第9章 结构隔震、减震、制震技术
建设工程中的建筑物减震与隔震设计技术
建设工程中的建筑物减震与隔震设计技术随着城市化进程的不断加快，高层建筑和大型工程的建设越来越多，对于建筑物的抗震性能提出了更高的要求。
减震与隔震技术成为了建设工程领域的热门话题。
本文将探讨建筑物减震与隔震设计技术的原理、应用以及在实际工程中的意义。
一、减震与隔震设计技术的原理减震与隔震设计技术是通过对建筑结构进行改良，使其在地震作用下能够减少或者消除震动的传递，从而减轻地震对建筑物的破坏程度。
其原理可以分为以下几点：1. 减震原理：减震设计基于筒型支座、液压减震器等原理，通过在结构下部设置阻尼器，吸收和分散地震能量，从而减少地震对建筑物的作用力。
2. 隔震原理：隔震设计基于隔震支座等原理，通过在建筑底部设置隔震装置，将建筑物与地震动分离，降低地震波传递到建筑物的能量。
二、减震与隔震技术的应用减震与隔震技术在建设工程中得到了广泛的应用，具体包括以下几个方面：1. 高层建筑：随着高层建筑的不断增多，尤其是在地震频繁的地区，减震与隔震技术的应用成为了保障居民生命财产安全的关键。
通过应用减震与隔震技术，高层建筑能够更好地抵御地震荷载。
2. 桥梁工程：桥梁是城市交通的重要组成部分，其安全性对人们的出行至关重要。
减震与隔震技术的应用可以有效降低地震对桥梁的破坏风险，提高桥梁的耐久性和可靠性。
3. 历史建筑保护：对于具有历史价值的建筑物，减震与隔震技术的应用能够在保护建筑本身的稳定性的同时，降低地震对其的损害，从而更好地保护历史文化遗产。
三、减震与隔震技术在实际工程中的意义减震与隔震技术在建设工程中的应用具有重要的意义：1. 提高抗震能力：减震与隔震技术的应用能够使建筑物对地震产生的动力响应减小，大大提高建筑的抗震能力，减少地震造成的损失。
2. 保护人员安全：减震与隔震技术的应用可以降低地震带来的震害，减少人员伤亡事故的发生，保障居民生命安全。
3. 建筑物持久性：减震与隔震技术的应用可以有效提高建筑物的抗震性能，延长建筑物的使用寿命，减少维修和重建的频率。
2024年建筑结构隔震与减震设计研究
2024年建筑结构隔震与减震设计研究随着地震活动的不断增多和人们对建筑安全性能要求的提高，建筑结构隔震与减震设计成为了一个重要的研究领域。
本文将从隔震技术原理、减震技术方法、结构设计要点、地震动力学分析、安全性评估、工程实例分析以及未来发展趋势等方面进行详细探讨。
一、隔震技术原理隔震技术是一种通过在建筑基础与上部结构之间设置隔震装置，以隔离地震波对建筑结构的直接作用，从而减少地震对建筑的破坏。
隔震装置主要包括橡胶隔震支座、滑动隔震支座和混合隔震支座等。
这些隔震支座具有良好的弹性和阻尼性能，能够在地震时吸收和分散地震能量，降低结构的振动幅度，保护建筑免受地震破坏。
二、减震技术方法减震技术主要是通过在建筑结构中安装减震装置，以减少地震时结构的振动响应。
常见的减震装置包括阻尼器、减震支撑和隔震沟等。
阻尼器可以通过消耗地震能量来减少结构振动，减震支撑则通过改变结构的动力特性来降低地震响应。
而隔震沟则通过在建筑周围设置一定深度的沟槽，利用沟槽的变形来吸收地震能量，从而减少结构的振动。
三、结构设计要点在进行建筑结构隔震与减震设计时，需要考虑以下几个要点：首先，要合理选择隔震与减震装置的类型和参数，确保装置能够有效地发挥隔震和减震作用；其次，要优化结构的动力特性，使结构在地震时具有较低的自振频率和较大的阻尼比，从而减少地震响应；最后，要加强结构的整体性和连续性，确保结构在地震时具有良好的整体受力性能。
四、地震动力学分析地震动力学分析是建筑结构隔震与减震设计的基础。
通过对地震波的传播规律、结构的地震响应以及隔震减震装置的动力性能进行深入分析，可以为结构设计提供科学的依据。
地震动力学分析包括时程分析、反应谱分析和能量分析等方法。
这些方法可以帮助设计师预测结构在地震时的动力响应，从而优化结构设计，提高结构的抗震性能。
五、安全性评估安全性评估是建筑结构隔震与减震设计的重要环节。
通过对结构在地震作用下的受力性能、变形情况和破坏机理进行全面评估，可以确定结构的安全性能水平。
建筑结构减震与抗震设计技术
建筑结构减震与抗震设计技术地震是一种常见的自然灾害，给人们的生命和财产安全带来了巨大威胁。
为了减少地震对建筑结构的破坏，保障人们的生命安全，建筑结构减震与抗震设计技术应运而生。
本文将介绍建筑结构减震与抗震设计技术的基本原理和常用方法，以及该技术在实际工程中的应用。
建筑结构减震与抗震设计技术是通过合理的设计与施工，使建筑结构在地震发生时能够减少震动的作用力，从而减少结构的变形和破坏，保证建筑的整体稳定。
具体来说，减震与抗震设计技术包括减少结构的质量、增加结构的刚度和弯曲能力、优化结构的形状和布局以及采用各种减震装置等。
首先，减少结构的质量是减震与抗震设计的重要手段之一。
较轻的结构质量能够减少地震作用下的惯性力，从而减少结构的变形和破坏。
在结构的设计和施工过程中，使用轻质材料并合理控制结构的自重，可以有效减少结构的质量。
其次，增加结构的刚度和弯曲能力也是减震与抗震设计的关键点。
增加结构的刚度可以提高结构的抗震性能，抵御地震力的作用。
通过增加支撑墙、加固柱和梁、设置剪力墙等方法，可以有效提高结构的刚度和弯曲能力。
另外，优化结构的形状和布局也是减震与抗震设计的重要方面。
在建筑的设计过程中，采用合理的结构形状和布局，能够使结构在地震作用下更加均匀地分布变形和承载力，提高结构的整体抗震性能。
同时，通过合理设置结构的重点和剪力传递路径，也可以减少地震对结构的影响。
