隔震与减震
建设工程中的建筑物减震与隔震设计技术
建设工程中的建筑物减震与隔震设计技术随着城市化进程的不断加快，高层建筑和大型工程的建设越来越多，对于建筑物的抗震性能提出了更高的要求。
减震与隔震技术成为了建设工程领域的热门话题。
本文将探讨建筑物减震与隔震设计技术的原理、应用以及在实际工程中的意义。
一、减震与隔震设计技术的原理减震与隔震设计技术是通过对建筑结构进行改良，使其在地震作用下能够减少或者消除震动的传递，从而减轻地震对建筑物的破坏程度。
其原理可以分为以下几点：1. 减震原理：减震设计基于筒型支座、液压减震器等原理，通过在结构下部设置阻尼器，吸收和分散地震能量，从而减少地震对建筑物的作用力。
2. 隔震原理：隔震设计基于隔震支座等原理，通过在建筑底部设置隔震装置，将建筑物与地震动分离，降低地震波传递到建筑物的能量。
二、减震与隔震技术的应用减震与隔震技术在建设工程中得到了广泛的应用，具体包括以下几个方面：1. 高层建筑：随着高层建筑的不断增多，尤其是在地震频繁的地区，减震与隔震技术的应用成为了保障居民生命财产安全的关键。
通过应用减震与隔震技术，高层建筑能够更好地抵御地震荷载。
2. 桥梁工程：桥梁是城市交通的重要组成部分，其安全性对人们的出行至关重要。
减震与隔震技术的应用可以有效降低地震对桥梁的破坏风险，提高桥梁的耐久性和可靠性。
3. 历史建筑保护：对于具有历史价值的建筑物，减震与隔震技术的应用能够在保护建筑本身的稳定性的同时，降低地震对其的损害，从而更好地保护历史文化遗产。
三、减震与隔震技术在实际工程中的意义减震与隔震技术在建设工程中的应用具有重要的意义：1. 提高抗震能力：减震与隔震技术的应用能够使建筑物对地震产生的动力响应减小，大大提高建筑的抗震能力，减少地震造成的损失。
2. 保护人员安全：减震与隔震技术的应用可以降低地震带来的震害，减少人员伤亡事故的发生，保障居民生命安全。
3. 建筑物持久性：减震与隔震技术的应用可以有效提高建筑物的抗震性能，延长建筑物的使用寿命，减少维修和重建的频率。
结构抗震设计中的减震与隔震技术
结构抗震设计中的减震与隔震技术地震是自然界的一种常见灾害，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁。
因此，结构抗震设计成为了建筑工程中不可忽视的一个重要方面。
在结构抗震设计中，减震与隔震技术被广泛应用，以提高建筑物在地震中的稳定性和安全性。
本文将从减震与隔震技术的基本概念、实践应用和前景展望三个方面进行探讨。
1. 减震与隔震技术的基本概念减震与隔震技术是在结构抗震设计中采取的两种重要手段。
减震技术通过在结构中引入减震装置，吸收和减少地震能量的传递，从而减轻地震对建筑物的影响。
而隔震技术则是通过将建筑物与地基分离，使建筑物在地震中进行自由摆动，避免较大振动传递给建筑物。
这两种技术在地震中起到保护结构和提高建筑物稳定性的作用。
2. 减震与隔震技术的实践应用减震与隔震技术已经在世界各地的抗震设计中得到了广泛应用，并取得了显著效果。
例如，位于日本的东京湾海底隧道通过采用减震技术，成功地减少了地震对隧道的破坏风险。
此外，在高层建筑方面，许多国家采用了隔震技术，使得建筑物可以在地震中保持相对稳定，如洛杉矶的斯坦福大厦和台北的大楼等。
这些实践应用表明了减震与隔震技术在提高结构抗震性能方面的重要性。
3. 减震与隔震技术的前景展望随着科技的发展和对结构抗震能力要求的提高，减震与隔震技术将会得到更多的关注和突破。
在减震技术方面，研究人员正在不断改进减震装置的性能和耐久性，以更好地吸收地震能量。
而在隔震技术方面，随着地震工程领域的不断研究，新的隔震材料和结构形式也将不断涌现。
此外，与减震与隔震相关的智能材料、传感器和控制技术等领域的发展，也将为减震与隔震技术的进一步应用提供更多可能性。
结构抗震设计中的减震与隔震技术是建筑工程领域中重要的研究方向。
通过了解这些技术的基本概念、实践应用和前景展望，我们可以更好地认识到减震与隔震技术在提高建筑物抗震性能方面的重要性。
未来，随着技术的不断发展和应用的推广，减震与隔震技术必将为建筑工程的安全性和可持续发展做出更大的贡献。
2024年建筑结构隔震与减震设计研究
2024年建筑结构隔震与减震设计研究随着地震活动的不断增多和人们对建筑安全性能要求的提高，建筑结构隔震与减震设计成为了一个重要的研究领域。
