结构动力学在隔震减震技术中的应用

结构动力学心得汇总

结构动力学学习总结

通过对本课程的学习，感受颇深。我谈一下自己对这门课的理解：一．结构动力学的基本概念和研究内容随着经济的飞速发展，工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高。我国是个多地震的国家，保证多荷载作用下结构的安全、经济适用，是我们结构工程专业人员的基本任务。结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。高老师讲课认真负责，结合实例，提高了教学效率，也便于我们学生寻找事物的内在联系。这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自

由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。既有线性系统的计算，又有非线性系统的计算；既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算，又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题；阻尼理论既有粘性阻尼计算，又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算，对结构工程最为突出的地震影响。二．动力分析及荷载计算 1.动力计算的特点动力荷载或动荷载是指荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。如果从荷载本身性质来看，绝大多数实际荷载都应属于动荷载。但是，如果荷载随时间变化得很慢，荷载对结构产生的影响与

静荷载相比相差甚微，这种荷载计算下的结构计算问题仍可以简化为静荷载作用下的结构计算问题。如果荷载不仅随时间变化，而且变化很快，荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差较大，这种荷载作用下的结构计算问题就属于动力计算问题。荷载变化的快与慢是相对与结构的固有周期而言的，确定一种随时间变化的荷载是否为动荷载，须将其本身的特征和结构的动力特性结合起来考虑才能决定。在结构动力计算中，由于荷载时时间的函数，结构的影响也应是时间的函数。另外，结构中的内力不仅要平衡动力荷载，而且要平衡由于结构的变形加速度所引起的惯性力。结构的动力方程中除了动力荷载和弹簧力之外，还要引入因其质量产生的惯性力和耗散能量的阻尼力。而

建筑隔震与消能减震知识分享

第十五讲建筑隔震与消能减震设计规定一、隔震与消能减震是减轻建筑结构地震灾害的新技术地震释放的能量以震动波为载体向地球表面传播。通常的建筑物因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，当结构的总变形能超越了结构自身的某种承受极限时，建筑物便发生损坏甚至倒塌。 1、什么是房屋结构的“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。地震时，隔震结构的震动和变形均可只控制在较轻微的水平，从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。表15.1列出了隔震设计和传统设计在设计理念上的区别。表 15.1 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比隔震器的作用是支承建筑物重量、调频滤波，阻尼器的作用是消耗地震能量、控制隔震层变形。隔震器的类型很多。目前，在我国比较成熟的是“橡胶隔震支座”。因此，本《规范》所指隔震器系指橡胶隔震支座（规范12.1.1条注1）。在隔震设计中采用其他类型隔震器时，应作专门研究。 2、什么是房屋建筑的“消能减震设计” 在建筑物的抗侧力结构中设置消能部件（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。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，也可以达到降低结构地震反应的目的。阻尼器有粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、金属阻尼器、电流变、磁流变阻尼器等。 3、隔震和消能减震设计的主要优点

浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施晏冰

浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施晏冰发表时间：2018-03-09T16:40:00.067Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第30期作者：晏冰 [导读] 在高层建筑建设过程中，能否充分的考虑到建筑本身的抗震问题。云南工程勘察设计院有限公司云南省昆明市 650000 摘要：地震灾害已经成为孤寂年来对人类生活破坏最为严重的一种地质灾害。所以对当代的建筑结构设计过程中，已经渐渐的通过各种结构来进行地震抗灾减灾的工作。隔震结构是一种主要的利用相关结构的布设来对地震中的能量进行吸收的抗震结构。本文针对高层结构隔震技术的应用难点，提出了一些隔震减震措施，以供高层结构工程设计参考。关键词：隔震高层结构减震在高层建筑建设过程中，能否充分的考虑到建筑本身的抗震问题，并且能够使用有效的措施来使其能够在长时间内抵抗一定强度的地震，是当前高层建筑工程中的重点研究项目之一，这对于建筑结构的安全性和稳定性有着十分重要的影响，长久以来，很多建筑工程设计技术人员都是秉着小震不塌，大震能修的原则来进行其结构设计的，但是由于受到来自己各个方面的影响，该方面的工作仍然存在着一些问题。 1.建筑结构隔震减震介绍建筑物内部的阻尼大小有利于地震能量消耗。而减震措施恰好利用这一点，借助建筑阻尼增加吸取地震能量，以此来维护主体结构，降低震害。隔震技术被广泛应用到高层建筑中，特别是汶川地震后涌现出较多的隔震建筑。因隔震设计选取的材料和以往设计存在差异，和传统抗震设计对比，当前的隔震设计，特别是高层隔震设计具有一定难度。隔震措施存在时间限制，不仅能应用到新建结构，而且在建筑物建成后可通过阻尼增加来实现减震。从适用部位层面而言，减震措施较为广泛，无论是上部结构，还是隔震夹层均适用。而消能减震技术利用消能减震装置配设来提高结构阻尼比，进而防控结构变形问题，借助附加装置来吸取地震能量，实现主体结构的全面防护，让主体结构遭受地震灾害时不会出现严重破坏。依照数据统计可知，消能减震结构能够显著增强抗震性能。另外，抗震构造还能够依据未采用消能减震之前的结构来降低。 2.建筑结构中减震措施减震措施主要是借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼，消耗地震传递给建筑物结构的能量，避免建筑物因地震而受到损害。消能部件的布置需经分析确定。设在结构的两个主轴方向，可使两方向均有附加阻尼和刚度；设置于结构变形较大部位，可更好发挥消耗地震能量的作用。减震措施不仅可用于新建结构的减震设计，对建筑物的基础部分采用特殊处理之外，还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力，保护人们的生命财产安全；也可用于现结构的抗震加固，在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而，建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。从适用的部位来说，也是很广泛的，它不仅可以应用于建筑物的上部结构，也可用于建筑物的隔震夹层。消能减振技术是用特别设置的机构和元件将地震动的能量加以吸收耗散，以保护主体结构的安全。当消能减震结构的抗震性能明显提高时，主体结构的抗震构造要求可适当降低。降低程度可根据消能减震结构地震影响系数与不设置消能减震装置结构的地震影响系数之比确定，最大降低程度应控制在1度以内。 3.建筑结构的主要隔震措施 3.1选用特殊隔震地基材料。建筑物基础隔震，借助特殊材料对建筑物的地基进行处理，对地震时的地震波进行削减，进而将地震对建筑物的损害降低。在以往的建筑设计中，有直接选用砂子或粘土制作垫层的，也有将砂子和粘土交替铺在建筑物的基础部分作为垫层的。为了降低地震对建筑物的损害作用，从前还有人以糯米为原材料，制成垫层在建筑物的基础部分使用。随着当今社会和科技的飞速发展，人们研究出了一种以沥青为原料的更好的隔震层材料。 3.2基础隔震。基础隔震指从建筑基础部分减小地震波，使地震波不能向上部结构传递，对地震造成的损害产生一定控制。对于在基础和上部结构布设隔震装置的情况，相较于高层建筑来说，外形规则匀称的底层建筑的隔震效果更好，这是由于高层建筑结构布设隔震装置或许会使自振周期得到增加，进而使隔震效果得到了降低。现如今基础隔震既全面进步，不断完善，发展形态也呈现多样化。 3.3层间隔震。层间隔震包括隔震支座和质量两部分，它面向原结构装设耗能减震装置。一般选择橡胶作为隔震装置内部的支座材料，通过改建结构夹层就可以实现减震作用。通常情况下遇到地震都是隔震和减震对部分地震能量进行吸收，使地震产生的不良影响得到降低，使地震的损害作用减小。抗震技术为主，隔震技术为辅，这就构成了层间隔震。不过，层间隔震的减震效果要比基础隔震技术效果低约20%。此措施应用空间比较广，除了能够在新建建筑物上应用，还可以对已有建筑物进行巩固优化。 4.减震隔震构造的维护及保养措施为了保证在建筑工事完成后进行的验收以及日常管理和维修、震后修复工作过程中能够对隔震支座的性能提供相对较为直观且及时的依据，例如在发生地震或者建筑经过长期的运营之后，要定期的检测隔震支座在使用过程中是否存在损坏或者不可恢复的变形、隔震沟是否被其他填充物所堵塞、减震隔震层上部结构是否存在有限制其在地震中发生水平位移的障碍物等，要建立相关的制度以及详细的检查和维护计划，要时刻关注高层建筑结构中减震隔震层的工作状态和稳定性。在减震隔震结构楼层的楼梯间、电梯间以及竖向隔离缝等构造附近或者建筑物的出入口都要设置有相应的隔震警示标志，提醒业主和其他人员对高层建筑减震隔震构建以及隔震构造的监督和维护，要明确提示在减震隔震构造工作的过程中业主和其他人员均不得填充、堆放杂物或者其他会对隔震层结构工作造成影响的行为，也不可在其上部放置任何会影响隔震层在地震中发生水平位移的构造物。 5.总结工程设计人员需重视隔震减震问题，做好隔震减震设计工作，选用适宜的隔震装置，所用消能构件自身的参数应通过特定试验来明

