12 隔震和消能减震
条文说明12(附录L)
12 隔震和消能减震设计12.1 一般规定12.1.1隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效技术。
隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作用，已被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加速度反应降低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和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能。
采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的位移是公认的事实，对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的。
适应我国经济发展的需要，有条件地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。
本章主要吸收国内外研究成果中较成熟的内容，目前仅列入橡胶隔震支座的隔震技术和关于消能减震设计的基本要求。
2001规范隔震层位置仅限于基础与上部结构之间，本次修订，隔震设计的适用范围有所扩大，考虑国内外已有隔震建筑的隔震层不仅是设置在基础上，而且设置在一层柱顶等下部结构或多塔楼的底盘上。
12.1.2隔震技术和消能减震技术的主要使用范围，是可增加投资来提高抗震安全的建筑。
进行方案比较时，需对建筑的抗震设防分类、抗震设防烈度、场地条件、使用功能及建筑、结构的方案，从安全和经济两方面进行综合分析对比。
考虑到随着技术的发展，隔震和消能减震设计的方案分析不需要特别的论证，本次修订不作为强制性条文，只保留其与本规范第3.5.1条关于抗震设计的规定不同的特点——与抗震设计方案进行对比，这是确定隔震设计的水平向减震系数和减震设计的阻尼比所需要的，也能显示出隔震和减震设计比抗震设计在提高结构抗震能力上的优势。
12.1.3本次修订，对隔震设计的结构类型不作限制，修改2001版规定的基本周期小于1s和采用底部剪力法进行非隔震设计的结构。
在隔震设计的方案比较和选择时仍应注意：1，隔震技术对低层和多层建筑比较合适，日本和美国的经验表明，不隔震时基本周期小于1.0s的建筑结构效果最佳；建筑结构基本周期的估计，普通的砌体房屋可取0.4s，钢筋混凝土框架取T1=0.075H3/4，钢筋混凝土抗震墙结构取T1=0.05H3/4。
试论隔震和消能减震在建筑工程结构设计中的应用
建筑与工程Һ㊀试论隔震和消能减震在建筑工程结构设计中的应用马㊀斌摘㊀要：现代建筑结构抗震措施通常应用积极隔震㊁消能减震㊂无论积极隔震还是消能隔震，就是采取在基底和结构之间设置减振器或减振材料㊂隔震和消能减震技术在建筑工程结构设计中应用，需要经过计算，进行多方案比较选择最佳方案㊂关键词：隔震；消能减震；传统抗震；建筑工程结构设计；应用一㊁隔震与消能减震的原理及其方法（一）隔震与消能减震原理的分析隔震与减震的基本原理是在建筑结构构件之间或建筑物与基础之间设置隔震与减震装置，通过隔震与减震装置的耗能特性，减小振动能量向周围环境的传递，达到减小振动对周围环境影响的目的㊂（二）隔震与消能减震的方法１．吸能减震吸能减震是通过附加子结构，使结构的震动发生位移，即使结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分配，从而达到减小结构震动的目的㊂目前，工程结构应用的吸震减震装置主要有调谐质量阻尼器（以下简称 ＴＭＤ ），调液（柱）阻尼器（以下简称 ＴＬＤ 或 ＴＬＣＤ ）悬吊质量摆阻尼器（以下简称 ＳＭＰＤ ）和质量放大器㊂屋面上的水箱也起到一定的减震效果，相当于ＴＭＤ㊂２．黏弹性阻尼结构黏弹性阻尼结构的风洞试验㊁地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明，在结构中安装黏弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应４０％ ８０％，可确保主体结构在强风和强震中的安全性，并使结构在强风作用下，结构的舒适度控制在规定的范围内㊂３．