第八章-隔震、减震与结构控制初步PPT文档格式.ppt

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（2）

（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；

刚度较小，结构为柔性隔震结构体系；

（3）（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。

复位特性：

（4）（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。

而降低上部结构所吸收的地震能量。

1.基本思想：

基本思想：

在结构物地面以上部分的底部设置隔震层，使在结构物地面以上部分的底部设置隔震层，使之与固结在地基中的基础顶面分离开，从而限之与固结在地基中的基础顶面分离开，从而限制地震动向结构物的传递。

制地震动向结构物的传递。

2.隔震设计应满足的条件：

隔震设计应满足的条件：

满足竖向承载力的前提下，隔震装置的水平满足竖向承载力的前提下，隔震装置的水平刚度尽可能小，使结构周期尽可能远离地震动刚度尽可能小，使结构周期尽可能远离地震动的优势周期范围；

的优势周期范围；

保证在风作用下结构不致有太大的位移。

8.28.2隔震原理与方法隔震原理与方法3常用隔震装置

（1）橡胶支座隔震橡胶支座隔震最常见的隔震装置

（2）滚动隔震滚动隔震（3）滑动支座隔震滑动支座隔震（4）摇摆支座隔震摇摆支座隔震隔震系统回顾隔震系统回顾基础隔震的概念早在基础隔震的概念早在1919世纪已有人提过，广义的隔震方案则更是源世纪已有人提过，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隔震理论和实践开始于上世纪7070年代，基础隔震方案很多，下面作简单年代，基础隔震方案很多，下面作简单介绍介绍1.早期隔震技术河合浩藏的“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。

J.A.J.A.CalantarientsCalantarients提出的隔震结构提出的隔震结构右图是J.A.Calantarients于1909年提出的隔震结构（Base-isolatedbuilding）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。

柔性层隔震结构柔性层隔震结构（Flexiblefirst-storybuildingFlexiblefirst-storybuilding）柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出，由Green（1935年）和Jacobasen（1938年）进一步加以研究与完善；

下图是真岛健三郎于1934年的柔性层结构。

地震时，柔性层进入塑性，结构的刚度变小，结构的基本周期延长，从而导致上部结构所受的地震作用减小。

滚动支撑类隔震系统滚动支撑类隔震系统（RollerbearingsystemRollerbearingsystem）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隔震橡胶支座（ThelaminatedrThelaminatedrubberbearing）隔震系统。

隔震系统。

南南加加州州大大学学医医院院（TheUniversityofSouthernCaliforniaTeachingHospital）是是橡橡胶胶支支座座隔隔震震系系统统，这这栋栋八八层层医医院院基基础础加加速速度度为为0.49g，而而顶顶层层加加速速度度只只有有0.21g,加加速速度度折折减减系系数数为为1.8。

而而抗抗震震结结构构橄橄榄榄景景医医院院（TheOliveViewHospital）的的底底层层加加速速度度为为0.82g，而而顶顶层层加加速速度度为为2.31g,加加速速度放大系数为度放大系数为2.8，由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。

，由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。

中南加州大学医院（隔震结构）中南加州大学医院（隔震结构）橄榄景医院（橄榄景医院（抗震结构）抗震结构）19941994年年11月月1717日，美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震，震级日，美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震，震级M=6.7M=6.7，直下直下型地震，死亡型地震，死亡5656人，伤人，伤73007300人，损失很大。

人，损失很大。

震中附近有两座医院，一座为隔震结构，另一座为抗震结构。

中南加州大学医院中南加州大学医院地下一层，地上地下一层，地上77层，建筑面积：

层，建筑面积：

3300033000平方米；

占地：

平方米；

41004100平米；

平米；

最高高度：

3636。

00mm；

铅芯多层橡胶隔震器铅芯多层橡胶隔震器6868个，多层橡胶隔震器个，多层橡胶隔震器8181个。

个。

中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中，中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中，6-86-8英尺高的花瓶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。

持，成为防灾中心，起到十分重要的作用。

橄榄景医院（橄榄景医院（抗震结构）抗震结构）橄榄景医院在橄榄景医院在19711971年圣费尔年圣费尔南多地震中受到较大损害，南多地震中受到较大损害，1010年年后重建，并增加了抗震强度。

