隔震与耗能减震房屋设计共82页
隔震与耗能减震房屋设计培训教材(ppt 48页)
武汉理工大学出版社
9.隔震与耗能减震房屋设计
9.1概述 抗震设计：依靠结构的强度、刚度和延性来抵
御地震作用立足于“抗”，是一种消极设计方法 传统抗震方法存在的问题。 （1）结构的安全性难以保证
传统抗震方法以既定的“设防烈度”作为设计 依据，由于地震的随机性，建筑结构的破损程度及 倒塌的可能性难以控制，当发生突发性超烈度地震 时，房屋可能会严重破坏。
世界上使用铅芯橡胶支座中基底面积最大的建筑(日本)。
9.2.3 隔震系统的应用
• 日本1997年度评定的隔震建筑中，采用铅芯橡胶支 座隔震房屋占总数的40%；
• 美国在1985年以后兴建的隔震房屋中，完全或部分 采用铅芯橡胶支座的隔震房屋占总数的60.7%；
• 我国在已建成的隔震房屋中，完全或部分采用铅芯 橡胶支座的隔震房屋占总数的60%。
9.1概述
结构控制的概念：在工程结构的特定部位装设某种
装置（如隔震垫等）、或某种机构（如耗能支撑、耗能
剪力墙、耗能节点、耗能器等）、或某种子结构（如调
频质量等）、或施加外力（外部能量输入）、或调整结
构的动力特性，使工程结构在地震（或风）的作用下，
其结构的动力反应（加速度、速度、位移）得到合理的
控制，从而确保结构本身及结构中的人、仪器设备、装
9.1概述
② 结构自控(耗能减震）：通过在结构中优选耗能材 料和耗能杆件，设置多道抗震防线达到耗能减震的目 的。 常见的有：
竖向通缝SW（剪力墙）、周边缝SW、 双功能连梁、带抗震连梁的SW、 顶层为刚性连梁的SW、偏交支撑、 梁端设塑性铰的框架、悬挂式结构、 底层设耗能缝的砖混结构。
9.1概述
震作用，适用范围较广，结构类型和高度均不受 限制； 2. 耗能减震装置应使结构具有足够的附加阻尼，以 满足罕遇地震下预期的结构位移要求； 3. 由于耗能减震结构不改变结构的基本型式，除耗 能部件和相关部件外，结构设计仍可按照《规范》 对相应结构类型的要求执行。
隔震减震
基础隔震技术和层间隔震技术是建筑结构 减震防灾的有效手段。 减震防灾的有效手段。
隔震系统回顾
基础隔震的概念早在19世纪已有人提过， 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 19世纪已有人提过 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； 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， 70年代 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“ 右图是1891年河合浩藏的“地震时 1891年河合浩藏的 不受大震动的结构” 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， 地基上并排铺设了数层圆木，并且把建 筑物周围挖空， 筑物周围挖空，从而地震时可对上部建 筑起到隔震
橄榄景医院（抗震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了7.3级地震 级地震， 一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了 级地震，震源距离 汕头市约200公里，汕头市烈度为 度，各类房屋摇晃厉害，居民惊 公里， 汕头市约 公里 汕头市烈度为6度 各类房屋摇晃厉害， 惶失措，水桶里的水溅出了1/3左右 左右……而陵海路隔震楼上的人并没 惶失措，水桶里的水溅出了 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。 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。
建筑结构的隔震与消能减震分析
性和耐久性等。
03
建筑结构的消能减震设计
消能减震技术的原理
消能减震技术的原理是通过在建筑结构中设置消能减震装置，如阻尼器、隔震支座等，以减小地震作 用对建筑结构的影响。这些装置在地震发生时能够吸收、分散地震能量，从而保护建筑结构的安全。
消能减震技术是一种有效的抗震手段，能够显著提高建筑结构的抗震性能，降低地震对建筑结构造成 的破坏。
消能减震设计的方法
消能减震设计需要结合建筑结构的具体情况，制定针对性的 设计方案。设计方案应包括选择适当的消能减震装置、确定 装置的布置位置、设计装置的参数等。
在进行消能减震设计时，需要考虑建筑结构的地震危险性评 估结果，以确保消能减震装置能够有效应对地震风险。同时 ，还需要进行详细的计算分析，以确定消能减震装置的性能 参数。
基于新结构的研究进展
悬挂结构
悬挂结构通过将建筑结构悬挂于基础之上，以减少地震 作用对建筑结构的影响。这种结构具有较好的隔震效果 ，但需要解决悬挂装置的设计和施工问题。
滑动支座
滑动支座是一种将建筑结构与基础之间设置滑动层的新 型隔震装置，地震时能够有效地减小地震作用对建筑结 构的影响。然而，滑动支座需要解决滑动面的设计和施 工问题，以保证其在地震时的隔震效果。
，减少了地震引起的结构损伤。
05
新型隔震与消能减震技术的研究进展
基于新材料的研究进展
要点一
高分子材料
高分子材料具有优良的隔震性能，目前已被广泛应用于隔 震支座、隔震沟等隔震措施中。其中，橡胶隔震支座具有 优良的竖向承载能力和隔震性能，成为应用最广泛的隔震 支座之一。
要点二
复合材料
浅谈建筑结构设计隔震和消能减震措施
浅谈建筑结构设计隔震和消能减震措施摘要：结合工作实践,对建筑结构设计抗震措施进行了探讨,分别介绍了建筑物不同部位的隔震或消能减震措施,并对结构设计中常见的隔震和消能减震技术作了阐述,指出建筑物结构设计过程中应着重考虑抗震问题,并采取适当的措施。