本文将从隔震技术原理、减震技术方法、结构设计要点、地震动力学分析、安全性评估、工程实例分析以及未来发展趋势等方面进行详细探讨。
一、隔震技术原理隔震技术是一种通过在建筑基础与上部结构之间设置隔震装置，以隔离地震波对建筑结构的直接作用，从而减少地震对建筑的破坏。
隔震装置主要包括橡胶隔震支座、滑动隔震支座和混合隔震支座等。
这些隔震支座具有良好的弹性和阻尼性能，能够在地震时吸收和分散地震能量，降低结构的振动幅度，保护建筑免受地震破坏。
二、减震技术方法减震技术主要是通过在建筑结构中安装减震装置，以减少地震时结构的振动响应。
常见的减震装置包括阻尼器、减震支撑和隔震沟等。
阻尼器可以通过消耗地震能量来减少结构振动，减震支撑则通过改变结构的动力特性来降低地震响应。
而隔震沟则通过在建筑周围设置一定深度的沟槽，利用沟槽的变形来吸收地震能量，从而减少结构的振动。
三、结构设计要点在进行建筑结构隔震与减震设计时，需要考虑以下几个要点：首先，要合理选择隔震与减震装置的类型和参数，确保装置能够有效地发挥隔震和减震作用；其次，要优化结构的动力特性，使结构在地震时具有较低的自振频率和较大的阻尼比，从而减少地震响应；最后，要加强结构的整体性和连续性，确保结构在地震时具有良好的整体受力性能。
四、地震动力学分析地震动力学分析是建筑结构隔震与减震设计的基础。
通过对地震波的传播规律、结构的地震响应以及隔震减震装置的动力性能进行深入分析，可以为结构设计提供科学的依据。
地震动力学分析包括时程分析、反应谱分析和能量分析等方法。
这些方法可以帮助设计师预测结构在地震时的动力响应，从而优化结构设计，提高结构的抗震性能。
五、安全性评估安全性评估是建筑结构隔震与减震设计的重要环节。
通过对结构在地震作用下的受力性能、变形情况和破坏机理进行全面评估，可以确定结构的安全性能水平。
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 ym +=++ 2222222max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R•R称为绝对隔震传递率。
隔震减震
基础隔震技术和层间隔震技术是建筑结构 减震防灾的有效手段。 减震防灾的有效手段。
隔震系统回顾
基础隔震的概念早在19世纪已有人提过， 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 19世纪已有人提过 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； 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，基础隔震方案很多， 70年代 基础隔震理论和实践开始于上世纪70年代，基础隔震方案很多，下面 作简单介绍 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“ 右图是1891年河合浩藏的“地震时 1891年河合浩藏的 不受大震动的结构” 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， 地基上并排铺设了数层圆木，并且把建 筑物周围挖空， 筑物周围挖空，从而地震时可对上部建 筑起到隔震
橄榄景医院（抗震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了7.3级地震 级地震， 一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了 级地震，震源距离 汕头市约200公里，汕头市烈度为 度，各类房屋摇晃厉害，居民惊 公里， 汕头市约 公里 汕头市烈度为6度 各类房屋摇晃厉害， 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 惶失措，水桶里的水溅出了 左右 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。
建筑物抗震隔震和减震的探讨
建筑物抗震隔震和减震的探讨抗震隔震和减震的主要目的是通过设置隔震装置或减震器，将建筑物与地面的振动分离，减少建筑物所受到的地震力量。
这样一方面可以减少地震对建筑物的破坏，另一方面也可以保护建筑物内部的设备和物品，避免人员伤亡和财产损失。