后重建，并增加了抗震强度。

在此次地震中，剪力墙产生在此次地震中，剪力墙产生剪切裂缝，设备机器、医疗机械剪切裂缝，设备机器、医疗机械及家具等翻倒，病历等资料掉下、及家具等翻倒，病历等资料掉下、散乱。

而且水管破裂，各层浸水，散乱。

而且水管破裂，各层浸水，建筑物不能使用，完全丧失了医建筑物不能使用，完全丧失了医院的功能。

院的功能。

一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了7.3级地震，震源距离级地震，震源距离汕头市约汕头市约200公里，汕头市烈度为公里，汕头市烈度为6度，各类房屋摇晃厉害，居民惊度，各类房屋摇晃厉害，居民惊惶失措，水桶里的水溅出了惶失措，水桶里的水溅出了1/3左右左右而陵海路隔震楼上的人并没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。

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。

213263300基础基础193571061层层377751036层层上下上下南北南北东西东西地震观测地震观测位置位置方向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，高阻尼橡胶支座等支座等。

天然夹层隔震橡胶支座天然夹层隔震橡胶支座天天然然夹夹层层橡橡胶胶支支座座构构造造如如图图所所示示。

天天然然夹夹层层橡橡胶胶支支座座具具有有较较大大的的竖竖向向刚刚度度，承承受受建建筑筑物物的的重重量量时时竖竖向向变变形形小小，而而水水平平刚刚度度较较小小，且且线线性性性性能能好好。

由由于于天天然然夹夹层层橡橡胶胶支支座座的的阻阻尼尼很很小小，不不具具备备足足够够的的耗耗能能能能力力，所所以以在在结结构构使使用用中中一一般般同同其其它它阻阻尼尼器器或耗能设备联合使用。

或耗能设备联合使用。

铅芯隔震橡胶支座铅芯隔震橡胶支座铅铅芯芯隔隔震震橡橡胶胶支支座座由由新新西西兰兰的的ROBINSON及及其其公公司司最最早早研研制制开开发发，以以后后在在中中国国、日日本本、美美国国、意意大大利利等等国国家家都都得得到了较大的发展与应用。

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。

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下图分别是世界上第一栋采用铅芯橡胶支座隔震的建筑（TheWilliamClaytonBuilding,NewZealand）和世界上使用铅芯橡胶支和世界上使用铅芯橡胶支座中基底面积最大的建筑座中基底面积最大的建筑（日本日本）。

日日本本19971997年年度度评评定定的的隔隔震震建建筑筑中中，采采用用铅铅芯芯橡橡胶胶支支座座隔隔震震房房屋屋占占总总数数的的40%40%，美美国国在在19851985年年以以后后兴兴建建的的隔隔震震房房屋屋中中，完完全全或或部部分分采采用用铅铅芯芯橡橡胶胶支支座座的的隔隔震震房房屋屋占占总总数数的的60.7%60.7%，我我国国在在已已建建成成的的隔隔震震房房屋屋中中，完完全或部分采用铅芯橡胶支座的隔震房屋占总数的全或部分采用铅芯橡胶支座的隔震房屋占总数的60%60%。

8.3消能减震结构消能减震结构在结构中的某些部位设置消能装置，通过消能装置耗在结构中的某些部位设置消能装置，通过消能装置耗散或吸收地震能量，从而减小主体结构地震反应。

散或吸收地震能量，从而减小主体结构地震反应。

消能装置有：

调频质量阻尼装置：

由由质量、弹性元件和阻尼器构成的振动系统，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，起到减小结构振动反应的作用。

反作用于结构，起到减小结构振动反应的作用。

调频液体阻尼装置：

由具有一定形状的盛液容器构成，液体晃动时，由具有一定形状的盛液容器构成，液体晃动时，液体对容器箱壁产生动压力，同时液体晃动产生阻尼吸收一部分能量。

液体对容器箱壁产生动压力，同时液体晃动产生阻尼吸收一部分能量。

液压质量控制装置：

液压质量控制装置