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 y m +=++ 222222 2max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R

结构动力学读书笔记

《结构动力学》读书报告学院专业学号指导老师 2013 年 5月 28日

摘要：本书在介绍基本概念和基础理论的同时，也介绍了结构动力学领域的若干前沿研究课题。既注重读者对基本知识的掌握，也注重读者对结构振动领域研究发展方向的掌握。主要容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构动力学的前沿研究课题。侧重介绍单自由度体系和多自由度体系，重点突出，同时也着重介绍了在抗震中的应用。 1 概述 1.1结构动力学的发展及其研究容：结构动力学，作为一门课程也可称作振动力学，广泛地应用于工程领域的各个学科，诸如航天工程，航空工程，机械工程，能源工程，动力工程，交通工程，土木工程，工程力学等等。作为固体力学的一门主要分支学科，结构动力学起源于经典牛顿力学，就是牛顿质点力学。质点力学的基本问题是用牛顿第二定律来建立公式的。牛顿质点力学，拉格朗日力学和哈密尔顿力学是结构动力学基本理论体系组成的三大支柱。经典动力学的理论体系早在19世纪中叶就已建立，。但和弹性力学类似，理论体系虽早已建立，但由于数学求解上的异常困难，能够用来解析求解的实际问题实在是少之又少，能够通过手算完成的也不过仅仅限于几个自由度的结构动力体系。因此，在很长一段时间，动力学的求解思想在工程实际中并未得到很好的应用，人们依然习惯于在静力学的畴用静力学的方法来解决工程实际问题。随着汽车，飞机等新时代交通工具的出现，后工业革命时代各种大型机械的创造发明，以及越来越多的摩天大楼的拔地而起，工程界日新月异的发展和变化对工程师们提出了越来越高的要求，传统的只考虑静力荷载的设计理念和设计方法显然已经跟不上时代的要求了。也正是从这个时候起，结构动力学作为一门学科，也开始受到工程界越来越高的重视，从而带动了结构动力学的快速发展。结构动力学这门学科在过去几十年来所经历的深刻变革，其主要原因也正是由于电子计算机的问世使得大型结构动力体系数值解的得到成为可能。由于电子计算机的超快速度的计算能力，使得在过去凭借手工根本无法求解的问题得到了解决。目前，由于广泛地应用了快速傅立叶变换（FFT），促使结构动力学分析发生了更加深刻地变化，而且使得结构动力学分析与结构动力试验之间的相互关系也开始得以沟通。总之，计算机革命带来了结构动力学求解方法的本质改变。作为一门课程，结构动力学的基本体系和容主要包括以下几个部分：单自由度系统结构动力学，；多自由度系统结构动力学，；连续系统结构动力学。此外，如果系统上所施加的动力荷载是确定性的，该系统就称为确定性结构动力系统；而如果系统上所施加的动力荷载是非确定性的，该系统就称为概率性结构动力系统。 1.2主要理论分析结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法。作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模

浅述建筑结构减震与消能减震设计

浅述建筑结构隔震与消能减震设计崔XX XX理工大学XX学院XX学员大队江苏XX 02XXXX 内容摘要摘要：本文对建筑结构“隔震”与“消能减震”设计的基本原理及其特点进行简要的介绍和说明，并对结构抗震设计、隔震设计和消能减震设计进行分析和对比，供初学者参考。主题词：抗震设计隔震设计消能减震设计 1 引言地震是一种突发性的破坏性极强的自然灾害，罕遇的大地震会给建筑物及构筑物造成极大的破坏，造成极大的人员伤亡和经济财产损失。回顾21世纪发生的几次大地震如尼泊尔大地震，汶川大地震，智利地震等无一不对人们和社会造成不可估量的破坏和损失。当前的科技水平尚无法预测地震的到来，未来相当长的一段时间内，地震也是无法预测的。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。地震时不可控的，但工程结构是可控的，因此，实施有效的抗震设防是当前防震抗灾的关键性工作，而隔震和消能减震技术在建筑结构中应得到广泛应用。传统的建筑结构抗震设计是依靠增加结构的强度、刚度和延性来增加结构各构件的承载力和变形能力来抵御地震作用，，来实现“大震不倒，中震可修，小震不坏”的防御目标，立足于“抗”，是一种消极的设计方法。随着科技水平的发展和传统抗震结构在地震中的表现，传统建筑结构抗震设计暴露出很多问题，不能满足现代建筑在抗震设防方面的需求。所以抗震减灾事业的发展，不能局限于传统的建筑结构抗震设计，更应该搭上科技创新的这辆快车，用新技术来提高和改善建筑物的抗震性能。在建筑物中设置隔震层和消能减震装置来减轻地震的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做一简要阐述。 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，分为基础隔震和层间隔震。在建筑物适当部位设置隔离装置，切断或削弱地面运动向上部结构的传递，并提供适当的阻尼，从而使上部结构的地震作用大大降低，耗能能力加强，达到预期的防震要求。如叠层橡胶垫支座、高阻尼橡胶垫支座、滑移隔震支座和混合隔震装置等。 2.2 消能减震设计消能减震技术是把结构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接件）设置耗能阻尼器，通过该装置产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）直回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。在消能减震结构体系中，消能（阻尼）装置在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态，充分发挥耗能作用，消耗掉输入机构体系的大量地震能量，式结构本身需消耗的