除了以上的设计方法之外，还有一种常用的减震与抗震设计技术是采用各种减震装置。
减震装置是专门设计用来减少地震力传递到结构的装置，可以起到减震和隔震的作用。
常见的减震装置包括摇摆摆杆装置、摩擦摆杆装置、液体阻尼器、减振器等。
这些装置能够吸收和分散地震能量，减少结构的震动幅度，保护结构免受地震的破坏。
以上所介绍的减震与抗震设计技术在实际工程中已经得到广泛应用。
许多高层建筑、大型桥梁、核电站等重要工程都采用了这些技术来提高抗震性能。
例如，东京的东京塔、洛杉矶的沙特尔粘弹性减震器等都是采用了减震与抗震设计技术的典型案例。
建筑结构抗震设计3
第9 章
隔震与耗能减震房屋设计
9.1 概述 9.2 隔震的原理与方法 9.3 耗能减震的原理与方法 9.4 结构主动控制初步
9.1 概述 9.1.1结构抗震设计思想的演化与发展
震源
产 生
地震波
传 递
建筑物所在场地
引ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ起
结构的地震反应
9.2.1 基础隔震的原理及隔震结构的特点
二、结构隔震的原理
•隔震概念——“地震是从哪儿来的？” 在建筑物上部结构与基础之间设置隔震装置，形成隔震 层，把建筑结构与基础隔离开来， 减小或避免地震能量向上部结构传输——减小地震反 应——基础隔震——减小地震能量输入。
•房屋基础隔震：在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装 置（或系统）形成隔震层，把房屋结构与基础隔离开来， 利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能 量向上部结构传输，以减少建筑物的地震反应，实现地震 时建筑物只发生轻微运动和变形，从而使建筑物在地震作 用下不损坏或倒塌。
主要方法
吸振减震 冲击减震
9.1.1 结构抗震设计思想的演化与发展
主动控制（狭义的制震技术）
地震
结构
施加控 制力
减小结构振动
自动控制系统
9.1.1结构抗震设计思想的演化与发展
隔震技术
实用阶段
减震 制振技术
研究、探索并部分应用 于工程实践的时期。
9.1.2
结构控制理论
结构控制理论处于初期发展和初步应用阶段。 • 结构控制主要研究结构工程中控制装置的设计理论、方法及 其实施。 • 控制结构是根据给定的控制条件将结构和控制装置作为一个 整体进行优化设计。 • 结构控制可分四类 （1）被动控制：不需要外部提供能源 上部减震：如调频质量阻尼器、耗能装置等 基础减震：即基础隔震 （2）主动控制：需要外部提供能源 （3）半主动控制：仅需少量外部能源 （4）混合控制：以上几种控制类型的组合 • 区别：感应（结构反应、外界干扰信 息采集）+作动（外部 能量控制力）+运算系统
隔震与减震技术介绍
隔震与减震一、概述二、基底隔震三、悬挂隔震四、耗能减震五、冲击减震六、吸振减震七、主动控制减震一、概述•地震引起结构振动的全过程是：由震源产生地震动，通过传播途径传递到结构上，从而引起结构的振动反应。
•通过在不同部分采取振动控制措施，就成为不同的积极的抗震方法。
1、消震通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。
2、隔震通过某种装置，将地震动与结构隔开，减弱或改变地震动对结构作用的强度或方式，达到减小结构振动的目的。
隔震方法：基底隔震 悬挂隔震3、被动减震通过采用一定的措施或附加子结构，吸收或消耗地震传递给主结构的能量，达到减小结构振动的目的。
被动减震方法： 耗能减震 冲击减震 吸震减震4、主动减震根据结构的地震反应，通过自动控制系统的执行机，主动给结构施加控制力，达到减小结构振动的目的。
• 两大类减震方法：（1）被动控制方法。
这种方法无外部能源供给，也称无源控制技术。
包括隔震技术和被动减震技术。
（2）主动控制方法。
这种方法有外部能源供给，也称有源控制技术。
• 与传统的消极抗震方法相比，减震方法优点：（1）减小地震作用，降低结构造价，提高结构抗震可靠度。
隔震方法能够控制传到结构上的地震力，克服确定荷载的困难。
（2）减小结构在地震作用下的变形，保证非结构构件不破坏，减小震后维修费用，对现代建筑，非结构构件的造价占总造价的80％以上。
（3）隔震、减震装置的更换或维修比更换、维修结构构件方便、经济。
（4）精密加工设备、核工业设备等结构物，只能用隔震、减震的方法满足严格的抗震要求二、基底隔震1、原理• 基底隔震是在结构物地面以上部分的底部设置隔震层，限制地震动向结构物的传递。
• 基底隔震，主要用于隔离水平地震作用。
隔震层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度。
此时可近似为上部结构是一个刚体，如图8.18所示。
设结构的总质量为m ，绝对水平位移为y ，地震动的水平位移为xg ，隔震层的水平刚度为k ，阻尼系数为c ，则底部隔震系统的运动平衡方程为： •• 上部结构绝对位移（加速度）振幅与地震动位移（加速度）振幅的比值R 为g g kx x c ky y c ym +=++ 2222222max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R•R称为绝对隔震传递率。
第9章-结构隔震、减震、制震技术
第9章 结构隔震、减震、制震技术
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学