金属阻尼器是在框架中加屈曲约束支撑，在常规荷载下，起到支撑的作用，而在地震作用下，金属支撑通过塑性变形来消耗地震的能量，从而起到保护主体结构的作用㊂这在抗震加固的工程中得到广泛的应用㊂拟建的首都规划大厦设置了柱间 人 字型支撑，大大减小了地震力的影响㊂二㊁建筑结构的传统抗震方法分析地震具有不可预测性及危害性大等特征㊂过去为了抵御地震灾害，通常的建筑工程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㊁柱㊁墙㊁节点等）在地震时，进入非弹性状态，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 ㊂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㊁装饰昂贵的现代化建筑㊁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；最后，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 ㊂三㊁隔震和消能减震在建筑工程结构设计中的应用分析（一）建筑地基采用特殊材料进行隔震地基是建筑物与地震接触的最直接的地带，也是地震的最直接作用区，所以对于地基的隔震设置是达到效果的最直接快速的手段㊂所谓建筑物地基隔震，主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理，通过铺设的垫层来削弱地震时的地震波，从而减少地震对建筑物的损害，这种方法是一种历史最悠久的隔震方法，原理在于使地震的力量经过中介被消耗和削弱，达到保护建筑物的目的㊂随着科学技术的发展，近年来，国际上的科研人员和专家在这方面的研究已经取得了突破性进展，经过反复的试验和研究他们发现，以沥青为原料研究出的一种特殊材料设置的隔震层效果最好，所以这种材料将广泛地应用于以后的建筑物的隔震层㊂（二）建筑基础设置隔震装置减震的应用分析基础设置隔震装置减震主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置，它与地基隔震的最主要区别就在于隔震层的位置的变化，这种隔震层位置的改变可以减少地震向上传递，最高可减少地震对建筑物传递能量的２／３，这种隔震装置是一种非常传统的防震方法，因其历史悠久且效果优良，所以直到今天，仍被许多工程沿用㊂但是，这种措施的缺陷是不适用于高层建筑，因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期，起不到减小地震对建筑物损害的目的，反而增加了建筑物的自重，对隔震造成不利的影响㊂在进行建筑基础的隔震装置的设置时，通常采用的办法有：摩擦滑移隔震㊁黏弹性隔震等几种，设置的装置也比较灵活，不局限于建筑材料，其他材料有橡胶垫㊁混合隔震装置等也可用于做隔震层，可根据建筑物的具体情况进行选择㊂（三）建筑物结构悬挂隔震的应用分析悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来，也就是通常所说的悬挂结构，这样，当地震来临时，地震的能量不会传递给悬挂起来的结构，从而达到减小地震损害的目的㊂这种隔震方式最常见于大型钢结构，大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系，以此隔震㊂这种结构对于设计师的设计要求比较高，因为要将结构的主体框架和子框架的结合做到完美的结合，才能保证在地震来临时，子结构不受干扰㊂因为它的作用原理是，当地震来临时，主框架会随着地壳运动发生摇摆，但是子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆，地震的能量到达这个部位的时候就会削弱，不至于传递到子结构产生惯性力，这种结构的优点是防震效果好，可以有效地阻断地震力对于建筑物的伤害，但是缺点是工程造价高，一般的住宅建筑不宜使用，因为大量的钢结构会大大增加建筑的成本㊂四㊁结语综上所述，隔震与消能抗震同传统抗震体系相比，更加有效㊁安全㊁适用㊁可靠，并且可以降低造价，在突发性的地震中不破坏㊁不倒塌，既保护建筑结构本身，又保护建筑物内部设备及人员安全，经济适用，将成为建筑抗震的主体，在建筑工程结构设计中得到广泛应用㊂参考文献：［１］张晓鹏．民用建筑抗震施工构造及防护措施探析［Ｊ］．现代商贸工业，２０１７（２２）．作者简介：马斌，青海省建筑勘察设计研究院股份有限公司㊂９４１。
解析基础隔震、消能减震、振动控制的原理和分类
2，解析基础隔震、消能减震、振动控制的原理和分类。
工程中的隔震（振）分两种情况：（书本内容）（1）阻止振动的输出。
（主动隔震）（2）阻止振动的输入。
