(完整版)隔震结构设计-实例
高层结构隔震设计工程实例
高 层 结 梅 隔 震 设 计 工 程 实 例
李 夹夫 ， 刘武靖
摘 要 ： 绍 一 个 采 用 夹 层 橡 胶 垫 隔 震 技 术 的高 罢 建 筑 （ 七 层 ） 结 构 设 计 。 设 计 中分 别 采 用 能 量 方 法 和 时 程 分 析 介 十 的
法对 隔震 方案 进行 了可行性研 究及优选 ， 出了确 定隔震 层上 部结构 的等效设 防烈度 以及水平 位移计算及 控制 的方法。 提
关 键 词 ： 层 结 构 ， 震 ， 计 ， 量 方 法 ， 塑 性 高 隔 设 能 弹
中图 分 类 号 ：Ｕ ５ ． Ｔ ３２ １
文 献 标 识 码 ： Ａ
引 言
点体 系 ， 并求 出其 等 效刚 度。然 后把 各层 的质 点重 量 作 为假
那 地震是一 种会产 生严重 后果的 自然 灾害 ， 突发性和毁 灭性 想水平 荷载 ， 为结 构第 层 在 Ｇ 作 用下 求 得 的假 想 位 移 ， 其 么， 等效单 质点体 系的假想位移 可用下式求 得 ： 常常令人难 以抵 御 。房屋隔 震 则是 一项 为提 高 房屋 耐震 性 能 而 产生的新技 术。一些 国家 已于 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 ～８ 代 就 开 始 ０年
维普资讯
．
２ ２ ・
第２ ８卷 第 ７期 ２ ０ ０ ２年 ７ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡ Ｎ ＡＲＣＨｎＥ （Ｉ 】 Ｅ ＸＩ ＩＲ Ｔ
Ｖｏ ． Ｄ ｕ． ０２
文 章 编 号 ：０９６２ （０ ２０ ．０２０ １０．８５２０ ）７０２ ．２
４ ．５ｍ． 下 ｌ 层 高 为 ２ ７ ｌ ～ｌ 层 高 为 ２ ７ ， 层 ５４ 地 层 ．０ｍ， 层 ５层 ．５Ｉ 顶 ｎ
(完整版)隔震结构设计-实例
隔震结构工程设计1工程概况某商业办公楼，地上6层，首层5.1m,其余层高度皆为3.6m，总高24.6m，隔震支座设置于基础顶部。
上部结构为钢框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用独立基础。
丙类建筑，设防烈度7度，设计基本加速度0.15g，场地类别Ⅱ类，地震分组第一组，不考虑近场影响。
表1.1 上部结构重量及侧移刚度层号重力荷载代表值(KN) 侧移刚度（KN/mm）1 7760 8152 7760 7963 7760 7964 7760 7965 7760 7966 5100 7962 初步设计2.1是否采用隔震方案(1)不隔震时，该建筑物的基本周期为0.45s，小于1.0s。
(2)该建筑物总高度为24.6m，层数6层，符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。
(3)建筑场地为Ⅱ类场地，无液化。
(4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载未超过结构总重力的10%。
以上几条均满足规范中关于建筑物采用隔震方案的规定。
2.2确定隔震层的位置隔震层设在基础顶部，橡胶隔震支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。
隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形。
隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。
2.3隔震层上部重力设计上部总重力为如表1.1所示。
3 隔震支座的选型和布置确定目标水平向减震系数为0.50，进行上部结构的设计，并计算出每个支座上的轴向力。
根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图1.1所示，即各柱底部分别安置橡胶支座）。
