基础隔震结构的耗能分析_党育
土木工程隔震技术与耗能减震技术探讨
土木工程隔震技术与耗能减震技术探讨在土木工程的建立当中，隔震控制技术就是对由地震所产生的振动对建筑的整体结构的隔离作用，下面是的一篇探究土木工程隔震技术的，欢送阅读参考。
传统土木工程中的结构抗震主要是通过弹塑性的设计手法，运用加强结构自身的抗震性能来到达减震的效果，这种方式属于被动的和性的减震对策。
因为人们对未来的地震灾害的具体强度与实际的特性不能加以确定和估计，如果依照传统的抗震手法来设计工程的结构，就不具备相应的自我调节能力。
所以说，传统的减震结构设计不能很好的满足土木工程的平安性能要求，从而产生严重的倒塌或者是倒塌，由于减震技术的包含的范围过大，本文就从其中较为典型和重点的隔震技术与耗能减震技术的方面来加以讨论。
早在上世纪七十年代，姚治平先生首次明确的提出了土建工程中的结构控制概念，并在论文“土木工程结构减震概念”以及以后的论文中都相应的指出了：应用结构的控制系统是一个解决土木工程这种平安性问题的可替代的方法，这为结构理论在土木工程中防震问题中提出了全新的方向。
在近三十年的开展历程中，国内外的相关学者在土木工程的结构控制的方式、实验以及工程的应用方面都取得良好的研究成果，工程结构控制概念可以解释为：通过对工程结构施加相应的控制体系，通过控制体系和结构来共同承当受震的作用，以此来调节和降低工程结构中的振动效应。
(一)隔震控制技术原理在土木工程的建立当中，隔震控制技术就是对由地震所产生的振动对建筑的整体结构的隔离作用。
工程中的防震体系根本都设置在工程结构的最底部和根底工程顶面之间，使得上部的结构和根底相别离。
通过隔震体系来隔离地震波所产生的向上冲击力，延长工程结构的根本周期，从而降低建筑物的地震反响，是的工程整体的加速度变下，通过隔震系统来分担地震所产生的能量，以此来到达减震的作用。
通过地震的反响图谱可以看出，随着周期的变大，加速度的反响谱慢慢的减小，通常在底层建筑的刚度很大，所以说周期变短，在发声振动的时候，输入其中的加速度很大，要是采用相应的措施来增加和延长工程结构的根本自震周期，让其还礼场地中的卓越周期，让工程结构的基频处在地震产生高能量的频段以外，通过这种方式可以有效的降低建筑物输入的加速度。
隔震结构的基本原理及动力分析
隔震结构的基本原理及动力分析摘要：本文根据现行的《建筑抗震设计规范》，介绍了隔震结构的基本原理、实用范围和设计与分析方法，并通过一隔震结构的设计实例说明隔着结构的优越性。
关键词：基础隔震；地震响应；时程分析法；引言目前，我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法是将建筑物设计为“延性结构”，通过适当控制调整结构物的自身刚度和强度，使结构构件(如梁、柱、墙、节点等)在强烈地震时进入非弹性状态后具有较大的延性，从而通过塑性变形消耗地震能量，减轻建筑物的地震反应，使整个结构“裂而不倒”，这就是“延性结构体系”[1~3]。
它的设防目标是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”。
实践证明，这种方法对减轻地震灾害起到了积极作用，但是这种传统的结构抗震方法有其明显的不足，随着我国经济的高速发展，对建筑功能要求越来越高，结构的形式越来越多样化、复杂化，很多重要的建筑（电力、通讯中心、核电站、纪念性的建筑、海洋平台等）结构及内部设备的破化将造成巨大的经济损失。
对这类建筑的抗震性能提出更高的要求——结构不允许进入塑性工作阶段，因此采用传统抗震方法很难满足此类建筑抗震要求。