（被动隔震）第一种隔振情况实际上是力的隔离，即使动力机器产生的不平衡力或地铁车辆产生的冲击力降低，不传入或减少传入到地基中。
第二种隔振情况实际上是基底振动的隔离。
隔震的原理：隔震的基本思想就是在建筑与基础之间设置一个柔软的隔震层，利用水平刚度相对很小的隔震装置减少地震对上部结构的作用。
在建筑的上部与下部结构之间设置隔震支座，当发生地震时，隔震支座上下结构发生相对水平位移使隔震支座发生弹性变形耗散能量、使结构的基本周期由常规的0.3s～1.2s延长至隔震结构的2.0s～4.0s、使上部结构的震动近似为缓慢的“整体平动”和使结构处于弹性状态，从而地震作用大大减少。
建筑隔震的分类：1，按技术类型划分：1）叠层橡胶支座隔震技术2）摩擦滑移隔震技术3）滚动隔震技术4）碟形弹簧竖向隔震技术5）复合隔震技术2，按隔震层位移划分：1）基础隔震2）层间隔震3）大跨空间屋架或网架支座隔震4）房屋内部局部隔震消能减震的原理：结构消能减震技术是在结构某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接构件）设置耗能（阻尼）装置（或元件）。
在主体进入非弹性状态前装置（或元件）率先进入耗能工作状态，通过该装置产生摩擦、弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）滞回变形来耗散能量或吸收地震输入结构的能量，以减少主体结构的地震反应。
耗能元件分为：1）数度相关型耗能元件，如线性粘滞或粘弹性阻尼器。
2）位移相关型耗能元件，如金属屈服型或摩擦型阻尼器。
3）调谐吸震型耗能元件，如TMD，TLD。
振动控制原理：在工程结构的特定部位装设某种装置(例如隔震垫等)或某种机构(例如消能支撑、消能剪力墙、消能节点、消能器等)或某种子结构(例如调频质量等)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，其结构的动力响应(加速度、速度、位移)得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人员仪器设备的安全和处于正常的使用环境状况。
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。
建筑结构抗震设计第六章隔震与消能减震设计简介大学课件
•
15、我就像一个厨师，喜欢品尝食物。如果不好吃，我就不要它。2021年8月下午8时8分21.8.1620:08August 16, 2021
•
16、我总是站在顾客的角度看待即将推出的产品或服务，因为我就是顾客。2021年8月16日星期一8时8分22秒20:08:2216 August 2021
•
17、利人为利已的根基，市场营销上老是为自己着想，而不顾及到他人，他人也不会顾及你。下午8时8分22秒下午8时8分20:08:2221.8.16
液压质量控制装置—由液压缸、活塞、管路和质量块构成，当结 构由地面运动产生振动时，油缸的活塞推动管路中的液体，使液体和 质量随之振动。结构的一部分振动能量传递给了该系统。
粘弹性耗能装置—由粘弹性材料和约束钢板构成，通过夹在钢板 之间的粘弹性材料发生剪切变形而耗散能量。
粘滞耗能装置—由缸体、活塞、和液体构成，活塞在缸体内往复 运动，粘滞液体从一端流向另一端产生阻尼力，阻碍结构的振动。
提出的隔震结构(Base-isolated building )方案。这种隔震结构在建筑
物结构与基础之间用滑石层隔开，地震 时建筑物可以滑动。
中村太郎的隔震结构 右图是中村太郎于1927年提出的隔震结
构方案。在这种隔震系统中已使用阻尼泵来 耗散地震动的能量，并且在该建筑地下层柱 的上下端采用铰接构造，建筑物可以水平自 由移动。
中南加州大学医院（隔震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
中南加州大学医院
地下一层，地上7层，建筑面积：33000平方米；占地：4100平米； 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。
中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中，6-8英尺高的花瓶 等没有一个掉下来，建筑物内的各种机器等均未损坏，医院功能得到维 持，成为防灾中心，起到十分重要的作用。
隔震和消能减震结构设计的特点及适用范围对比研究