隔震设计指房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求；消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达预期防震减震要求。
关键词：建筑结构设计隔震消能减震引言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,关于建筑物抗震问题的研究也有相当长的一段历史,从世界建筑设计领域和我国建筑设计领域来看,均取得了一定的成效,但是在我国连续发生四川汶川地震、玉树地震等地质灾害以后,人们更加注重建筑物的抗震设计。
一直以来,我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则,虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失的例子,分析原因,最主要的就是施工人员从思想上不够重视,存在侥幸心理,偷工减料,私自修改设计方案,没有真正将抗震措施落到实处。
在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究,以期和同仁交流学习。
1、建筑结构的主要隔震措施建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。
1.1建筑物地基采用特殊材料隔震建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。
隔震与消能减震设计简介
抗震结构 隔震结构 消能减震结构 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， 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。 吸收地震能量。 立足于“抗”。 立足于“ 二.隔震结构 在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层， 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。 震能量向上传递。 立足于“ 立足于“隔”。
柔性层隔震结构( first柔性层隔震结构(Flexible first-story building) 柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出，由Green(1935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。
中南加州大学医院（隔震结构） 中南加州大学医院（隔震结构）
橄榄景医院（抗震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
中南加州大学医院 地下一层，地上7 地下一层，地上7层，建筑面积：33000平方米；占地：4100平米； 建筑面积：33000平方米；占地：4100平米； 平方米 平米 最高高度：36。0m；铅芯多层橡胶隔震器68 68Байду номын сангаас 多层橡胶隔震器81 81个 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。
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： 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： 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； (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； 隔震特性：具有足够的水平初始刚度，在风载和小震作用下， (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， 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； 刚度较小，结构为柔性隔震结构体系； 复位特性：地震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常的使用要求。 (3)复位特性：地震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常的使用要求。 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， (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。 而降低上部结构所吸收的地震能量。
浅谈隔振与消能减震设计
浅谈隔震与消能减震设计1引言地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一，地震具有突发性强、破坏性大和比较难预测的特点。
目前地震的监测预报还是世界性难题，很难做岀准确的临震预报，而且即使做到了震前预报，如果工程设施的抗震性能薄弱，也难以避免经济损失。
因此，实施有效的抗震设防是当前防震减灾的关键性工作。
抗震减灾事业的发展，离不开科技进步，提高建筑工程抗震设防水平是一项技术含量高，难度大的工作。
从目前的抗震措施来看，主要是保证建筑物结构的抗震性能，达到“大震不倒，中震可修，小震不坏"这一防御目标。
为此必须加强科技创新，用新技术来提高和改善建筑物的抗震性能才能达到这一目标。
在建筑物中设置隔震层和消能装置来减轻地震破坏这种新型结构体系就是其中之一。
本文就这一新结构体系作一简要阐述。
2 “隔震设计"与“消能减震设计"的基本设计原理2. 1隔震设计“隔震"即隔离地震。
在建筑物基础与上部结构之间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，减少输入到上部结构的地震能量，降低上部结构的地震反应，达到预期的防震要求。