面对新的社会要求，各国地震工程专家一直寻求新的结构抗震设计途径，以隔震为代表的“结构振动控制技术”便是这种努力的结果[4~6]。
1、隔震结构的基本原理结构隔震体系是指在建筑物上部结构的底部与基础面之间设置某种隔震装置，使之与固结于地基中的基础地面分离开来的一种结构体系[6]。
隔震结构的基本原理可以用图1进一步阐明。
图中三条曲线表示不同的阻尼大小，为普通中低层建筑的自振周期，为隔震层建筑的自振周期。
（a）加速度反应谱（b）位移反应谱图1隔震原理从图中可以看出，结构自振周期延长，结构的地震加速度反应减小，地震位移反应增大；结构阻尼增大，结构的地震加速度反应和位移反应均减小。
隔震系统的水平刚度远远低于上部结构的抗侧刚度，因此，结构的自振周期大大延长，避开地震动的卓越周期，使结构的地震加速度反应大大减小，变形主要集中消耗在隔震层，输入到结构的地震能量主要被隔震层消耗，而上部结构相对变形非常小。
并联组合基础隔震结构耗能的探讨
并联组合基础隔震结构耗能的探讨摘要：在汶川震后重建中，隔震技术运用较多；隔震装置主要有：滑板支座、叠层橡胶支座和阻尼器；把各种不同的隔震装置有效的组合在一起，可发挥各自的优点，起到良好的隔震效果。
关键词：隔震技术；滑板支座；叠层橡胶支座中图分类号：tu97文献标识码：a 文章编号：1引言20世纪50年代housner就提出了能量分析的概念，地震对结构的作用实质上就是能量的输入、转化和耗散的过程，基础隔震结构作为结构被动控制的一种，其主要原则就是通过隔震的设置来减小地震输入给上部结构的能量，主要利用隔震支座的非线性变形来耗散一部分能量和延长结构的周期来实现的，也有学者提出隔震层有滤波效应才使得上部结构的输入能减小，结构的输入能与很多因素都有关，如地震动特性、结构自身动力特性和场地条件等等。
对于隔震结构来说，在分析上部结构处于弹性状态能量耗散的较少，结构的动力特性又与隔震层的设置有关，所以，本文仅研究了滑移隔震和组合隔震时，在铅芯橡胶支座确定的情况下摩擦滑板支座的摩擦系数对结构输入能的影响。
2 模型概况结构为一个拟建在8度地区的6层矩形框架结构，层高3.3m，梁、板的混凝土取c30，柱子的取c30；柱尺寸：400x400mm，梁：300x600mm，板厚80mm。
结构规则，质量中心坐标为（18m，7.5m），上部结构结构的偏心距为0。
利用sap2000建立结构的模型，上部结构采用梁单元和膜单元来模拟梁、柱和楼板，采用刚性楼板假定，隔震支座分别采用sap2000中rubber isolator和friction isolator单元模拟。
时程分析时选用了两条实际记录的地震波，el centro波和taft波。
铅芯橡胶支座的型号为gzy400-80，直径为400mm，初始刚度为4.67x106 n/m，屈服后刚度为5.69x106 n/m，屈服力为4.19x104 n；滑板摩擦系数分别取0.02、0.06、0.1、0.14、0.18、0.22。
摩擦摆基础隔震结构能量反应影响因素分析
摩擦摆基础隔震结构能量反应影响因素分析
王建强;王建亮
【期刊名称】《河南科学》
【年(卷),期】2010(28)3
【摘要】对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了支座摩擦系数和地震烈度对结构能量反应的影响,表明随着支座摩擦系数的增大,结构的总输入能量增大,隔震层耗能比减小,上部结构的变形耗能比增大;随着地震烈度的提高,结构的总输入能量显著增大,隔震层耗能比增大,上部结构变形耗能比减小.