抗震隔震是指通过设置隔震装置，将建筑物与地面完全分离，使得建筑物在地震时能够自由振动，减少地震力对建筑物的传递。
隔震装置一般采用弹性材料或者弹簧等构件，能够抵抗地震力，并保护建筑物的结构不受破坏。
这种方法主要适用于高层建筑、桥梁、设备房等建筑物。
抗震隔震在设计上需要考虑附着、位移和水平载荷等因素。
附着是指隔震装置与建筑物之间的固定连接，其设计需要保证隔震装置在地震时能够承受地震力，而不会发生脱落或者断裂。
位移是指建筑物在地震时的位移情况，需要通过适当的位移控制措施，确保建筑物的安全性。
水平载荷是指地震时建筑物所受到的水平荷载，需要设置相应的隔震装置，以抵抗这些力量。
减震是指通过设置减震器，将建筑物与地面的振动减小到一定程度，以减少地震对建筑物的破坏。
减震器一般采用可控液体或者弹性材料等构件，能够吸收和消耗地震能量，减小地震力对建筑物的作用。
这种方法主要适用于大型建筑物、重要设备和特殊地质环境下的建筑物。
减震在设计上需要考虑减震装置的刚度、阻尼和位移等因素。
刚度是指减震装置的刚性程度，需要根据建筑物的结构特点和地震力量的大小合理选择。
阻尼是指减震装置在地震力作用下阻碍随机振动的幅值，需要通过减震装置的设计来达到预期的减震效果。
位移是指建筑物在地震时的位移量，需要通过适当的位移控制措施，确保建筑物的安全性。
总体而言，抗震隔震和减震是为了提升建筑物的抗震性能，减少地震对建筑物的破坏和人员伤亡。
在实际应用中，需要根据建筑物的类型、地理环境、地震力量等因素进行综合考虑和设计。
因此，抗震隔震和减震的研究还有待进一步深入，以提高建筑物的抗震性能。
抗震设计原理第六章 隔震、减震初步
6.2 结构控制
6.1 抗震结构
（3）适用范围受到限制 传统抗震方法采用的是延性结构体系，允许结构部件在强震时发生比较 大的塑性变形，以消耗地震能量，减轻地震反应，这种方法对于某些不 容许在地震中出现破坏的结构、或内部有贵重装饰、重要设备仪器的结 构是不适用的。
（4）施工难度大 结构构件和节点的钢筋配置过密，9度区甚至无法排布。 （5）建筑物的高度受到限制等。
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。
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， 从而耗散结构的部分振动能量。
金属耗能装置：由金属材料制成的耗能装置，其耗能机理是通过金 属元件的弹塑性变形来耗能
6.2 隔振结构
l 滚动支撑类隔震系统（Roller bearing system）
l
6.2 隔振结构
l 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。
l 6.2.2.2现阶段的隔振技术
隔震橡胶支座(The laminated rubber bearing)隔震系统是现阶段应 用最为广泛的隔振装置。
6.2 隔振结构
l 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。
隔震减震
• 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比
抗震房屋 结构体系 科学思想 方法措施 上部结构和基础牢牢连接 隔震房屋 消弱上部结构与基础的有关 连接
提高结构自身的抗震能力 隔离地震能量向结构的输入 强化结构刚度和延性 滤波
隔震（2）
• 结构隔震体系的基本特征
a、足够的竖向承载力 b、隔震特性（一般可使结构水平地震作用降低至60%左右） c、复位特性 d、阻尼消能特性 e、隔震结构体系能有效保护上部结构，因此在各种生命线工 程、商场、精密仪器室等重要建筑中得到了广泛的应用。
• 混合控制从其组合方式来分：
主从组合方式、并列组合方式 典型的混合控制装置有： AMD与TMD相结合、AMD 与TLD相结合、 主动控制与基础隔震相结合、主动控制与耗能减震相结合、液压－质 量振动控制系统（HMS）与AMD相结合 back
隔震（1）
• 概念
即“隔离地震”，在建筑物基础上与上部结构之间以及 上部建筑层间设置由隔震器、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。 分类：基础隔震和层间隔震
• 按是否需要外部能量分为:
主动控制（AMD）、被动控制（PMD）、半主动控制、混合控制