图1.1 隔震支座布置图3.1确定轴向力竖向地震作用 G F v evk α==19261kN柱底轴力设计 kN N 84679竖向地震作用3.1活载）5.0恒载(2.1=⨯+⨯+⨯= 中柱柱底轴力 kN N 2057.92中= 边柱柱底轴力 kN N 1884.86边= 3．2确定隔震支座类型及数目中柱支座：LRB600型，竖向承载力2673KN ，共20个。
建筑结构丨必须收藏!8个隔震设计项目的精彩分享
建筑结构丨必须收藏!8个隔震设计项目的精彩分享1. 韩国首尔售亭大楼：这座高层建筑采用了精确的隔震设计，包括使用弹性材料和活动支撑结构来抵御地震力。
它成功地抵挡了2016年发生在韩国的地震，并保持完好无损。
2. 日本东京市联合大楼：该建筑采用分离式隔震设计，通过在建筑的底部设置橡胶隔震垫和摇摆桥梁系统来减少地震力。
这种设计在2011年发生的九州地震中被证明非常有效。
3. 新西兰基督城重建项目：该项目在地震后对基督城进行了全面重建，采用了创新的隔震设计。
建筑物采用了橡胶和液压缓冲器来分散地震力，保护建筑物和居民的安全。
4. 美国旧金山湾区大桥：该桥采用了隔震设计以减少地震力对桥梁的影响。
它在1989年发生的旧金山地震中承受了巨大的地震力，却依然保持了稳定和可靠。
5. 智利圣地亚哥唐帕德里维亚高尔夫球场俱乐部：该高尔夫球场俱乐部采用了球场地基的隔震设计，以减少地震对球场设施的破坏。
这种设计已经成功地保护了球场在智利历次地震中的安全。
6. 土耳其伊斯坦布尔宪章高层建筑：这座高层建筑采用了创新的钢结构隔震系统，以提供更好的地震抵抗能力。
它在1999年发生的伊斯坦布尔地震中经历了一次严重的地震测试，结果显示了出色的抗震性能。
7. 希腊雅典奥运会主体育馆：这个体育馆采用了隔震设计来保护运动员和观众的安全。
它在2004年雅典地震中经历了一次严重的地震测试，结果证明了其出色的抗震效果。
8. 意大利那不勒斯圣多明副堂：这座历史建筑采用了隔震设计，包括柔性支撑和隔震橡胶垫等。
这种设计使得这座教堂在发生地震时能够保持安全，并减少对建筑的破坏。
这些隔震设计项目展示了建筑结构在地震中的重要性，以及创新的隔震技术如何提高建筑物的抗震能力，保护居民和建筑的安全。
这些项目的成功应该被广泛收藏和学习。
减隔震设计案例集
减隔震设计案例集一、背景介绍减隔震设计是指通过减小建筑结构与地震的直接接触，从而降低地震对建筑结构的破坏程度的一种手段。
它以确保建筑结构在地震发生时能够有一定的变形能力和吸能能力，减少震害，提高建筑结构的抗震性能为目标。
随着科技的进步和人们对安全的重视，减隔震设计在建筑工程中得到了广泛的应用。
二、案例一：东京奥运会主体育场东京奥运会主体育场采用了减隔震结构设计，采用了3种不同类型的隔震支座技术，其中包括摆式隔震支座、摇摆隔震支座和液压隔震支座。
这种设计可以大大减小建筑结构在地震发生时受到的冲击力，提高了主体育场的抗震性能，保障了参与奥运会的运动员和观众的安全。
三、案例二：旧金山湾区大桥旧金山湾区大桥是一座全球首个使用了隔震支座技术的跨海大桥。
设计者在桥墩与主桥梁的连接处设置了隔震支座，当地震发生时，这些支座可以缓冲震动，并减小桥梁所受力的冲击，大大提高了大桥的抗震性能和安全性。
四、案例三：日本东北大学附属医院日本东北大学附属医院是一座集医疗、教学和科研于一体的综合性医院，该医院的新建筑采用了减隔震设计。
设计者采用了多种隔震设备，包括橡胶隔震支座、减震衬垫等，有效地降低了医院建筑在地震时的受力，并保障了医院内患者和医护人员的安全。
五、案例四：美国洛杉矶威尔逊中心美国洛杉矶威尔逊中心也是一座采用减隔震设计的建筑物。
建筑师在设计和施工中充分考虑了地震作用，使用了旋转橡胶减震支座和减震衬垫等隔震设备，提高了建筑结构的抗震性能，保障了该场所内的人员和设备的安全。
六、案例五：中国香港国际金融中心中国香港国际金融中心是一座非常有名的超高层建筑，该建筑采用了特殊设计的减隔震支座和缓冲器，有效减小了地震对建筑结构的影响，提高了建筑的抗震性能，保障了大楼内部人员和财产的安全。
七、结语以上案例充分展示了减隔震设计在世界各地建筑工程中的广泛应用和重要作用。