【总页数】3页(P302-304)
【作者】王建强;王建亮
【作者单位】郑州大学,土木工程学院,郑州,450001;河南鼎誉工程咨询有限公司,郑州,450052
【正文语种】中文
【中图分类】TU352.1
【相关文献】
1.多维地震动作用下摩擦摆基础隔震结构能量反应分析 [J], 王建强;赵卓;丁永刚;李大望
2.上部结构周期对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响 [J], 李成金;王建亮
3.摩擦摆基础隔震上部偏心结构地震反应影响因素分析 [J], 王建强;金建洲;丁永刚;李大望
4.支座滑道半径对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响 [J], 王建强;陈磊河;攸青言;
赵卓
5.支座摩擦系数对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响 [J], 王建强;攸青言;丁永刚;李大望
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第七章隔震与耗能
隔震与消能减震设计简介
传统的工程抗震： 增强结构本身的抗震性能能量。 立足于“抗”
缺点：结构地震反应大，且不具备自我调节能力。
隔震: 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” 削能减震： 由耗能装置来承受和耗散大部分的地震能量。 立足于“耗”
铅芯隔震橡胶支座 铅芯隔震橡胶支座由新西兰的ROBINSON及其公司最 早研制开发，以后在中国、日本、美国、意大利等国家都 得到了较大的发展与应用。
铅芯橡胶支座构造如图所示。 因为铅芯橡胶支座不但具有较理想的竖向刚度，而且本 身具有消耗地震能量的能力，故铅芯橡胶支座在结构使 用中受到广泛欢迎。
下图分别是世界上第一栋采用铅芯橡胶支座隔震的建 筑(The William Clayton Building, New Zealand)和世界上 使用铅芯橡胶支座中基底面积最大的建筑(日本)。
滚动支撑类隔震系统（Roller bearing system） 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(The laminated rubber bearing)隔震系统。
吸能装置有： 调频质量阻尼装置（tuned mass damper, 简称TMD） —由质量、弹性元件和阻尼器构成的振动系统，将其安装在结
构上，结构振动时引起该系统的共振，由此产生的惯性力反作用于结构， 起到耗能消振的作用。 TMD 的关键是其自身自振频率与被控系统的自振频率相近。
建筑物顶部利用屋顶水箱设计成TMD
耗能装置有：
摩擦耗能装置—由摩擦元件构成，这些元件相互滑动产生摩擦力，
论隔震与耗能减震结构
论隔震与耗能减震结构摘要：中国经历了过多次刻骨铭心的地震经历，这其中1976年唐山地震和2008年四川汶川地震给国人留下的教训最为惨痛和深刻，基于这种惨痛的经历，相对于传统的加强结构的强度、刚度和延性来抵御地震消极被动的抗震策略，隔震与耗能减震这种积极而主动的抗震策略应运而生，这种方法一定会在未来的建筑设计实践中不断地完善，也会得到更好的发展与应用。
一、地震现象地震是地球内部构造运动的产物，是一种自然现象。
全世界每年大约发生500万次地震，其中99%的地震都非常小，用很灵敏的仪器才能测量到，而剩下的1%就成为有感地震，这其中能够造成严重破坏的地震，全球每年大约发生18次。
地震按其成因可分为构造地震，火山地震，陷落地震，诱发地震四类。
其中由于地壳运动，推挤地壳岩层薄弱部位发生断裂而引发的地震叫构造地震，构造地震分布最广，危害最大；由于火山喷发，岩浆猛烈冲击地面引起的地震成为火山地震；地表或地下岩层突发大规模陷落和崩塌引起的小范围的地面震动叫陷落地震；由于水库蓄水或深井注水等引起的地面震动叫诱发地震。