院
土
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竖缝消能剪力墙
横缝消能剪力墙
程
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以上有不当之处，请大家给与批评指正， 土
谢谢大家！
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甘肃某住宅楼，为6
层砌体结构，基础采
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用橡胶隔震垫，在8度 院
的地震烈度作用下， 土
房屋基本完好，只在
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管线的连接部位有轻
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微破坏。
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常见消能装置
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第9章 结构隔震、减震、制震技术
传统的方法不能适用。
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二、新型抗震设计思想
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目前，作为有效、经济和现实可行的结构抗
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震新技术、新体系之一，就是“结构隔震、消
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能和减震控制”，它包括结构隔震，结构消能
院
减震，结构被动调谐减震，其他各种被动、主
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动和半主动控制体系等。
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பைடு நூலகம்
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抗震设计新理念：抗、防、制、控。
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确保结构本身及结构中的人、仪器、设备、 海
装修等的安全和处于正常的使用环境状况。这种 工
隔震结构与减震结构与传统结构抗震设计(完全版)ppt课件
,隔震层的总刚度为53504KN/m。每个GZY400隔震支座受到水平剪力为218.22KN。
10
最大加速度
m10/ .s62.8 隔震结构时程分析验算
1．分析模型
上 部 结 构
隔 震 层
地震波 ART EL CENTRO ART HACHINOHE
ART KOBE
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10.10所示，即各柱底部分别安置橡胶 支座）。
图10.10 隔震支座布置图
5
1.确定轴向力 竖向地震作用
Fevk vG
柱底轴力设计值
N 1.2 (恒载 0.5 活载）1.3 竖向地震作用 53608 .25kN
图10.11 隔震结构时程分析模型 2．输入地震波
本工程8度(0.15g)设防，时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值取为：
多遇地震1.10 m / s2
罕遇地震5.10m / s2
输入地震波如表10.7： 表10.7时程分析地震波参数
相位特性
时间间隔 (s)
EL CENTRO 1940 NS HACHINOHE 1969 EW JMA KOBE 1995 NS
Kh K j 2.092 44 92.048kN/ mm
由式(10.3)
eg
K j j 44 2.092 0.292 0.292
Kh
92.048
6
。
由式(10.1)
T1 2
G Khg
1.27S
5Tg
5 0.4 2.0s
。
2
1
0.05 eg 0.06 1.7eg
结构隔震、减震设计与制振技术
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，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。
03
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。
04
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 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
213
263
300
基础
193
57
106
1层
377
75
103
6层
上下
南北
东西
地震观测 位置
方向
隔震橡胶支座包括天然夹层橡胶支座、铅芯橡胶支座，高阻尼橡胶支座等 。
天然夹层隔震橡胶支座 天然夹层橡胶支座构造如图所示。天然夹层橡胶支座具有较大的竖向刚度，承受建筑物的重量时竖向变形小，而水平刚度较小，且线性性能好。由于天然夹层橡胶支座的阻尼很小，不具备足够的耗能能力，所以在结构使用中一般同其它阻尼器或耗能设备联合使用。