（主动控制效果明显，但控制机构复杂，需要外加能源，控制系统的可靠性低； 而被动控制技术是较早得到发展和应用的工程减震技术，构造简单，不需要外 界能源输入能量，由控制机构隔离地震作用和消耗能量，达到减小结构地震反 应的目的，如隔震、耗能减震和吸振减震等。混合控制是将主动控制与被动控 制同时施加在同一结构上的结构振动控制形式）
• 减震效果 40％～60％，可同时减少结构水平和竖向地震反应 • 经济性：节约造价3％～10％ • 分类：阻尼减震、吸能减震、冲击减震
新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震
新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震隔震与消能减震是新《减震抗震设计规范》中的两个重要概念。
隔震是指通过设置隔震层，将结构与地震动进行隔离，使结构对地震的响应减小。
消能减震则是通过在结构中设置能够吸收和耗散地震能量的装置，实现地震能量的消耗和减震效果。
隔震是一种较为传统的减震措施，它通过设置隔震层，将结构与地震动进行隔离，使结构受到的地震力和位移减小，从而减小结构的破坏程度。
隔震层通常由隔震支座、隔震垫板等组成，这些装置能够在地震过程中自由移动，吸收和消散地震能量。
隔震的优点是能够有效减少结构的响应，保护结构的完整性，减小地震灾害的损失。
然而，隔震也存在一些问题，如隔震支座和隔震垫板的制造和安装难度较大，需要考虑地震过程中的水平限制等。
消能减震是相对较新的一种减震措施，它通过在结构中设置能够吸收和耗散地震能量的装置，实现地震能量的消耗和减震效果。
这些装置通常由减震器、摇摆框架等组成，它们能够在地震过程中发挥吸能和耗能的作用，从而减小结构的震动响应。
消能减震的优点是能够在地震过程中吸收和耗散大量的地震能量，降低地震对结构的破坏力度，提高结构的抗震性能。
然而，与隔震相比，消能减震要求设备的制造和维护难度较大，需要考虑装置的可靠性和耐久性等问题。
新《减震抗震设计规范》对隔震与消能减震提出了较为详细的要求和规范。
其中，对于隔震层的设置，规范要求应根据结构的抗震性能要求和场地条件进行合理的选择。
对于消能减震装置的设计，规范要求需要考虑装置的材料、减震效果以及装置的可靠性和耐久性等方面。
同时，规范还对隔震与消能减震的施工和验收提出了一系列具体的要求和标准，以保证减震措施的有效实施和质量控制。
总的来说，隔震与消能减震是新《减震抗震设计规范》中重要的减震措施。
它们通过不同的方式和装置，实现对结构的减震和减小地震响应的效果。
隔震通过隔离结构与地震动，减小结构的破坏程度；消能减震通过吸能和耗能装置，消耗地震能量，提高结构的抗震能力。
建筑结构隔震与减震设计
联合设计的应用实例
应用实例
国内外众多高层建筑、桥梁、隧道等 工程都采用了隔震与减震联合设计技 术，如日本新宿的高层建筑、中国汶 川地震后的重建工程等。
应用效果
经过联合设计的建筑结构在地震作用 下的响应明显降低，结构安全性得到 显著提高，同时满足功能性和经济性 的要求。
05
新型建筑结构隔震与减震 技术的研究与开发
性能指标
包括地震烈度、加速度、位移等参数，以及结构的安全性、稳定性、舒适性等要求。
设计方法
基于性能指标进行结构设计，包括选用适合的减震材料和结构形式，优化结构布局和细部构造等。
减震结构的应用实例
01
02
03
实例1
某高层商业建筑采用橡胶 隔震支座，有效降低了地 震引起的晃动，保障了建 筑安全。
实例2
02
建筑结构的隔震与减震设计是减轻地震灾害的有效手
段之一。
03
研究建筑结构的隔震与减震设计对于保障人民生命财
产安全、减轻地震灾害具有重要意义。
研究现状与发展趋势
01
目前，国际和国内对于建筑结 构的隔震与减震设计已经进行 了大量的研究和实践。
02
现有的研究主要集中在隔震装 置和减震技术的应用、性能化 设计和评估方法等方面。
隔震装置的分类
根据隔震装置的性能和用途，隔震设计可分为积极隔震和消极隔震。积极隔震是通过增加隔震装置的阻尼和刚度 等参数来主动减小地震对上部结构的影响；消极隔震则是通过增加隔震装置的变形能力和耗能能力来减小上部结 构的加速度反应。
隔震结构的性能指标与设计方法
要点一
性能指标
要点二
设计方法