隔震设计指导

目录隔震结构设计要点及流程---西昌彩云府隔震项目总结 (2) 一、隔震目标： (2) 二、隔震建筑要求： (2) 三、嵌固端： (2) 四、隔震层设计： (2) 1、隔震层层高： (2) 2、隔震层位置： (2) 3、隔震层结构体系： (3) 3、隔震层结构抗震等级： (3) 4、隔震支座类型： (4) 5、隔震支座设计： (4) 6、竖向隔震缝设计： (4) 6、上支蹲和下支蹲设计： (5) 7、隔震层的抗风验算： (6) 8、其他隔震措施： (6) 五、隔震层以上结构设计： (6) 1、隔震后地震作用的确定： (6) 2、隔震后抗震等级的确定： (6) 3、竖向地震作用： (7) 4、剪重比： (8) 5、计算模型： (8) 六、隔震层以下结构设计： (9) 1、计算模型： (9) 2、隔震层以下地面以上的结构的层间位移角： (9) 七、基础设计： (9) 1、计算模型： (10) 八、抗风设计： (10) 九、采取的加强和改进措施： (10)

十、隔震后楼梯和电梯设计： (11) 十一、隔震层建筑、机电专业做法 (13) 隔震结构设计要点及流程---西昌彩云府隔震项目总结一、隔震目标：仅隔离水平地震，不隔离竖向地震。通常采用隔震设计后，水平地震作用可以降低半度、1度、1度半。根据以往大量隔震工程项目经验，场地条件较好，属于ⅠⅡ类场地，上部结构比较规则、质量和刚度分布均匀。层数6层及以下时，多采用框架结构，可以初步确定隔震目标为降低一度半；6~12层，位于高烈度区，一般会采用框剪结构或者剪力墙结构，可以初步确定隔震目标降低一度或者一度半以上；对于12~22层的隔震建筑，可以确定隔震目标降低一度。具体隔震目标需计算确定。详下述。二、隔震建筑要求：建筑高宽比<4；建筑场地宜为ⅠⅡⅢ类。对于剪力墙结构，结构周边要尽量少布置剪力墙，尽量降剪力墙布置在结构内部。三、嵌固端：通常取隔震层下面一层顶板为嵌固端四、隔震层设计： 1、隔震层层高：一般隔震层梁底到地面的净高不应小于600，建议不小于800，因此层高至少为“梁高+800”。 2、隔震层位置： A：有地下室结构，通常设置在地下室顶部设置一个隔震层

浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施潘克君

浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施潘克君摘要：地震灾害已经成为当前对于人类生活造成破坏严重性最大的一种地质类自然灾害，随着建筑行业的不断发展和进步，很多高层建筑拔地而起，对于当代建筑结构设计中的隔震减震措施也需要提供相应的重视，目前已经逐步通过了各种结构来增强建筑的隔震减震效果，隔震减震结构是一种能够通过建筑物内部相关结构吸收地震过程中所产生巨大能量的构造物。关键词：高层建筑；结构设计；隔震减震 1 抗震技术在高层建筑结构设计中的应用的必要性我国是世界上地震频发的国家，每年，地震对我国经济造成的损害数以亿计，地震的存在严重威胁到人们的生命安全和财产安全，其破坏的巨大性和不可预测性给我国的许多建筑物和构筑物造成了巨大的破坏。在国家抗震规范中明确规定：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，对于小的地震，要求是在地震中建筑物和构筑物的不发生破坏，不影响主体结构的受力；对于中型的地震，要求建筑物和构筑物在地震后能够通过修理可继续使用；对于大型地震，要求建筑物和构筑物在地震中不倒塌。随着我国在实际工程项目中的不断探索和实践，我国对于抗震已经积累了丰富的经验，使得在地震中由于建筑物和构筑物的损害造成的人员伤亡不断减少，对房屋的影响和造成的经济损失也不断减少。尽管我们在控制人员伤亡方面和控制经济损失上面取得了长足的进展，也反映了我国对于人们的住房结构设计以生活安全为主要目标的原则，但是由于地震的破坏力和不可预见性，在地震中还是有许多建筑物和构筑物发生了破坏，使得其不能够再继续使用，造成了较大的经济损失。在此背景下，进一步优化建筑物的抗震设计，避免人员伤亡和保护房屋建筑已成为亟待解决的问题，同时也是建筑设计单位必须考虑的问题。房屋结构作为住宅建设中最关键的部分，合理的设计可以保证房屋的安全系数，从而提高整个工程的质量。大多数房屋在设计时遵循“经济、实用、安全”的原则，还要以抗震设计原则为依据，结合瞬变地震本身的特点和不确定性，确保安全和设计思路，以应对自然灾害。 2建筑结构隔震减震介绍建筑物内部的阻尼大小有利于地震能量消耗。而减震措施恰好利用这一点，借助建筑阻尼增加吸取地震能量，以此来维护主体结构，降低震害。隔震技术被广泛应用到高层建筑中，特别是汶川地震后涌现出较多的隔震建筑。因隔震设计选取的材料和以往设计存在差异，和传统抗震设计对比，当前的隔震设计，特别是高层隔震设计具有一定难度。隔震措施存在时间限制，不仅能应用到新建结构，而且在建筑物建成后可通过阻尼增加来实现减震。从适用部位层面而言，减震措施较为广泛，无论是上部结构，还是隔震夹层均适用。而消能减震技术利用消能减震装置配设来提高结构阻尼比，进而防控结构变形问题，借助附加装置来吸取地震能量，实现主体结构的全面防护，让主体结构遭受地震灾害时不会出现严重破坏。依照数据统计可知，消能减震结构能够显著增强抗震性能。另外，抗震构造还能够依据未采用消能减震之前的结构来降低。 3 隔震措施 3.1 隔震构造措施隔震结构在地震时会发生较大的水平位移，为保证隔震层在罕遇地震下具有发生较大变形的能力，设计时在上部结构的周边设置竖向隔离缝，缝宽取为

结构动力学：理论及其在地震工程中的应用

5章动力反应的数值计算如果激励[作用力)(t p 或地面加速度)(t u g ]是随时间任意变化的，或者体系是非线性的，那么对单自由度体系的运动方程进行解析求解通常是不可能的。这类问题可以通过数值时间步进法对微分方程进行积分来处理。在应用力学广阔的学科领域中，有关各种类型微分方程数值求解方法的文献（包括几部著作中的主要章节）浩如烟海，这些文献包括这些方法的数学进展以及它们的精度、收敛性、稳定性和计算机实现等问题。然而，本章仅对在单自由度体系动力反应分析中特别有用的很少几种方法进行简要介绍，这些介绍仅提供这些方法的基本概念和计算算法。尽管这些对许多实际问题和应用研究已经足够了，但是读者应该明白，有关这个主题存在大量的知识。 5.1 时间步进法对于一个非弹性体系，欲采用数值求解的运动方程为 )(),(t p u u f u c u m s =++ 或者 )(t u m g - (5.1.1) 初始条件 )0(0u u = )0(0u u = 假定体系具有线性粘滞阻尼，不过，也可以考虑其他形式的阻尼（包括非线性阻尼），后面会明显看到这一点。然而由于缺乏阻尼信息．因此很少这样做，特别是在大振幅运动时。作用力)(t p 由一系列离散值给出: )(i i t p p = ,0=i 到N 。时间间隔 i i i t t t -=?+1 （5.1.2）

