隔震与消能减震设计简介.ppt

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1、隔震与消能减震设计简介抗震结构一.抗震结构利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用,吸收地震能量。隔震结构消能减震结构立足于“抗”。二.隔震结构在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层,阻止地震能量向上传递。立足于“隔”。为达到明显减震效果,通常基础隔震系统需具备以下四种特性:(1)承载特性:具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量;(2)隔震特性:具有足够的水平初始刚度,在风载和小震作用下,体系能保持在弹性范围内,满足正常使用的要求,而中强地震时,其水平刚度较小,结构为柔性隔震结构体系;(3)复位特性:地震后,上部结构能回复到初始

2、状态,满足正常的使用要求。(4)耗能特性:隔震系统本身具有较大的阻尼,地震时能耗散足够的能量,从而降低上部结构所吸收的地震能量。隔震系统回顾基础隔震的概念早在19世纪已有人提过,广义的隔震方案则更是源渊流长,如北京故宫就设有糯米加石灰的柔性减震支座层;现代的基础隔震理论和实践开始于上世纪70年代,基础隔震方案很多,下面作简单介绍1.早期隔震技术河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”右图是1891年河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”。其隔震思路是在地基上并排铺设了数层圆木,并且把建筑物周围挖空,从而地震时可对上部建筑起到隔震J.A.Cal

3、antarients提出的隔震结构右图是J.A.Calantarients于1909年提出的隔震结构(Base-isolatedbuilding)方案。这种隔震结构在建筑物结构与基础之间用滑石层隔开,地震时建筑物可以滑动。中村太郎的隔震结构右图是中村太郎于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,并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移动。柔性层隔震结构(Flexiblefirst-storybuilding)柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出,由Green(193

4、5年)和Jacobasen(1938年)进一步加以研究与完善;下图是真岛健三郎于1934年的柔性层结构。地震时,柔性层进入塑性,结构的刚度变小,结构的基本周期延长,从而导致上部结构所受的地震作用减小。滚动支撑类隔震系统(Rollerbearingsystem)为克服柔性层结构所带来的缺陷,科学家们相继提出了多种滚动支撑类隔震系统,工作元件有球形和椭圆形等多种,但由于其隔震是有向性的,而地震是具有无向性,这些类型的隔震系统均未能推广应用。2.最新隔震技术隔震橡胶支座(Thelaminatedrubberbearing)隔震系统。南加州大学

5、医院(TheUniversityofSouthernCaliforniaTeachingHospital)是橡胶支座隔震系统,这栋八层医院基础加速度为0.49g,而顶层加速度只有0.21g,加速度折减系数为1.8。而抗震结构橄榄景医院(TheOliveViewHospital)的底层加速度为0.82g,而顶层加速度为2.31g,加速度放大系数为2.8,由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。中南加州大学医院(隔震结构)橄榄景医院(抗震结构)1994年1月17日,美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震,震级M=6.7,直下型地震,死亡56人,伤7300人

6、,损失很大。震中附近有两座医院,一座为隔震结构,另一座为抗震结构。中南加州大学医院地下一层,地上7层,建筑面积:33000平方米;占地:4100平米;最高高度:36。0m;铅芯多层橡胶隔震器68个,多层橡胶隔震器81个。中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中,6-8英尺高的花瓶等没有一个掉下来,建筑物内的各种机器等均未损坏,医院功能得到维持,成为防灾中心,起到十分重要的作用。橄榄景医院(抗震结构)橄榄景医院在1971年圣费尔南多地震中受到较大损害,10年后重建,并增加了抗震强度。在此次地震中,剪力墙产生剪切裂缝,设备机器、医疗机械及

7、家具等翻倒,病历等资料掉下、散乱。而且水管破裂,各层浸水,建筑物不能使用,完全丧失了医院的功能。一九九四年九月十六日,台湾海峡发生了7.3级地震,震源距离汕头市约200公里,汕头市烈度为6度,各类房屋摇晃厉害,居民惊惶失措,水桶里的水溅出了1/3左右……而陵海路隔震楼上的人并没有感到晃动,听到毗邻楼房和邻街喧闹声后下楼才知道发生了地震。日本阪神大地震一九九五年一月十七日发生了日本阪神大地震。震级7.2级,是日本战后最大地震灾害。   在这次地震中,有二幢隔震结构建筑得到了地震观测记录。从这些记录可以看到隔震房屋在大地震中发挥了隔震效果,

8、证实了隔震结构的有效性。   WEST大厦(西部邮政大楼)建筑面积46000m2,6层,是日本最大的隔震建筑。该建筑距震源东北35公里,在基础、l层和6层进行了地震记录观测。213263300基础19357

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