隔震结构的性能指标主要包括地震作用下的位移、速度和 加速度反应，以及上部结构的内力和变形等。在设计中需 综合考虑这些指标，以达到在地震作用下上部结构的安全 性和正常使用性。
减震与隔震原理
减震与隔震原理1.抗震结构、隔震结构与消能减震结构⏹基础隔震和层间隔震⏹隔震技术原理远离地震卓越周期增大结构的阻尼⏹基础隔震系统需具备以下四种特性承载特性隔震特性复位特性耗能特性隔震体系的发展历程1891年河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”。
J.A.Calantarient于1909年提出的隔震结构中村太郎于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。
隔震橡胶支座系统世界第一棟隔震房屋T h e W i l l i a m C l a y t o n B u i l d i n g我国第一棟橡胶隔震房屋(8层住宅）汕头联合国项目1989-1993太原市图书挡案馆隔震楼(6层) 1998乌鲁木齐石化厂区隔震住宅楼群（38栋，13万m2）2000年, 当年世界面积最大隔震住宅群首层隔震广东澄海政府干部住宅楼（7层）层间隔震:首层顶隔震汕头博物馆19962.橡胶支座的分类⏹橡胶隔震支座(RB)⏹铅芯橡胶隔震支座(LRB)⏹高阻尼橡胶隔震支座(HRB)3. 耗能减震结构耗能减震技术是在结构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接件）设置耗能（阻尼）装置（或元件），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。
基本原理：在消能减震结构体系中，消能(阻尼)装置或元件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，消耗掉输入结构体系的大量地震能量，使结构本身需消耗的能量很少，这意味着结构反应将大大减小，从而有效地保护了主体结构，使其不再受到损伤或破坏。
简述隔震和减震的原理和方法
隔震和减震都是降低地震对建筑物影响的重要手段。
隔震是在建筑物基础或下部或上部结构之间设置由隔震器（橡胶隔震支座等）、阻尼装置等组成的隔震层，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，同时延长上部结构的自振周期，降低上部结构的地震反应，使建筑物的振动控制在允许范围内，从而达到保护建筑物的目的。
隔震技术可以分为基底隔震、层间隔震、高位隔震和局部隔震等多种类型。
减震则主要是通过各种装置或材料来消耗地震能量，减小地震对建筑物的冲击。
常见的减震方法有橡胶隔震、弹簧隔震和液体阻尼等。
例如，橡胶隔震是采用橡胶材料作为隔震装置，如橡胶支座、橡胶垫等，它们具有较好的弹性和抗震能力，能够吸收地震产生的能量，减少地震对建筑物的影响；弹簧隔震则是采用弹簧装置作为隔震装置，可以通过弹性变形吸收地震能量，减小地震对建筑物的冲击，常用于大型建筑物或桥梁等结构中；液体阻尼减震是利用液体阻尼特性来减震，通过在建筑结构中设置液体阻尼装置，消耗地震能量，降低地震对建筑物的振动影响。
第9章 结构隔震、减震、制震技术
传统抗震结构 “激烈放大晃动”
反应
隔震结构的 “缓慢整体 平动”反应
确保结构本身及结构中的人、仪器、设备、 装修等的安全和处于正常的使用环境状况。这种 结构体系，称为“结构减震控制体系”。
2、结构控制的特点和优越性
减震控制结构的地震反应与传统抗震结构的 地震反应的比值为：
隔震结构 消能结构 TMD被动控制结构
4．和建筑技术的发展矛盾：高强轻质材料越来 越多地被采用，结构构件断面越来越小，房屋 高度越来越高，结构跨度越来越长，若要满足 结构抗震和抗风要求，结构刚度不能满足要求， 传统的方法不能适用。
二、新型抗震设计思想
目前，作为有效、经济和现实可行的结构抗 震新技术、新体系之一，就是“结构隔震、消 能和减震控制”，它包括结构隔震，结构消能 减震，结构被动调谐减震，其他各种被动、主 动和半主动控制体系等。
2．适用性问题：传统抗震设计方法容许建筑结 构在地震中出现损坏，对于某些不容许在地震 中出现破坏的建筑结构，或有贵重装饰的建筑 结构，或者内部的重要设备、仪器、系统难以 适用。
3．经济性问题：传统抗震方法体现“被动抵 抗” ，其结果是断面越大，刚度越大，地震作 用也越大，所需断面及配筋也越大，恶性循环， 大大提高“抗震”所需的建筑造价。