通过减隔震设计，各种类型的建筑物都能够提高其抗震性能，从而保障了人们的生命财产安全。
工程结构的阻尼和隔振设计
未来研究方向探讨
智能化阻尼和隔振技术
随着人工智能和大数据技术的发展，未来可研究如何将智能算法应用 于阻尼和隔振设计中，实现自适应调节和优化控制。
新型阻尼材料和隔振技术
02 03
隔震支座
隔震支座是一种特殊的阻尼装置，用于隔离地震波向上部结构的传播。 它允许建筑物在地震时相对于地面发生水平位移，从而减小地震力对上 部结构的影响。
耗能支撑
耗能支撑是一种具有滞回特性的支撑构件，能够在地震中通过塑性变形 消耗能量，减轻主体结构的损伤。
桥梁结构中的隔振设计
隔震沟
在桥梁结构中，隔震沟被用于隔离地震波向桥墩的传播。通过在桥墩周围设置隔震沟，可 以减小地震力对桥墩的作用，保护桥梁免受地震破坏。
阻尼材料
用于吸收和消耗振动能量，减少振动的幅度和持续时 间。常用的阻尼材料有橡胶、沥青等。
辅助结构
用于固定隔振元件和阻尼材料，保证整个隔振系统的 稳定性和可靠性。
隔振效果评价指标
传递率
表示隔振系统对振动传递的阻隔 程度，通常以分贝（dB）为单位 进行衡量。传递率越低，隔振效 果越好。
固有频率
指隔振系统自身固有的振动频率 。当外界振动频率接近固有频率 时，隔振系统容易发生共振，导 致隔振效果降低。
粘弹性阻尼材料
兼具粘性和弹性，能耗散振动能量，适用于各 种复杂结构的阻尼设计。
复合阻尼材料
通过不同材料的组合，实现宽频带、高效能的阻尼效果，满足特殊工程需求。
智能控制技术在隔振系统中应用
主动隔振技术
采用作动器对结构施加反向振动，抵消外部激励 引起的振动，实现高精度隔振。
隔震结构设计-jh
隔震支座直径
在永久荷载和可变荷载组合效应作用下，支座的竖 向平均压应力设计值，不应超过下表限值。（先按非隔震 结构初步计算，而后按隔震结构分析结果验算）
表1 橡胶隔震支座平均压应力限值 建筑类别 平均压应力限值（MPa） 甲类建筑 10 乙类建筑 12 丙类建筑 15
注：1. 对需验算倾覆的结构应包括水平地震作用效应组合；对需进行竖向地震作 用计算的结构，尚应包括竖向地震作用效应组合。 2. 当橡胶支座的第二形状系数（有效直径与各橡胶层总厚度之比）小于5.0时 应降低平均压应力限制：小于5不小于4时降低20%，小于4不小于3时降低 40%。 3. 外径小于300mm的橡胶支座，其平均压应力限制对丙类建筑为12MPa。
结构层间位移：建议控制在规范弹塑性允许位移的1/2。
③ 隔震层抗风验算
隔震层的设计要求具有足够大的初始刚度，以抵 抗风荷载以及小地震的作用下产生的位移。其应按下 式要求进行验算：
wVWK VRW
VRW — 抗风装置的水平承载力设计值；
w — 风荷载分项系数，采用1.4；
VWK — 风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值。
隔震支座的弹性恢复力应符合下列要求:
K100tr≥1.4 VRW
K100 — 隔震支座在水平剪切应变100%时的水平动刚度。
3. 隔震结构的构造措施
隔震建筑应采取不阻碍隔震层在罕遇地震发生大变形的措施
图5 建筑结构隔震构造详图《建筑结构隔震构造详图》（O3SG610-1）
隔震缝d不小于 隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍。
表4 水平向减震系数的比值划分
层间剪力最大比值 0.53 0.35 0.26 0.18
水平向减震系数 减震效果
YJK微课堂第二期：隔震结构操作流程和实例分析
上部结构计算-选取地震波
隔震结构设计
隔震结构：利用隔震元件，以集 中发生在隔震层的较大相对位移 ，阻隔地震能量向上部结构传递 。
隔震技术的重点是“隔离地震”
01
02
03
基本思想：是在建筑中 设置柔性隔震层，地震 产生能量在向上部结构 传递过程中，大部分被 柔性隔震层吸收，仅有 少部分传递到上部结构 ，从而降低上部结构的 地震作用，提高其安全 性。
•选用计算水平向减震系数β时同样的地 震波；
