8结构隔震减震与振动控制

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1、第八章建筑结构隔震、减震与振动控制8.1、概述抗震设计——依靠结构的强度、刚度和延性来抗御地震。传统的抗震设计方法，通过结构损伤耗散地震能量，但往往导致变形过大、非结构构件损坏，难以满足重要建筑的性能要求。结构振动控制设计——包括隔震、减震和振动控制等方法，通过附加装置和措施削弱结构的地震反应。结构隔震——将地震动与上部结构隔开，减弱地震动对上部结构的影响，主要有基底隔震和悬挂隔震。结构消能减震和阻尼减震——通过装设消能装置，使结构在轻微地震或阵风脉动时，消能杆件或阻尼器处于弹性状态，结构物具有一定抗侧刚度，可以

2、满足正常使用要求。强震时消能杆件或阻尼器进入非弹性状态，大量耗散地震能量。结构被动控制——在建筑物特定部位附加子结构，改变结构的动力特性，达到降低结构动力反应的目的。如调频质量阻尼器（TMD），调频液体阻尼器（TLD）等。隔震、减震技术也属此范畴。结构主动控制——利用外部能源，在结构振动过程中瞬时改变结构的动力特性，并施加控制力以衰减结构地震反应，如主动调频质量阻尼器（AMD）、锚索控制等。8.2、隔震隔震的本质与机理隔震是通过某种装置，将上部结构与地震地面运动分离或切断，削减地面运动向上部结构的传输。自振周期、

3、阻尼对反应谱的影响延长周期和增大阻尼隔震层解除了结构与地面的直接联系，使得。常规抗震结构，上部结构与地基基础牢固连接，地震动发生时上部结构对地面的运动具有放大作用，即（通常放大2.0~5.0倍）。隔震层使体系变柔，提供适当的阻尼，但将导致变形加大，故应对实际水平位移进行限制，并设防震缝。合理的设计位移为50~400mm。隔震层降低上部结构所受的地震作用（基底剪力明显减小，结构地震扭转效应减小），耗散能量，从而降低对结构变形和延性的要求（上部结构的反应仅为不隔震情况下的1/4~1/8）。与不隔震建筑相比，采用隔震体

4、系后总造价相差±（5~10％）隔震实例日本阪神地震（1995.1.17，里氏7.2级）距震中35km的邮政大楼，其所在场地的地震危害程度达到了震度7度（相当与我国地震烈度的9~10度），由于采用了叠层钢板橡胶垫隔震技术，该建筑物不仅结构保持完好，且内部设备、装修丝毫无损，震时及震后整栋大楼一切照常运作。美国洛衫矶北岭地震（1994.1.17，里氏6.7级）南加利福尼亚大学校立医院由于采用隔震技术，震时保持完好，在震后救灾中发挥很大作用，而位于街对面的洛杉矶乡村医院则遭到严重破坏。截至1998.7，隔震技术已在我国

5、下列地区进行了试点：新疆：乌鲁木齐独山子（克拉玛依）喀什四川：西昌成都广东：汕头广州澄海天津吉林：松原丹东朝阳河北：张家口廊坊三洞山西：太原云南：昆明大理丽江宁夏：银川陕西：西安咸阳河南：三门峡隔震结构的优点与传统抗震结构相比，隔震结构具有以下优点：(1)提高了地震时结构的安全性；(2)上部结构设计更加灵活，抗震措施简单明了；(3)防止内部物品的振动、移动、翻倒，减少了次生灾害；(4)防止非结构构件的损坏；(5)抑制了振动时的不舒适感，提高安全感和居住舒适性；(6)可以保持机械、仪表、器具的功能；(7)震后无需修

6、复，具有明显的社会和经济效益；(8)经合理设计，可以降低工程造价。隔震技术的应用范围室内有贵重设备的建筑、重要的桥梁（防止交通中断）、生命线工程（确保震后的抗震救灾和恢复重建）下列建筑应优先采用隔震技术：特别重要和有特殊意义的房屋（如纪念性建筑物、医院、邮电通信指挥、核电站、生化厂、计算机系统等）、震时必须确保安全的设施、易受伤害或危害性大的设施、地基条件极差、靠近大断层（高烈度区）隔震体系的基本特性承载特性：隔震装置具有较大的竖向承载能力隔震特性：隔震装置具有可变的水平刚度特性复位特性：小震时，隔震装置具有水平

7、弹性功能，地震后，上部结构能恢复到初姑状态，满足正常使用要求阻尼耗能特性：隔震装置具有足够的阻尼以耗散地震输入的能量隔震装置上部结构与基础之间层间隔震（底部框架上部砖房结构顶部设置水箱，巨型框架中的子框架）桥墩顶与上部结构之间（以保护质量相对较小的桥墩和基础）大型屋盖结构的支座隔震方法大致可分为弹性支承式、滑动式、摆动式以及悬吊式隔震等。安装隔震装置的注意事项：隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合；同一房屋选用多种规格的隔震支座时，应注意充分发挥每个隔震支座的承载力和变形能力；同一支承处选用多个隔震支座时，隔

8、震支座之间的净距应大于安装操作所需要的空间；隔震结构计算要点隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定；其竖向地震作用标准值，8度和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20％和40％。隔震体系的计算简图可采用剪切型结构模型；当上部结构的质心与隔震层刚度中心不重合时应计入扭转变形的影响。隔震层