图5.1.1 时间步进法的记号通常取为常数，尽管这不是必需的。在离散时刻i t （表示为i 时刻）确定反应，单自由度体系的位移、速度和加速度分别为i u 、i u 和i u 。假定这些值是已知的，它们在i 时刻满足方程 i i s i i p f u c u m =++)( （5.1.3）式中，i s f )(是i 时刻的抗力，对于线弹性体系，i i s ku f =)(，但是如果体系是非弹性的，那么它会依赖于i 时刻以前的位移时程和速度。将要介绍的数值方法将使我们能够确定i +1时刻满足方程(5.1.1)的反应1+i u 、1+i u 和1+i u ，即在i +1时刻 1111)(++++=++i i s i i p f u c u m （5.1.4）对于i =0，1，2，3，…，连续使用时间步进法，即可给出i =0，l ，2，3，… 所有瞬时所需的反应。已知的初始条件)0(0u u =)0(0u u =和提供了起动该方法的必要信息。从i 时刻到i +1时刻的步进一般不是精确的方法，许多在数值上可以实现的近似方法是可能的。对于数值方法，有三个重要的要求：(1)收敛性一随着时间步长的减少，数值解应逼近精确解；(2)稳定性一在存在数值舍入误差的情况下，数值解应是稳定的；(3)精度一数值方法应提供与精确解足够接近的结果。这些重要的问题在本书中均作简要的讨论，全面的论述可在着重微分方程数值解法的书中找到。本章介绍三种类型的时间步进法：(1)基于激励函数插值的方法；(2)基于速度和加速度有限差分表达的方法；(3)基于假设加速度变化的方法。前两类中各

隔震和消能减震与常规抗震的对比分析

隔震和消能减震与常规抗震的对比分析在实际的建筑行业发展中，為了有效避免地震对建筑以及人民生命财产安全带来的影响，要对相应的隔震、消能减震等情况进行分析，同时与常规的抗震进行有效对比，做好最佳的抗震预防。基于此，文章分别对三种防震方法进行分析，最后结合题目就隔震和消能减震与常规抗震之间进行对比分析，以期人们更好的开展防震工作。标签：常规抗震；隔震；消能减震随着经济的快速发展，建筑行业蒸蒸日上，且在国民经济的发展中也越来越重要。以此同时，随着建筑行业的发展，相关的安全预防措施也要予以充分的重视。在实际的生活当中，为了避免地震给人们以及建筑行业带来巨大的经济损失，要对相关的防震举措予以充分重视，如此才能将其更好的应用在实际的工程建筑当中，为人们提供更多的安全保障。 1、常规抗震分析 1.1原理延性抗震设计主要是利用一些结构部件的塑性变形来对地震能量进行消耗，从而实现一定的抗震作用，该种抗震的能量表达为Ein =ER +ED +ES ，其中ES 是主体结构和承载构件的不变弹性所消耗的能量；Ein 是发生地震时输入的结构能量；ED 是阻尼消耗的能量；ER 地震反应能量。 1.2特点（1）砌体结构。该种结构相对较脆，实际的抗拉、康佳能力相对较弱，实际地震中的抗震于延性能也不理想。砌体结构在地震中受到破坏的几率相对较大，具体因素主要与窗间承载力不足、施工不当、设计问题以及整体抗剪强度弱等有关。在5.12地震中，由于建筑物的抗震设防性能较差，致使其中的很多砌体结构出现了一定的倒塌。在海地的某些地区，由于实际砌体结构建筑并不具有一定的抗震措施，致使相关建筑出现了不同程度的坍塌。（2）钢结构。钢结构具有延性好、轻质高强以及环境污染小的特点，其缺点主要是很难确保实际施工质量，且有很多的节点。在5.12地震中由于钢结构而造成的危害相对较轻，很多的轻屋房建设由于实际的屋架与屋面之间没有明确的固定，进而使得屋面板出现脱落。 2、隔震与消能减震 2.1隔震（1）隔震的基本原理。隔震是指隔离地震对实际建筑结构的影响，主要原

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侧移刚度KN/m815796796796796796 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）。

隔震支座布置图1.1 图确定轴向力3.1． ?GF?=19261kN 竖向地震作用vevk kNN84679?竖向地震作用??活载） ?1.31?.2?(恒载?0.5柱底轴力设计kNN2057.92?中柱柱底轴力中kNN1884.86?边柱柱底轴力边．2确定隔震支座类型及数目3，共20个。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 其支座型号及参数如表3.1。表3.1 隔震支座参数 ?水平向减震系数的计算4 的水平刚度和等效粘滞阻尼比。多遇地震时，采用隔震支座剪切变形为50% 由式 ?kNmmKK/?83.68092??40?2.jh由式 ?K?292092?0..40?2jj?2920?.??。eg K83.68h由式G??1.27S?5T?5?0.T?24?2.0s。g1Kg h??.050eg??1??0.57 2?7.06?10.eg??050.eg??0.9??0.78?5?.50eg由式 ?0.9???0.37?)0(T/T).5?2T(/T gg210即水平向减震系数满足预期效果。