地震构造运动中，在断层形成的地方大量释放能量，产生剧烈震动，此处就叫做震源，按震源的深浅，地震又可以分为浅源地震，中源地震和深源地震。
浅源地震的震源深度在70km以内，它释放着一年中全世界所有地震能量的约85%；中源地震震源深度70~300km范围内，一年中全世界所有地震释放能量的约12%来自中源地震；震源深度超过300km的地震叫做深源地震，一年中释放所有地震释放能量的3%。
二、地震对工程结构的破坏工程结构在地震时所遇到的破坏是造成人民生命财产损失的主要原因，起破坏情况与结构类型和抗震措施等有关。
主要破坏情况有：称重结构承载力不足或变形过大而造成的破坏；结构丧失整体稳定性而造成的破坏；地基失效引起的破坏。
此外，地震造成的次生灾害，如水灾、火灾、毒气泄漏、滑坡、泥石流、海啸和核泄漏等，其破坏后果也相当严重。
核电厂隔震结构动力分析
6 6 建 筑 隔 震 技 术 经 过 近 四 十 年 的 发 展 "已 经 在 民 用 建筑领域得到了广泛应用"并积累了较成熟的经验" 取得了良好的经济效益和社会效益% 而隔震技术在 核电站结构设计中的应用则相对较少"尤其在我国核 电领域"基础隔震技术在核安全相关厂房中的工程应 用目前还处于空白阶段% 从理论上讲"隔震技术的应 用可以很好地改善核电站厂房的整体可靠性和安全 性"可以使主要结构和设备的抗震设计不必拘泥于设 计地震动的大小而实行标准化设计"加速核电站的设 计和施工进度"进而降低设计和建造成本(3) % 然而" 由于核电站结构的特殊性和复杂性"核电相关的隔震 标准体系目前还不完善"包括美国’日本’法国在内的 世界核电大国对于隔震技术在核电工程中的应用还 持慎重态度(4 >0) "因 此"当 前 很 有 必 要 进 一 步 开 展 核 电站厂房隔震技术及应用研究% 我国自主设计的第 三代核电堆型华龙一号以及模块式小型堆均具有前
3*保护层橡胶# 4*铅芯# 7*上连接钢板# 0*上封板# <*内部钢板# 1*内部橡胶# :*下封板# =*下连接钢板%
图 36O[d结构示意 J(H;3 6 O[d%&’$-&$’)*#()H’)8
6
$&’ M 隔 震 支 座 布 置 方 案 根据承载力估算及考虑安装检修空间等构造要
求"隔震支座间距初步选用 4/< 8b4/< 8’7/5 8b 7/5 8和 7/< 8 b7/< 8 7 种 均 匀 布 置 方 案" 因 为 7 种方案隔震支座都为均匀布置"因此隔震层刚度
多维地震动作用下摩擦摆基础隔震结构能量反应分析
卓‘ ，丁永 刚 ，李 大望。
４０ ５ ； ５ ０ ２
５ ８６ ） １０ ０
４ ００ ；． ５ ０ １２ 河南工业大学 土木建筑学院 ， 州 郑
３深圳大学 土木工程学院 ， ． 深圳
摘 要 ：对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析 ， 研究了多维地震动、 地震烈度和支座摩擦系数对结构能量
总输入能量 明显增大 ， 隔震层 滞回耗能 比减小 ， 上部结构 的变形耗能 比增 大。 关键词 ：摩擦摆 ； 基础隔震结构 ； 多维 地震 动 ； 能量反应
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３２ １ Ｕ５ ． 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｅｎｅ ｇ ｅ ｐｏ ｓ ｎａ ｙ ｉ ｏ ｓ －ｓ ｌ ｔ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｔ ｒ ｙ ｒ ｓ ｎ ｅ ａ ｌ ｓｓ ｆ ｒ ｂａ ｅ ｉｏ ａ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ ｗｉｈ ａ
ｆ ｉ ｔｏ ｅ ｄ ｕｍ ｙ ｔ ｍ ｄｅ ｕｌｉａ ｉ ｌｇ ｏ ｄ ｍ ｏ ｉ ｎ ｒ ｃ ｉ ｎ ｐ ｎ ｕｌ ｓ ｓｅ ｕｎ ｒ ｍ ｔ－ ｘ ａ ｒ ｕｎ ｔｏ ｓ
结构隔震与耗能减振3.
