(gòu)造如圖所示。因?yàn)殂U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(shí)的吸能能力橡膠片鋼板隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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)。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)日本1997年度評(píng)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(guó)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(guó)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(kāi)限制地震動(dòng)向結(jié)構(gòu)物的傳遞固結(jié)于地基中的基礎(chǔ)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)從圖中可以看出，對(duì)建筑物地震反應(yīng)有重要影響的主要因素有兩個(gè)：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隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)放大得多，而位移反應(yīng)卻較小，如圖中A點(diǎn)所示．如果延長(zhǎng)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(diǎn)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(diǎn)．這就是說(shuō)，通過(guò)延長(zhǎng)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(shí)，對(duì)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(lái)提供，而不由上部結(jié)構(gòu)自身的相對(duì)位移來(lái)承擔(dān)．這樣，上部結(jié)構(gòu)在地震過(guò)程中就會(huì)發(fā)生接近平移的運(yùn)動(dòng)，大大提高了上部結(jié)構(gòu)的安全度．

隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)基底隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)的卓越周期范圍。保證隔震結(jié)構(gòu)在強(qiáng)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隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)

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(gè)直徑為50cm的高光潔度的圓鋼盤內(nèi)，安放400個(gè)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(guò)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(jì)搖擺隔震支座。在杯形基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)一個(gè)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(dòng)時(shí)提供阻尼。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)：當(dāng)?shù)孛婕铀俣确颠_(dá)330cm/s2時(shí)，被隔震房屋的加速度反應(yīng)被降低到無(wú)隔震反應(yīng)的1/3左右。我國(guó)山西省的懸空寺，歷史上經(jīng)歷多次大地震而仍完整無(wú)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。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(jì)9.2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(guò)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(dòng)系統(tǒng)，將其安裝在結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)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(dòng)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(dòng)時(shí)，液體對(duì)容器箱壁產(chǎn)生動(dòng)壓力，同時(shí)液體晃動(dòng)產(chǎn)生阻尼吸收一部分能量。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)Taylor公司的50,000磅（22.7噸）液體粘滯阻尼器隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)美國(guó)喬治亞州SidneyLanier橋隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)斜拉橋拉索用阻尼器振動(dòng)緩沖器金屬密封無(wú)摩擦阻尼器位移限位阻尼器隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)

美國(guó)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(chǎng)地的限制，北京站大廳無(wú)法用傳統(tǒng)的剪力墻抗震，經(jīng)設(shè)計(jì)，采用每個(gè)方向16個(gè)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)。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)粘彈性耗能裝置—由粘彈性材料和約束鋼板構(gòu)成，通過(guò)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)。1972年建成的110層紐約世貿(mào)大廈共安裝了1萬(wàn)個(gè)粘彈性耗能裝置；西雅圖76層哥倫比亞大廈安裝隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)了260個(gè)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(guó)和美國(guó)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(dòng)產(chǎn)生摩擦力，從而耗散結(jié)構(gòu)的部分振動(dòng)能量。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)（5）金屬耗能支撐—由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機(jī)理是通過(guò)金屬元件的彈塑性變形來(lái)耗能。支撐交叉處通過(guò)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(diǎn)板上開(kāi)長(zhǎng)圓孔偏心支撐耦撐框架隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)北京工人體育場(chǎng)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)北京工體共安裝200套粘滯流體阻尼器（2008年現(xiàn)代化改造）隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)液壓型阻尼器隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)

北京銀泰中心63層、249.9m高鋼結(jié)構(gòu)寫字樓高，73個(gè)粘滯阻尼器改善風(fēng)荷載下的舒適度；同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)墨西哥市長(zhǎng)大樓：2003.1.21墨西哥發(fā)生7.6級(jí)地震，墨西哥大打面積強(qiáng)烈震動(dòng)。2700座建筑倒塌，13000座建筑嚴(yán)重破壞，安裝了98個(gè)粘滯阻尼器的墨西哥市長(zhǎng)大樓安然無(wú)恙。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)

積水潭醫(yī)院粘滯型阻尼器抗震加固工程。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，油缸的活塞推動(dòng)管路中的液體，使液體和質(zhì)量隨之振動(dòng)。結(jié)構(gòu)的一部分振動(dòng)能量傳遞給了該系統(tǒng)。2.耗能減震原理結(jié)構(gòu)任意時(shí)刻的能量方程為：地震過(guò)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(diǎn)：一定↑↓結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的降低動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：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)↓隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)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(qiáng)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(dòng)。有試驗(yàn)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(shí)，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隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)主結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)總是可以得到一定程度的降低隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)R是主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制頻率參數(shù)當(dāng)R<1時(shí)，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(dòng)系統(tǒng)通過(guò)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。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMassDamper，簡(jiǎn)稱TMD)是目前高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中應(yīng)用最早的結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制裝置之一。該系統(tǒng)是一個(gè)由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動(dòng)系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制的機(jī)理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵(lì)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)TMD系統(tǒng)一起振動(dòng)，TMD系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個(gè)慣性力，使其對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的目的。經(jīng)過(guò)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(shí)，TMD系統(tǒng)對(duì)此振型的振動(dòng)反應(yīng)控制效果最佳。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)該系統(tǒng)是一個(gè)由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動(dòng)系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制的機(jī)理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵(lì)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)TMD系統(tǒng)一起振動(dòng)，TMD系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個(gè)慣性力，使其對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(shí)，TMD系統(tǒng)對(duì)此振型的振動(dòng)反應(yīng)控制效果最佳。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)例如，1976年建成的美國(guó)波士頓60層的JohnHancock大樓，在58層上安裝了兩個(gè)重300噸的TMD裝置。每個(gè)裝置由長(zhǎng)、寬各為5.1m、高0.9m的鋼板箱中灌滿鉛組成，箱子可在90m長(zhǎng)的鋼板上滑動(dòng)。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(lái)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(duì)于阻尼比較大的混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制尤其是地震反應(yīng)控制，效果往往不大明顯。隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)芝加哥凱悅酒店大樓共67層，鋼筋混凝