隔震和消能减震结构设计的特点及适用范围对比研究摘要：土木工程结构在地震、强风等外部动力荷载作用下会产生振动，过度振动不仅会影响结构的正常使用，而且会对结构造成破坏。
这对人们是非常不利的。
特别是在我国经历了几次大的地震后，我国对建筑物的抗震要求明显提升，但是传统的抗震方法已经不能满足建筑的需求，因此更高效、有用的抗震设计方法势必会是未来发展的方向。
本文就隔震和消能减震这种新型的结构抗震设计方法的特点和适用范围进行了对比研究。
关键词：隔震;消能减震;特点;适用范围1结构隔震的概念在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震装置(或系统)，形成隔震层，将建筑物结构与基础隔震，并使用隔震装置或消耗地震能量，以避免或减少地震能量向上部结构的传递，为了延长整个结构体系的自振周期，适当增加结构的阻尼，可以大大降低结构的加速度响应。
结构基本上处于弹性状态，在地震作用下，建筑物的地震反应减弱，只发生轻微的移动和变形，使建筑物在地震作用下不发生破坏或倒塌。
这种抗震方法称为隔震设计。
2结构消能减震的概念结构耗能是指结构的某些部分(如支座、剪力墙、节点、接头或连接器、楼板、相邻建筑物等)，在主要辅助结构之间设置耗能(阻尼)装置(或构件)，通过耗能(阻尼)装置产生摩擦、弯曲(或剪切)，产生弹性塑性滞回变形耗散或吸收地震输入结构中的能量，以减少地震反应。
主要是为了避免结构的破坏或倒塌，从而达到减震控制的目的。
3隔震和消能减震设计的特点对比隔震结构设计的主要特点是：提高了结构在地震过程中的安全性；上部结构的设计更加灵活，抗震措施简单明了；防止了非结构构件的破坏；抑制了振动中的不适感，提高了安全性和宜居性；维护了机械、仪器和器具的功能；保持机械、仪器、电器的功能，在地震发生后不进行维修，具有明显的社会效益和经济效益；合理设计，可以降低工程造价。
消能减震结构设计的特点是：可同时减小结构水平和竖向地震作用；当结构jubei足够的附加阻尼时，可以满足结构在罕遇地震作用下的预期位移控制。
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
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。
隔震与消能减震设计
的具体规定，其变形特征接近剪切变形，最大高度应满足《抗震规范》 非隔震结构的要求;高宽比大于4或非隔震结构相关规定的结构采用隔 震设计时，应进行专门研究。 • (2)建筑场地宜为I、II、IQ类，并应选用稳定性较好的基础类型。
• 最后，需要说明的是:在我国目前的建设中，隔震、消能减震技术 的主要使用范围是可增加投资来提高抗震安全的建筑，除了重要机关、 医院等地震时不能中断使用的建筑外，一般建筑经方案论证后也可使 用，即可用于投资方愿意通过投资来提高安全要求的建筑。
上一页
返回
第二节隔震与消能减震建筑结构设计的 一般规定
• 建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时，除应符合现行 《抗震规范》对一般建筑物抗震设防要求的规定外，尚应与采用抗震 设计的方案进行对比分析。
• 消能减震是通过在结构物某些部位(如支撑、剪力墙、节点、连接缝 或连接件、主附结构件等)设置消能部件(由消能器、连接支撑等组成)， 通过消能装置产生摩擦弯曲(或剪切、扭转)等变形，来消散或吸收地 震输入结构中的能量，以消耗输入到上部结构的地震能量、减小主体 结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到预期的防震要 求，工作原理如图9-5所示。图9-6为某些工程中应用的消能减震装置。
第三节隔震房屋设计要点
• ③橡胶隔震支座在重力荷载代表值作用下的竖向压应力，不应超过 表9-1的规定。
• (4)隔震层的布置、竖向承载力、侧向刚度和阻尼，应符合下列规定: • ①隔震层宜设置在结构的底部或下部，其橡胶隔震支座应设置在受
力较大的位置，间距不宜过大，其规格、数量和分布应根据竖向承载 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;其橡胶支座在罕遇地震的 • 水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于1 MPa • ②隔震层的水平动刚度和等效茹滞阻尼比，可按下列公式确定:
建筑结构的隔震与消能减震的分析研究
建筑结构的隔震与消能减震的分析研究建筑结构的隔震与消能减震是为了减少地震对建筑物造成的破坏而进行的研究与分析。