2. 2消能减震设计在建筑物的抗侧力构件中（由阻尼器、连接支撑等组成），通过阻尼器局部变形提供附加阻尼，吸收与消耗地震能量，来控制预期的结构位移（中震下或大震下的控制位移要求），从而使主体结构构件在罕遇地震下不发生严重破坏，达到减震的目的，这样的房屋建筑设计称“消能减震设计"。
采用消能减震设计时，输入到建筑物的地震能量一部分被阻尼器所消耗，其余部分则转换为结构的动能和变形能，这样也可达到降低结构地震反应的目的。
3“隔震设计"与传统抗震设计的区别3. 1 “隔震设计"与传统抗震设计理念的区别，见表通常的建筑物应和基础牢牢地连接在一起，地震波携带的能量通过基础传递到上部结构，进入到上部结构的能量被转化为结构的动能和变形能，在此过程中，当结构的总变形超越了结构自身的某种极限时，建筑物便发生损坏甚至倒塌。
新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震资料
新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震资料3、隔震和消能减震设计的主要优点隔震体系能够减小结构的水平地震作用，已被理论和国外强震记录所证实。
国内外的大量试验和工程经验表明：“隔震”一般可使结构的水平地震作用降低60％左右，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性，增加震后建筑物继续使用的能力。
采用消能方案可以减少结构在风作用下的位移已是公认的事实，对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。
4、隔震和消能减震设计的适用范围1)、隔震设计的适用范围规范12.1.3条对隔震结构提出了一些使用要求。
根据研究：隔震结构主要用于体型基本规则的低层和多层建筑结构。
日本和美国的经验表明，不隔震时基本周期小于1.0秒的建筑结构减震效果与经济性均最好，对于高层建筑效果较差。
国外对隔震建筑工程的较多考察资料表明：硬土场地较适合于隔震建筑；软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的周期有可能增大而不是减小其地震反应。
墨西哥地震就是一个典型的例子。
日本“隔震结构设计技术标准”（草案）规定，隔震建筑适用于一、二类场地。
我国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的反应谱周期均较小，故都可建造隔震建筑。
隔震设计中对风荷载和其他非地震作用的水平荷载给予一些限制（规范12.1.3条3款）是为了保证隔震结构具有可靠的抗倾覆能力。
就使用功能而论，隔震结构可用于：医院、银行、保险、通讯、警察、消防、电力等重要建筑；首脑机关、指挥中心以及放置贵重设备、物品的房屋；图书馆和纪念性建筑；一般工业与民用建筑；建筑物的抗震加固。
2)、消能设计的适用范围消能部件的置入，不改变主体承载结构的体系，又可减少结构的水平和竖向地震作用，不受结构类型和高度的限制，在新建和建筑抗震加固中均可采用。
二、隔震与消能减震设计要求1、设计方案建筑结构的隔震和消能减震设计，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求，与建筑抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后，确定其设计方案。
隔震和消能减震设计
隔震和消能减震设计12.1一般规定12.1.1本章适用于在建筑上部结构与基础之间设置隔震层以隔离地震能量的房屋隔震设计，以及在抗侧力结构中设置消能器吸收与消耗地震能量的房屋消能减震设计。
采用隔震和消能减震设计的建筑结构，应符合本规范第3.8.1条的规定，其抗震设防目标应符合本规范第3.8.2条的规定。
注：1本章隔震设计指在房屋底部设置的由橡胶隔震支座和阻尼器等部件组成的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼，减少输入上部结构的地震能量,达到预期防震要求。
2消能减震设计指在房屋结构中设置消能装置，通过其局部变形提供附加阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量,达到预期防震要求。
12.1.2建筑结构的隔震设计和消能减震设计，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与采用抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析，后确定其设计方案。
12.1.33需要减少地震作用的多层砌体和钢筋混凝土框架等结构类型的房屋，采用隔震设计时应符合下列各项要求：1结构体型基本规则,不隔震时可在两个主轴方向分别采用本规范第5.1.2条规定的底部剪力法进行计算且结构基本周期小于1.0s；体型复杂结构采用隔震设计，宜通过模型试验后确定。
2建筑场地宜为I、II、In类，并应选用稳定性较好的基础类型。
3风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%o4隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼；穿过隔震层的设备配管、配线，应采用柔性连接或其他有效措施适应隔震层的罕遇地震水平位移。
12.1.4需要减少地震水平位移的钢和钢筋混凝土等结构类型的房屋宜采用消能减震设计。
消能部件应对结构提供足够的附加阻尼尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。
12.1.55隔震和消能减震设计时，隔震部件和消能减震部件应符合下列要求：1隔震部件和消能减震部件的耐久性和设计参数应由试验确定。