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烈度地震时，房屋可能会严重破坏或倒塌。由于
地震的随机性，建筑结构的破损程度及倒塌可能 性还难以控制。
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2．适用性问题：传统抗震设计方法容许建筑结 构在地震中出现损坏，对于某些不容许在地震 中出现破坏的建筑结构，或有贵重装饰的建筑 结构，或者内部的重要设备、仪器、系统难以 适用。 3．经济性问题：传统抗震方法体现“被动抵 抗” ，其结果是断面越大，刚度越大，地震作 用也越大，所需断面及配筋也越大，恶性循环， 大大提高“抗震”所需的建筑造价。
横缝消能剪力墙
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确保结构本身及结构中的人、仪器、设备、 装修等的安全和处于正常的使用环境状况。这种 结构体系，称为“结构减震控制体系”。
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第9章 结构隔震、减震、制震技术
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2、结构控制的特点和优越性
减震控制结构的地震反应与传统抗震结构的 地震反应的比值为： 隔震结构 消能结构 TMD被动控制结构 主动或半主动控制结构 8 % ～ 25 % 30 % ～ 60 % 30 % ～ 60 % 10 % ～ 50 %
第9章 结构隔震、减震、制震技术
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结构抗震设计
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第9章 结构隔震、减震、制 震技术
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本章主要内容
了解隔震、减震等基本思想
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一、传统结构抗震设计的方法
目前我国和世界各国普遍采用的传统结构抗 震设计方法，用一个字概括：“抗”
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设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不 倒”。
通过加大结构断面，增强结构的刚度，提高 配筋，加大结构承载力。
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但存在下是以既定的 “设计烈度”作为设计依据的，当发生突发性超
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二、新型抗震设计思想
目前，作为有效、经济和现实可行的结构抗 震新技术、新体系之一，就是“结构隔震、消 能和减震控制”，它包括结构隔震，结构消能 减震，结构被动调谐减震，其他各种被动、主 动和半主动控制体系等。
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抗震设计新理念：抗、防、制、控。
第9章 结构隔震、减震、制震技术
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传统抗震结构 “激烈放大晃动” 反应
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隔震结构的 “缓慢整体 平动”反应
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1、结构控制的减震机理
在建筑结构的特定部位，装设某种装置（如 隔震支座），或某种机构（如消能支撑,消能剪 力墙,消能节点,消能器等），或装设某种子结构 （如调频质量等），或施加外力（外部能量输 入），以改变或调整结构的动力特性或动力作用， 使工程结构在地震的作用下，其结构的动力反应 明显减少，并得到合理的控制，
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常见消能装置
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3、隔震、减震做法
隔震层和隔震支座的布置
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甘肃某住宅楼，为6 层砌体结构，基础采 用橡胶隔震垫，在8度 的地震烈度作用下， 房屋基本完好，只在 管线的连接部位有轻 微破坏。
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4．和建筑技术的发展矛盾：高强轻质材料越来 越多地被采用，结构构件断面越来越小，房屋 高度越来越高，结构跨度越来越长，若要满足 结构抗震和抗风要求，结构刚度不能满足要求， 传统的方法不能适用。
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