随着地震灾害的不断发生，科学家们逐渐认识到地震的危害性，并开始研究如何抵御地震的力量，保护建筑物及其内部人员的安全。
隔震与消能减震是两种常用的方法，下面将对它们进行分析研究。
隔震是指在建筑物与地震地面之间设置一层隔离体，通过隔离体的减振效果来减少地震力对建筑物的影响。
隔震体通常采用橡胶、弹簧等材料，可以有效地吸收和减小地震力的传递。
隔震减震的核心思想是利用隔离体的弹性特性，使地震力在穿越建筑物时减小，从而保护建筑物的完整性和稳定性。
隔震的优点是可以吸收并分散地震能量，减少建筑物所受到的地震冲击力；缺点是隔震体的安装和维护成本较高，需要对建筑物进行一定的结构调整。
消能减震是指在建筑物内部设置一种消能装置，通过消能装置吸收并转化地震能量，达到减小地震力的效果。
消能装置通常采用液体或橡胶等材料，可以吸收地震能量，并通过内部的阻尼机构将其耗散释放出去。
消能减震的核心思想是在地震发生时，通过消能装置将地震能量转化为不显式的损耗能量，从而减少地震对建筑物的破坏。
消能减震的优点是可以较好地保护建筑物的结构完整性和稳定性，减小地震危害；缺点是需要对建筑物进行一定的结构调整，且消能装置的维护和更新成本较高。
隔震与消能减震是建筑结构防护的重要手段，它们可以有效地减少地震对建筑物的破坏，提高建筑物的抗震性能。
然而，隔震与消能减震并非万能之策，还需要结合建筑物的实际情况和地震影响评估，进行综合分析和设计。
此外，隔震与消能减震也需要注意结构的稳定性和安全性，避免降低了地震危害而牺牲了建筑物的整体安全性。
总的来说，隔震与消能减震是建筑结构抗震设计中的重要内容，通过结构调整和装置设置，减小了地震对建筑物的影响。
随着科学技术的不断进步，隔震与消能减震技术也在不断改进和完善，为人们的生命财产安全提供了有力保障。
然而，隔震与消能减震技术仍然需要进一步研究和探索，以适应不同地震条件和建筑物类型的需要，提高抗震能力，实现更加可持续和安全的建筑结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12 隔震和消能减震设计12.1 一般规定12.1.1 本章适用于设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计, 以及设置消能部件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。
2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,以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期防震减震要求。
【说明】2001版隔震层位置仅限于基础与上部结构之间，本次修订，隔震设计的适用范围有所扩大，考虑国内外已有隔震建筑的隔震层不仅是设置在基础上，而且设置在一层柱顶等下部结构或多塔楼的底盘上。
12.1.2 建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时，除应符合本规范第3.5.1条的规定外，尚应与采用抗震设计的方案进行对比分析。
【说明】本条2001版的条文为强制性条文，考虑到随着技术的发展，隔震和消能减震设计的方案分析不需要特别的论证，本次修订不作为强制性条文，只保留其与3.5.1条关于抗震设计的规定不同的特点——与抗震设计方案进行对比，这是确定隔震设计的水平向减震系数和减震设计的阻尼比所需要的，也能显示出隔震和减震设计比抗震设计在提高结构抗震能力上的优势。
12.1.3 建筑结构采用隔震设计时应符合下列各项要求：1结构高宽比宜小于4且变形特征接近剪切变形，其最大高度应满足本规范非隔震结构要求；高宽比大于4的结构采用隔震设计时，应进行详细分析，必要时通过试验确定。
2 建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、III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%。
4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以适应隔震层的罕遇地震水平位移。
【说明】本次修订，对隔震设计的结构类型拟不作限制，修改2001版规定的基本周期小于1s和采用底部剪力法进行非隔震设计的结构。
在隔震设计的方案比较和可行性论证时仍应注意：1隔震技术对低层和多层建筑比较合适，但不应仅限于基本自振周期在1s内的结构，因为超过1s的结构采用隔震有可能同样有效，国外大量隔震建筑也验证了此点，故取消了2001版结构周期小于1s的限制。