建筑结构隔震减震措施分析

建筑结构隔震减震措施分析发表时间：2019-08-22T17:43:24.237Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年10期作者：陈彧 [导读] 高层建筑是超高层建筑作为建筑行业发展的主流，在提升城市土地资源利用效率的同时，也对新时期建筑结构隔震减震提出了更高的要求。昆明市建设工程质量安全监督管理总站摘要：高层建筑是超高层建筑作为建筑行业发展的主流，在提升城市土地资源利用效率的同时，也对新时期建筑结构隔震减震提出了更高的要求。建筑结构设计中，优化设计结构可以有效吸收地震产生的能量，减少对建筑结构耐久性和稳定性带来的影响，维护人们生命财产安全。本文就建筑结构隔震减震展开分析，立足实际情况，优化建筑结构设计思路，提出切实可行的隔震减震措施。关键词：隔震减震；建筑结构；支撑体系；基础隔震建筑行业蓬勃发展下，建筑工程规模不断扩大，大量新式建筑涌现，对于新时期的建筑结构设计提出了更高的要求。尤其是近些年来屡屡出现的地震灾害，造成了严重的经济损失和人员伤亡。故此，在建筑结构抗震设计中，选择合理的隔震减震措施，有助于维护建筑结构稳定性和安全性，打造高质量的建筑工程项目。综合分析建筑结构隔震减震相关内容，及时改进其中的问题，寻求合理措施改革予以实践，为后续建筑行业发展奠定基础。一、建筑结构设计中的隔震减震问题纵观当前建筑行业发展现状，尽管建筑行业取得了可观的经济效益，但是受到客观因素影响，在隔震减震设计中存在很多不足，具体表现在以下几个方面。（一）抗震墙影响抗震性能在建筑结构隔震减震设计中，抗震墙的设置十分重要，需要分散设置，避免在建筑周围布设，这就地震事故发生时，抗震墙会承受较大的倾覆力，对支座拉力的负面影响较大[1]。受力较大区域，设置抗震减震支座，间距在2m以上，如果未达到2m，建筑结构会长期处于超负荷状态，影响到建筑结构稳定性。尤其是高层建筑和超高层建筑，楼层较高，通过隔震减震支座产生较大的拉应力，不仅影响到建筑整体隔震减震效果，建筑的整体水平变形能力随之下降。（二）建筑物走向影响抗震性能地震是一种危害较大的自然灾害，是由于地壳运动导致，一旦爆发将会破坏建筑结构，威胁到人们的生命财产安全。所以，在建筑结构设计中，应该综合考量地质结构特点，确定地震中房屋震动方向，确保建筑物走向和震向保持平行状态。如果建筑物选址和震向平行，在发生地震时域建筑性产生较大的震动。（三）建筑结构的选择建筑结构隔震减震设计较为复杂，涉及到众多内容，以往主要是意义剪切框架结构为主，而高层建筑则采用橡胶支座隔震减震，提升框架整体避震能力。二、建筑结构中的隔震减震措施（一）优化建筑物走向在建筑结构的隔震减震设计中，需要设计人员正确看待地震对建筑结构的影响。发生地震后，房屋建筑结构可能受到损坏发生崩塌，垂直于震向的建筑物结构稳定，不容易倒塌[2]。通过长期实践研究可以了解到，对于与震向平行的建筑物，倒塌率较高；与震向平行的建筑物容易倒塌，在地震发生时运动幅度较大。故此，建筑物结构设计中，需要综合考量地质条件，避免建筑物和震向平行，保持垂直状态。（二）无粘结制成体系在建筑结构设计中，无粘结支撑体系稳定性较为突出，内核钢支撑与钢管之间涂抹无粘结漆，属于可滑移的界面，构建无粘结支撑体系，在建筑物结构中应用效果较为突出。外包层支撑中段，内核钢支撑露出支撑两端位置，使用高强度螺栓连接，这样可以将拉力和应力在内核钢支撑中集中[3]。为了可以满足各层之间的滑动需要，规避内核钢支撑变形，应该选择合适的材料和几何尺寸，优化设计和施工。这样在发生地震时，通过内外钢密切配合，消耗地震能量。但是，此种设计对部件计算精准度要求较高，内钢承受了建筑物大部分的重量，需要外钢配合，规避内钢变形。（三）跷动震动控制跷动减震方式在实际应用中，下部基础和结构中地震力较大的支撑部件连接不牢固，或是上部结构和下部基础竖向连接不牢固，受到地震作用下，建筑物在竖向形成拔力[4]。三、建筑结构中的隔震减震措施（一）建筑结构的隔震措施在建筑结构隔震减震设计中，隔震措施较为多样，需要充分契合工工程项目实际情况来选择最佳的隔震措施，提升隔震效果。通常情况下，在隔震设计中将多种隔震措施整合在一起，契合不同地质地貌选择隔震措施，主要表现在以下几点。（1）特殊材料地基隔震。在建筑工程中，地基作为工程的基础部分，同时也是地震发生时最为直接的接触环节，承受地震力影响较大。以往建筑设计中，地基主要是采用粘土或是砂子制作，或是在建筑基础部分交替铺设。为了最大程度上降低地震对建筑地基带来的损害，使用沥青为主制成的隔震材料，可以有效提升隔震效果，适合高层建筑和超高层建筑中应用。（2）基础隔震。基础隔震在基础和上部建筑逐渐设置隔震装置，在地震发生时，减少地震波向上层建筑的传递。但是，在具体施工中此种方式存在很大的局限性，更是个一些多层建筑，高层建筑采用这一措施隔震效果较差，不仅会延长建筑物自震周期，还会对地基带来更大的竖向作用力，影响到建筑物整体抗震能性能[5]。（3）结构悬挂隔震。结构悬挂隔震，将建筑多数结构悬挂起来，即便发生地震也不会对悬挂部分结构产生强烈冲击，最大程度上降低

