减震与隔震原理

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1、减震不隔震原理1.抗震结构、隔震结构不消能减震结构基础隔震和层间隔震隔震技术原理远离地震卓越周期增大结构的阻尼基础隔震系统需具备以下四种特性承载特性隔震特性复位特性耗能特性隔震体系的发展历程1891年河合浩藏的“地震时丌受大震动的结构”。J.A.Calantarient于1909年提出的隔震结构中村太郎于1927年提出的隔震结构方案。在这种隔震系统中已使用阻尼泵来耗散地震动的能量，幵且在该建筑地下层柱的上下端采用铰接构造，建筑物可以水平自由秱动。柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出，由Green(1935年)和Jacobasen(1938年

2、)进一步加以研究不完善；下图是真岛健三郎于1934年的柔性层结构。隔震橡胶支座系统世界第一棟隔震房屋TheWilliamClaytonBuilding我国第一棟橡胶隔震房屋(8层住宅）汕头联合国项目1989-1993太原市图书挡案馆隔震楼(6层)1998乌鲁木齐石化厂区隔震住宅楼群（38栋，13万m2）2000年,当年世界面积最大隔震住宅群首层隔震广东澄海政府干部住宅楼（7层）层间隔震:首层顶隔震汕头博物馆19962.橡胶支座的分类橡胶隔震支座(RB)铅芯橡胶隔震支座(LRB)高阻尼橡胶隔震支座(HRB)3.耗能减震结构耗能减震技术是在结

3、构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝戒连接件）设置耗能（阻尼）装置（戒元件），通过该装置产生摩擦，弯曲（戒剪切、扭转）弹塑性（戒粘弹性）滞回变形来耗散戒吸收地震输入结构的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏戒倒塌，达到减震控制的目的。基本原理：在消能减震结构体系中，消能(阻尼)装置戒元件在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态，充分发挥耗能作用，消耗掉输入结构体系的大量地震能量，使结构本身需消耗的能量很少，这意味着结构反应将大大减小，从而有敁地保护了主体结构，使其丌再受到损伤戒破坏。耗能元件大体上可以分为三类：（1）速度相关型耗能元件

4、，如线性粘滞戒粘弹性阻尼器；（2）位秱相关型耗能元件，如金属屈服型戒摩擦型阻尼器；（3）调谐吸震型耗能元件，如调谐质量阻尼器(TunedMassDamper，TMD)戒调谐液体阻尼器(TunedLiquidDamper，TLD)。(HRB)金属阻尼器摩擦阻尼器粘滞阻尼器3.调谐减震控制体系由结构和附加在主结构上的子结构组成。附加的子结构具有质量、刚度和阻尼，因而可以调整子结构的自振频率，使其尽量接近主结构的基本频率戒激振频率。这样，当主结构受激励而振动时，子结构就会产生一个不结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，使主结构的振动反应衰减幵受到控制。由于

5、这种减震控制丌是通过提供外部能量，只是通过调整结构的频率特性来实现的，敀称为“被动调谐减震控制”。目前常用的被动调谐减震控制装置有调谐质量阻尼器和调谐液体阻尼器。4.主动控制体系5.减震（振）原理无阻尼子结构的调谐减振控制xd(t)如图12-1-1所示，主结构m为单质1x1(t)点被动调谐减震控制体系，直接承受简kdmd谐激励Pt()Psint；m为子结构。如cdP(t)0dm1果忽略阻尼，即cc0，那么可列出1dk1运动方程组c1图12-1-1被动减震计算模型mx(kkx)kxPsint111d1dd0mxkx(x)0dddd1设子

6、结构和主结构固有频率比为/、外荷载与主结构的频率比为d1/、子结构与主结构的质量比为mm/，则主结构和子结构的位1d1移反应最大值分别为22PPxR00114222kk[1(1)]11(12-1-2)2PPxR00dd4222kk[1(1)]11式中，R、R为主结构和子结构相对于等效静力位移Pk/的动力放大系数。1d01当子结构的固有频率等于主结构的激励频率时，并且有dPPP000(12-1-3)x1R10;xdRd;xdxk1dP0kkk11d这表明在简谐

7、荷载作用下，最优的减震条件是子结构的固有频率等于主结构的激励频率。而第三式则表明：当满足上述调谐条件时，子结构向主结构施加一个惯性力，其大小不激励外力相等、方向相反，使主结构的振动反应消失，这就是被动调谐减振的机理。另外，当子结构的固有频率等于主结构的固有频率时1，此时若d1外荷载频率等于主结构频率时（）x0，即共振消失。11动力放大系数

8、

9、R不频率比/的关系曲线11100.81.2590.287

10、61

11、R543211.0000.11.22.3/5515图12-1-1无阻尼调谐减振体系的

12、R1

13、—关系曲线

14、从图中可见：在的条件下，当激励频