2 根据橡胶隔震支座抗拉屈服强度低的特点，需限制非地震作用的水平荷载，结构的变形特点需符合剪切变形为主且房屋高宽比小于4的要求。
对高宽比大的结构，需进行整体倾覆验算，防止支座压屈或出现拉应力超过1MPa。
3国外对隔震工程的许多考察发现：硬土场地较适合于隔震房屋；软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的周期将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。
2001版的要求仍然保留，当在Ⅳ类场地建造隔震房屋时，应进行专门研究和专项审查。
4隔震层防火措施和穿越隔震层的配管、配线，有与隔震要求相关的专门要求。
2008年汶川地震中，位于7~8度区的隔震建筑，上部结构完好，但隔震层的管线受损，故需要特别注意改进。
12.1.4 消能减震设计可用于钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型的房屋。
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。
【说明】本条仅在文字表达上有所改进。
12.1.5 隔震和消能减震设计时，隔震装置和消能部件应符合下列要求：1隔震装置和消能部件的性能参数应经试验确定。
2 隔震装置在结构的设计使用年限内应达到免维护要求。
3 消能部件的设置部位，应采取便于检查和替换的措施。
4 设计文件上应注明对隔震装置和消能部件的性能要求，安装前应按规定进行检测，确保性能符合要求。
【说明】 本条继续作为强制性条文。
与2001版相比，主要变化是：1. 将隔震支座和阻尼器等组合在一起，统称隔震装置。
2. 隔震装置的免维修年限，明确为“结构的设计使用年限”，即50年。
3. 为了确保隔震和消能减震的效果，隔震装置和消能部件的性能参数应严格检验。
其中隔震装置中的隔震支座采用相应产品的国家标准和行业标准进行检验；而尚未有国家标准和行业标准的隔震装置和消能部件中的消能器，应采用本章12.3节规定的方法进行检验。
对黏滞流体消能器等可重复利用的消能器，抽检数量适当增多，抽检的消能器可用于主体结构；对金属屈服位移相关型消能器等不可重复利用的消能器，在同一类型中抽检数量不少于2个，抽检合格率为100％，抽检后不能用于主体结构。
型式检验和出厂检验应由第三方完成。
12.1.6 建筑结构的隔震设计和消能减震设计，尚应符合相关专门标准的规定；也可按抗震性能目标的要求进行性能化设计。
【说明】 本条与2001版的规定相比，明确提醒可采用隔震、减震技术进行结构的抗震性能化设计。
12.2 房屋隔震设计要点12.2.1 隔震设计应根据预期的竖向承载力、水平向减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震装置及抗风装置组成结构的隔震层。
隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。
隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定；其竖向地震作用标准值，8度和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%和40%。
【说明】 本条继续作为强制性条文。
文字略加修改，删去关于抵抗地基微振动的刚度要求，因微振动对隔震装置的影响可忽略不计。
12.2.2 建筑结构隔震设计的计算分析，应符合下列规定：1 隔震体系的计算简图，应增加由隔震支座及其顶部梁板组成的质点；对变形特征为剪切型的结构可采用剪切模型(图12.2.2)；当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心不重合时，应计入扭转效应的影响。
隔震层顶部的梁板结构，应作为其上部结构的一部分进行计算和设计。
2 一般情况下，宜采用时程分析法进行计算；输入地震波的反应谱特性和数量，应符合本规范第5.1.2条的规定，计算结果可取其平均值；当处于发震断层10km 以内时，输入地震波应考虑近场影响系数，5km 以内取1.5，5km 以外取1.25。
3 砌体结构及基本周期与其相当的结构可按本规范附录L 简化计算。
【说明】 图12.2.2是对应于底部剪力法的等效剪切型结构的示意图；其他情况，质点j 可有多个自由度，隔震装置也有相应的多个自由度。
