chapter6-隔震和减震

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1、第6章隔震与耗能减震房屋设计华南理工大学土木工程系传统的结构抗震是通过增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延性）来抵御地震作用的，即由结构本身的塑性变形消耗地震能量，这是被动消极的抗震对策。另一个合理有效的抗震途径是在结构上设置控制装置（系统），由控制装置与结构共同承受地震作用，即共同储存和耗散地震能量，以调协和减轻结构的地震反应。这种结构抗震途径称为结构减震控制。6.1概述当地基本烈度地震建筑物进入非弹性破坏状态装修与内部设备破坏延性结构体系的结构被动抵御地震作用作用巨大经济损失某些生命线工程损失更是难以估量，延性结构体系的应用也有一定的局限性隔震、减震、制

2、震技术结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。（1）被动控制---不需要外部能源输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。（2）主动控制---需要外部能源输入提供控制力，控制过程依赖于结构反应信息或外界干扰信息的控制方法。主动控制系统由传感器、运算器和施力作动器三部分组成。主动控制是将现代控制理论和自动控制技术应用于结构抗震的高新技术。(3)半自动控制---不需要外部能源输入直接提供控制力，控制过程依赖于结构反应信息或外界干扰信息的控制方法。(4)混合控制---不同控制方式相结合的控制方法。隔

3、震系统回顾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。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.Calantarients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

4、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。6.２隔震结构设计结构隔震的原理与隔震结构的特点结构隔震的概念与原理结构隔震的概念房屋基础隔震：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。在建筑物上部结构与

5、基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递。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。结构隔震的原理基础隔震的原理就是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。隔震结构的特点提高了地震时结构的安全性；上部结构设计更加灵活，抗震措施简单明了；防止内部物品的振动、移动、翻倒，减少了次生灾害；防止非结构构件的损坏；抑制了振动时的不舒适感，提高了安

6、全感和居住性；可以保持机械、仪表、器具的功能；震后无需修复，具有明显的社会和经济效益；经合理设计，可以降低工程造价。(a）传统抗震房屋、强烈晃动；(b）隔震房屋、轻微晃动；隔震结构适用范围医院、银行、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。(c）传统房屋的地震反应；(d）隔震房屋的地震反应隔震系统的组成与类型隔震系统的组成隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分组成。隔震器主要作用：一方面在竖向支撑建筑物的重量，另一方面在水平方向具有弹性，能提供一定的水平刚

7、度，延长建筑物的基本周期，以避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，能提供较大的变形能力和自复位能力。常用的隔震器有叠层橡胶支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。南加州大学医院(TheUniversityofSouthernCaliforniaTeachingHospital)是橡胶支座隔震系统，这栋八层医院基础加速度为0.49g，而顶层加速度只有0.21g,加速度折减系数为1.8。而传统抗震结构橄榄景医院(TheOliveViewHospital)的底层加速度为0.82g，而顶层加速度为2.31g,加速度放大系数为2.8，由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。

8、1994年1月17日，美国圣菲尔南多发