Fek (1) (1) mg 0.4769 1200 572.28kN
xm(1) Fek (1) / keq(1) 572.28/ 268.8 2.129cm
－14－
(2) xm(1) / xy 2.129/1 2.129
keq (2) k
(2)
537.6 252.5kN / cm 2.129
120 2 0.433s 25250
2 2.129 1 0.338 2.129
Teq
(2)
2
m keq (2)
eq (2)
2 (2) 1
(2)
2(2) 1
0.05 ( eq (2) 0.05) 0.06 1.7( eq
－23－
思考题：下面计算简图所对应的刚度矩阵的主要差 别是什么？右边计算简图是否表示剪切型结构？
mn
mn
m2
m2
m1
m1
－24－
（顶板未显示）
铅芯
橡胶层 连接 外包橡胶
底连接板
钢板
铅芯橡胶垫构造
－25－
f
0
x
铅芯橡胶垫滞回曲线
－26－
防屈曲支撑
－27－
典型防屈曲支撑试验曲线
－28－
《规范》反应谱
－16－
3.多自由度结构
3.1 弯曲和剪切变形概念 微元体（弹性力学）：
(a)正应变
(b)剪切应变
－17－
构件 （材料力学）：
1 p ds
(a)轴向变形
MM p EI
ds
NN p EA
ds
基础隔震结构的能量分析
基 础 隔 震 结 构 的 能 量 分 析
琚 泽 立 高学 勇 程 晓 东
摘 要： 通过建立有 隔震和无隔震 的七层框 架结构 的分析模 型， 其分别输入 两条典 型 的地震 波进行地震 能量反 应分 对 析， 结果表明隔震结构 能较好地满足能量方程， 最后 以能量分析 方法为基础， 建立 了基础隔震结构体 系的能量设计方 法。 关键词 ： 基础隔震结构 ， 能量方程 ， 回曲线， 滞 时程分析
有有限元法等传统 数值 分析方法不可 比拟的优点。
可视化后处理 、 通用软件的Hale Waihona Puke 制及其在 实际工程中的应用等问题 。
参考 文 献 ：
３ 无 网格 方法 中的难点 和存在 的 问题
ｅ ｓ ｋ Ｋｒｎ ａｚ １ ｙｃ ｇ Ｙ． ｓ ｌ ｈ ｄ ． ｖｒｉ ｎ Ｓ ｍｅ ｗ 无网格方 法具有有 限元法 等传统数 值分 析方法不 可 比拟 的 ｌ ］ Ｂ ｌｔ ｈ ｏＴ， ｏ＿ ｕ Ｍｅｈｅｓ ｔｏｓＡｎｏｅｖｅ ａｄ ｒｃｎ ｅｅ ｐ ｎｓ Ｊ ． ｏ ｕ ｔ ｐ ｌＭｅｈ Ｅ培 ｇ ｅｅ ｔｄｖｌ ｍｅｔ ［ ］ Ｃ ｍｐ ｔＭｅｈ Ａ ｐ ｃ Ｉｎ ， ｏ 优点 ， 国内外学者在无网格 方法研究方 面已经取得 了许多 具有开
ｕ出） 模型。通 过时程反应 分析 ， 究基础 隔震结 研 准， 但近来的震害分 析结 果表 明， 强度 和位移标 准不 能完全反 映 铅销橡胶支座 （ 构 的能量耗散情况 、 上部结构 的弹塑性变 形情况 以及 上部结构和 地震对结构的影 响。从 １５ 年 Ｈｏｓｅ 提出能量法概念 ¨ 以来 ， ９６ ｕｎ ｒ １ Ｊ 随着结构抗 震理论 的深入研究 ， 目前对 结构地震破坏 比较 一致 的 隔震支座在强震 中的相互关系 。