•在弹性时程参数“主方向峰值加速度” 中输入大震下的峰值加速度。
设置相关工况组合
由于YJK目前的FNA法不能同时施加竖向地震 波，所以竖向地震按简化算法取值。 长期荷载效应最大压应力：1.0D+0.5L 短期荷载效应最大压应力： 1.0D+0.5L+1.0Fek+0.4*（0.2（1.0D+0.5L）） =1.08D+0.54L+1.0Fek
7
隔震结构设计方法
隔震结构设计一般采用分部设计方法。即将整个隔震结构分为上部结构、隔震层、 下部结构及基础，分别进行设计
上部结构
隔震层
下部结构
基础
沿用一般抗震结构的 设计方法，水平地震 作用采用隔震以后的 标准值。隔震支座不 能隔离竖向地震作用， 所以与竖向地震作用 相关的不降低（如轴 压比等）。
《抗规》12.2.2-2条：
隔震设计实例-吕园园
泉州八中科学实验楼
吕园园 14121059 硕1405班
一、震动控制
主动控制 被动控制 混合控制 智能控制
振动控制分类图
二、工程实例
泉州八中科学实验楼
泉州八中科学实验楼简介
建设规模3340M^2，6层，高21.3M,钢筋混凝 土框架结构，钻孔灌注桩基础。 场地为中软土，场地类别为Ⅱ类，属于对抗 震不利地段，地震设防烈度为7度，地震动峰 值加速度为0.15g,设计地震分组是第二组， 特征周期为0.40s。
谢谢！
主动控制
需要向结构输入能量 难点：如何处理在地震作用下主动控制装置 的震动
主动控制
传感器 控制器 作动器
被动控制
被动控制
隔振
耗能减振
吸能减振
基础隔振
层间隔振
混合控制
混合控制是一种由主动控制与被动控制混合 而成的控制系统，并可以同时具有智能控制 与被动控制的优点，它既利用被动控制大量 耗散振动能量，又利用主动控制保证控制效 果，因此具有良好的应用价值 前景：由于混合控制隔振系统的主动作动器 需要的能量小、适应性强、控制效果好等原 因，因而被认为是有发展潜力的新一代隔振 系统
GOOD：不截断高阶阵型，对于某些高阶阵型敏感的 结构显得尤为重要。
隔震支座平面图
基本周期： 0.97s→2.5s
输入地震动选择的重要性
选择合理的输入地震动是得到较为可靠分析 结果的前提, 输入地震动不同, 计算所得地震 反应可能相差数倍甚至几十倍之多 本工程利用ETABS 软件，时程分析采用双向 输入，重点分析了非隔震结构和隔震结构在7 度多遇地震下地震剪力、层间位移角的响应。
分析结果
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隔震结构工程设计
1工程概况
某商业办公楼，地上6层，首层5.1m,其余层高度皆为3.6m，总高24.6m，隔震支座设置于基础顶部。
上部结构为钢框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用独立基础。
丙类建筑，设防烈度7度，设计基本加速度0.15g，场地类别Ⅱ类，地震分组第一组，不考虑近场影响。
表1.1 上部结构重量及侧移刚度
层号重力荷载代表值(KN) 侧移刚度（KN/mm）
1 7760 815
2 7760 796
3 7760 796
4 7760 796
5 7760 796
6 5100 796
2 初步设计
2.1是否采用隔震方案
(1)不隔震时，该建筑物的基本周期为0.45s，小于1.0s。
(2)该建筑物总高度为24.6m，层数6层，符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。
(3)建筑场地为Ⅱ类场地，无液化。
(4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载未超过结构总重力的10%。
以上几条均满足规范中关于建筑物采用隔震方案的规定。
2.2确定隔震层的位置
隔震层设在基础顶部，橡胶隔震支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。
隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形。
隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。
2.3隔震层上部重力设计
上部总重力为如表1.1所示。
3 隔震支座的选型和布置
确定目标水平向减震系数为0.50，进行上部结构的设计，并计算出每个支座上的轴向力。
根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图1.1所示，即各柱底部分别安置橡胶支座）。
图1.1 隔震支座布置图
3.1确定轴向力
竖向地震作用 G F v evk α==19261kN
柱底轴力设计 kN N 84679竖向地震作用3.1活载）5.0恒载(2.1=⨯+⨯+⨯= 中柱柱底轴力 kN N 2057.92中= 边柱柱底轴力 kN N 1884.86边= 3．2确定隔震支座类型及数目
中柱支座：LRB600型，竖向承载力2673KN ，共20个。
边柱支座：LRB600型，竖向承载力2673KN ，共20个。
其支座型号及参数如表3.1。
4 水平向减震系数ϕ的计算
多遇地震时，采用隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比。
由式
mm kN K K j
h /83.6804092.2=⨯==
∑ 由式
292.083.68
292
.0092.204=⨯⨯=
=
∑h
j
j eg K K ξξ。
由式
s T S g
K G
T g h 0.24.05527.121=⨯=<==π。
57.07.106.005.012=+-+=eg
eg
ξξη
78.055.005.09.0=+-+=eg
eg
ξξγ
由式 5.037.0)/()/(29.0012<==
g g T T T T γηϕ
即水平向减震系数满足预期效果。
5 上部结构计算
5.1水平地震作用标准值
非隔震结构水平地震影响系数216.024.00.145.040.09
.0max 210=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=αηαγ
T
T g
由式
kN G F eq ek 4.20238.25317216.037.00=⨯⨯==ϕα 5.2隔震层分布的层间剪力标准值 由式
ek n
i i
i
i F G
G F ∑==
1
),2,1(n i =
计算层间剪力标准值,其结果见表5.1。
6 隔震层水平位移验算
罕遇地震时，采用隔震支座剪切变形不小于250%时的剪切刚度和等效粘滞阻尼比。
6.1计算隔震层偏心距e
本结构和隔震装置对称布置，偏心距e =0。
6.2隔震层质心处的水平位移计算
根据场地条件，特征周期为s T g 4.0=。
由式
mm kN K K j
h /504.5340216.1=⨯==
∑
由式
131.0504
.53131
.0216.140=⨯⨯=
=
∑h
j
j eg K K ξξ
由式
s g K G
T h 66.121==π
71.0131.07.106.0131
.005.017.106.005.012=⨯+-+
=+-+
=eg
eg
ξξη
83.0131
.055.0131
.005.09.055.005.09.0=⨯+-+
=+-+=eg
eg ξξγ
设防烈度7度(0.15g)罕遇地震下20.1max =α。
261.020.171.066.14.0)(83
.0max 21
1=⨯⨯⎪
⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=αηζαγ
T
T g
eq
由式
mm m K G
u h
eq s c 179179.0)(1===
ζαλ
6.3水平位移验算（验算最不利支座）
本工程隔震层无偏心，对边支座15.1=i β。
由式
mm mm u u c i i 85.20517915.1=⨯==β 验算支座LRB600 []mm u i 220= mm u mm u i i 220][85.205=<=
故支座变形满足要求。