结构隔震与减震简介

结构隔震与减震简介汶川地震和日本福岛大地震让民众实实在在的体验到了大自然可怕的破坏力，也让我们对地震破坏产生了一种更深刻的敬畏。很明显，从今以后隔震减震的设计将以更大的比重加入到建筑结构的整体设计之中。作为一个未来的土木工程技术人员，在学习完结构动力学之后，结合网络知识的补充，对结构的隔震减震做一个简单的介绍。抗震结构主要分为：抗震结构、隔震结构和消能减震结构。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，吸收地震能量，立足于“抗”。隔震结构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”。耗能隔震利用结构上的耗能装置来耗散或吸收地震输入结构的能量以减小主体结构的地震反应，立足于“消”。本文主要介绍后两种原理。一、隔振隔震技术原理：隔震系统的柔性层使结构的振动周期加大并远离地震动的卓越周期；增大了结构体系的阻尼。隔震包括基础隔震和层间隔震。房屋基础隔震的概念：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的抗震方法。基础隔震的原理：通过设置隔震装置系统形成隔震层,延长结构的周期，适当增加结构的阻尼,使结构的加速度反应大大减少,同时使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，从而建筑物不产生破坏或倒塌。隔震结构的组成及特性：隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所构成，它具有竖向刚度大、水平刚度小，能提供较大阻尼的特点。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： 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； 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，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系； 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。 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。隔震设计的步骤： a.隔震方案的确定。 b.确定隔震层位置。 c.隔震支座的选型、布置。 d.计算水平减震技术；计算隔震后各层分布的地震力。 e.验算隔震层的水平位移。 f.隔震层下部的计算。 g.验算竖向地震力。

结构动力学中的常用数值方法

第五章结构动力学中的常用数值方法 5．1．结构动力响应的数值算法 ... . 0()(0)(0)M x c x kx F t x a x v ? ++=??=??=?? 当c 为比例阻尼、线性问题→模态叠加最常用。但当C 无法解耦，有非线性存在，有冲击作用（激起高阶模态，此时模态叠加法中的高阶模态不可以忽略）。此时就要借助数值积分方法，在结构动力学问题中，有一类方法称为直接积分方法最为常用。所识直接是为模态叠加法相对照来说，模态叠加法在求解之前，需要对原方程进行解耦处理，而本节的方法不用作解耦的处理，直接求解。（由以力学，工程中的力学问题为主要研究对象的学者发展出来的）中心差分法的解题步骤 1. 初始值计算（1）形成刚度矩阵K ，质量矩阵M 和阻尼矩阵C 。（2）定初始值0x ，. 0x ，.. 0x 。（3）选择时间步长t ?，使它满足cr t t ?

12 隔震和消能减震设计

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，以消耗输入结构的地震能量，达到预期防震减震要求。 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。 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，且不应大于相关规范规程对非隔震结构的具体规定，其变形特征接近剪切变形，最大高度应满足本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、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。 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。 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，隔震装置和消能部件的设置部位，应采取便于检查和替换的措施。 3，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。 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。 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(0.20g)、8度(0.30g)和9庋时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%、30%和40%。 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