本次修订，当隔震结构位于发震断裂主断裂带10km 以内时，要求各个设防类别的房屋均应计及地震近场效应。
12.2.3 隔震层的橡胶隔震支座应符合下列要求：1 隔震支座在表12.2.3所列的压应力下的极限水平变位，应大于其有效直径的0.55倍和各橡胶层总厚度3倍二者的较大值。
图12.2.2 隔震结构计算简图2在经历相应设计基准期的耐久试验后，隔震支座刚度、阻尼特性变化不超过初期值的±20％；徐变量不超过各橡胶层总厚度的5%。
3 各橡胶隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过表12.2.3的规定。
表12.2.3 橡胶隔震支座压应力限值注： 1 平均压应力设计值应按恒荷载和活荷载的组合计算；其中，楼面活荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定乘以折减系数；2 结构倾覆验算时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;3 当橡胶支座的第二形状系数(有效直径与橡胶层总厚度之比)小于5.0时应降低平均压应力限值：小于5不小于4时降低20%，小于4不小于3时降低40%；4 外径小于300mm的橡胶支座，丙类建筑的平均压应力限值为10MPa。
【说明】本次修订，考虑到随着橡胶隔震支座的制作工艺越来越成熟，隔震支座的直径越来越大，建议对隔震支座选型时尽量选用大直径的支座，对300mm直径的支座，由于其直径小，稳定性差，故将其设计承载力由12MPa降低到10MPa。
12.2.4隔震层的布置、竖向承载力、侧向刚度和阻尼应符合下列规定：1 隔震层宜设置在结构的底部或下部，其橡胶隔震支座应设置在受力较大的位置，间距不宜过大，其规格、数量和分布应根据竖向承载力、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；其橡胶支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下，拉应力不应大于1MPa。
2隔震层的水平等效刚度和等效黏滞阻尼比可按下列公式计算：K h＝ΣK j(12.2.4-1)ζeq＝ΣK jζj／K h(12.2.4-2) 式中 : ζeq——隔震层等效黏滞阻尼比；K h——隔震层水平等效刚度；ζj——j隔震支座由试验确定的等效黏滞阻尼比，设置很多的消能器时，应包括该消能器的相应阻尼比；K j——j隔震支座(含消能器)由试验确定的水平等效刚度。
3隔震支座由试验确定设计参数时，竖向荷载应保持表12.2.3的压应力限值；对设防烈度地震的验算，应取剪切变形100%的等效刚度和等效黏滞阻尼比；对罕遇地震验算，宜采用剪切变形250%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直径较大时可采用剪切变形100%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比。
【说明】橡胶支座随着水平剪切变形的增大，其容许竖向承载能力将逐渐减小，为防止隔震支座在大变形的情况下失去承载能力，故要求支座的剪切变形应满足σ≤σcr(1-γ/S2)，式中，γ为水平剪切变形，S2为支座第二形状系数，σ为支座竖向面压，σcr为支座极限抗压强度。
同时支座的竖向压应力不大于30MPa，水平变形不大于0.55D和300%的较大值。
规定隔震支座拉应力σt<1MPa理由是：1）广州大学工程抗震研究中心所作的橡胶垫的抗拉试验中，其极限抗拉强度为2.0～2.5MPa；2）美国UBC规范采用的容许抗拉强度为1.5MPa。
本次修订，将2001版隐含加载频率影响的“动刚度”改为“等效刚度”，用语更明确，方便同国际标准《橡胶支座》接轨；之所以去掉有关频率对刚度影响的语句，因相关的产品标准已有明确的规定。
2001版对支座设计参数的要求，对应于本规范非隔震结构“两阶段设计”的要求，采用对应于多遇地震和罕遇地震的参数，本次修订，改为采用设防烈度和罕遇地震的参数。
12.2.5隔震层以上结构的地震作用计算，应符合下列规定：1对多层结构，水平地震作用沿高度可采用矩形分布；其水平向减震系数为按设防烈度下弹性计算时隔震与非隔震两种情况各层层间剪力的最大比值。
对高层建筑结构，尚应按设防烈度下计算隔震与非隔震两种情况各层倾覆力矩的最大比值，并与层间剪力的最大比值相比较，取二者的较大值。
注：水平向减震系数，宜按隔震支座水平剪切应变为100%时求得。