讲义总结建筑结构的隔震与消能减震的分析研究

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1、摘要:伴随我国经济的飞速发展，建筑业有了很大的发展，人们对建筑物安全性、耐久性与适用性的要求不断提高。我国地域广阔、地震灾害发生范围较广，加上近年来地壳活动异常活跃，地震频发，就建筑结构隔震、减震的研究也活跃起来。本文在参考了多个文献资料后，通过对地震作用所造成的危害的研究，分析传统抗震方法的不足，通过对隔震及减震原理的分析，重点阐述几种隔震减震方法，希望能为以后建筑结构的设计提供理论借鉴，减少自然灾害对人们生命、财产安全的威胁。关键词：隔震消能减震抗震设计0概述地震是一种自然现象，全世界每年大

2、约发生500万次地震，大多数地震都需灵敏的仪器才能测量到，而人能直接感知的也就大约占1%左右。我国是多地震国家，地震区分布广大，历次大地震给人民生命财产带来了巨大损失。建筑物除了承受竖向荷载外，还要承担风和水平地震荷载的作用，建筑物越高，这个水平荷载效应就越明显。我国41%的国土、50%以上的城市位于地震烈度7度以上的地区，面临的地震灾害形势非常严峻。地震是人类面临的最严重的突发性的自然灾害之一，对人类社会造成很大的危害:1976年唐山发生的7.8级强烈地震，倾刻间，百余万人口工业城市被夷为平地

3、，造成24.2万人死亡，16.4万余人重伤。自1900年有记录以来，我国死于地震的人数达55万之多，占全球地震死亡人数的53%。随着经济的高速发展，城市化使人口和财富高度密集，强烈地震造成的伤亡和损失将越来越大，地震后的修复和城市的复兴就越有难度，对国家经济发展和社会稳定的冲击也将更为剧烈。近些年来，四川的汶川地震、青海的玉树地震以及最近的日本地震都造成了巨大损失，这都是有目共睹的。因此在建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题。建筑结构

4、中的抗震设计尤为重要。隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效技术。适应我国经济发展的需要，有条件的利用隔震和消能减震来减轻建筑结构的地震灾害，是完全可能的。我国的抗震设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。这就要求结构构件具有足够的承载力和塑性变形能力。而传统的结构抗震是依靠结构自身的抵抗能力，让建筑物基础固结于地面，但地震反应的特点是由底向上逐渐放大，为了保证建筑物的安全，提高结构的承载力，必须加大构件的截面，这样既造成了较多的材料消耗，也使建筑物自重增大得不偿失。隔震和耗能减震是建筑

5、结构减轻地震灾害的新技术、新方法和新途径。所谓隔震就是立足于“隔”，利用专门的隔震元件，以集中发生在隔震层的较大位移为代价，阻隔地震能量向上部结构的传递，使建筑物有更高的可靠性和安全性。1传统抗震方法的不足以及隔震技术的发展地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的，建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害，通常的建筑结构设计采用的是抗震设计，强调的是“抗”，即采用“延性结构体系”适当控制结构物的刚度，但容许结构构件(如梁、柱、墙、节点等等)在地震时，进入非弹性状态

6、，并且具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反映，使结构物“裂而不倒”。这种体系在很多情况下是有效的，但也存在很多局限性:首先，由于结构物的承重构件在地震时进入非弹性状态，对某些重要的结构物是不容许的(纪念性建筑、装饰昂贵的现代化建筑、原子能发电站等);其次，对于一般性建筑，当遭遇超过设防烈度地震时，由于主体结构已发生严重非弹性变形，在地震后难以修复或在强地震中严重破坏，甚至倒塌，其破坏程度难以控制;再次，随着地震强度的增大，结构的断面和配筋都相应增大，造成经济的“浪费”。地震动示意图传统结构

7、抗震基础隔震结构随着科技高速发展和节能环保为主题的今天，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，使“延性结构体系”的应用日益受到限制，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求，而由于隔震、消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。上世纪末，有专家学者设想在建筑物上部结构和基础之间设滑移层作为隔离装置，阻止地震能量向上传递。1921年日本东京的帝国饭店基础，采用了密集短桩穿过硬土层，伸到软泥层底部，利用软泥土层作为“隔震垫”的做法,这

8、一隔震设计方法使该建筑在1923年的关东大地震中保存完好。早期的隔震建筑还有南斯拉夫的贝斯特洛奇小学、新西兰的威廉·惠灵顿大楼等。美国与日本的有些隔震建筑也分别在洛杉矶北岭的6.8级地震和日本阪神的7.2级地震中经受了考验。我国从上世纪60年代开始关注隔震理论的研究，近年来已取得了很多成果与经验。我国隔震建筑目前已应用于多个省市自治区，已设计和建成的隔震房屋数量仅次于日本，其中较有代表性的有:汕头全国第一幢隔震住宅楼，被联合国评价为“世界隔震技术发展的第三个里程碑”；北京通惠家园住宅区隔震住宅楼