本章主要内容
了解隔震、减震等基本思想
一、传统结构抗震设计的方法
目前我国和世界各国普遍采用的传统结构抗
震设计方法，用一个字概括：“抗”
设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不 倒”。
通过加大结构断面，增强结构的刚度，提高 配筋，加大结构承载力。
但存在下述的问题需要解决：
1．安全性问题：传统抗震设计方法是以既定的 “设计烈度”作为设计依据的，当发生突发性超 烈度地震时，房屋可能会严重破坏或倒塌。由于 地震的随机性，建筑结构的破损程度及倒塌可能 性还难以控制。
隔震技术的减震原理
隔震技术的减震原理
隔震技术的减震原理是利用弹性体或减震装置对建筑物或设备进行隔离，减少地震、风力、振动等外部力量对建筑物或设备的冲击和振动。
具体原理如下：
1. 弹性体隔震原理：将建筑物或设备与地面进行隔离，通过设置弹性体阻挡地震、风力、振动等外部力量的传递。
弹性体具有良好的柔韧性和弹性，能够吸收和缓冲来自地震或振动的能量，减少对建筑物或设备的冲击力。
2. 减震装置原理：在建筑物或设备的基础或结构中设置减震装置，通过调节减震装置的刚度和阻尼特性，消耗和分散来自地震、风力或振动的能量。
减震装置可以通过弹簧、液体或气体等材料的变形或摩擦来起到减震作用，减少对建筑物或设备的冲击和振动。
隔震技术的减震原理主要是通过弹性体或减震装置的能量吸收和缓冲特性，将外部力量转化为弹性势能或热能，从而减少地震、风力、振动等力量对建筑物或设备的影响，保护建筑物或设备的安全。
新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震(1)
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第一次纳入我国《建筑抗震设计规范》，为积极、稳妥起见，应认真做好方案比较、论证工作。
2、设防目标采用隔震和消能减震设计的房屋建筑，其抗震设防目标应高于抗震建筑。
（规范第3.8.2条）。
1)、在水平地震方面，本章表15.2、15.4及规范第12.2.6、12.2.9条等保证了隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。
2)、规范规定：消能减震结构的层间弹塑性位移角限值宜大于1/80。
提高了对框架及多高层钢结构等的弹塑性层间位移角限值要求。
3、隔震与消能部件设计文件上应注明对隔震部件和消能部件的性能要求；隔震和消能减震部件的设计参数和耐久性应由试验确定；并在安装前对工程中所用各种类型和规格的消能部件原型进行抽样检测，每种类型和每一规格的数量部应少于3 个，抽样检测的合格率应为100%；设置隔震和消能减震部件的部位，除按计算确定外，应采取便于检查和替换的措施。
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。
三、 隔震设计要点本规范隔震设计条文提出了分部设计法和水平向减震系数，在设计方法上建立起了一座联系抗震设计和隔震设计之间的桥梁，力图使设计人员已经熟悉的抗震设计知识、抗震技术在隔震设计中得到应用，这是本规范的重大特色。
减隔震措施
减隔震措施引言随着城市化进程的加快以及人们对于生活品质的要求提高，建筑结构的抗震性逐渐成为了一个重要的设计要求。
而除了提高建筑结构本身的抗震能力外，减隔震措施也被广泛应用于建筑设计中。
本文将介绍减隔震措施的定义、原理、分类和应用。
一、减隔震措施的定义减隔震措施，即减震和隔震措施，是指通过改变建筑结构的振动特性，减少或隔离地震力对建筑物的传递，从而减小结构受地震破坏的程度。
减隔震措施可以分为两类：减震和隔震。
•减震：通过结构的柔性化设计和减震器等装置的设置，将结构对地震的响应减小，减少地震对建筑物的破坏。
•隔震：通过设置隔震系统，将建筑结构与地面隔离，使得地震能量不能直接传递到建筑结构，从而保护建筑物免受地震破坏。
减隔震措施的实施可以显著提高建筑结构的抗震能力，保证建筑物及其中人员的安全。
二、减隔震措施的原理1. 减震原理减震措施通过增加建筑结构的柔性以及设置减震器等装置，改变结构的振动特性，从而达到减小地震对建筑物的影响的目的。
其原理主要有以下几点：•利用建筑结构的柔性特点：增加结构的柔性，降低结构的固有周期，使得结构的共振频率偏离地震波的频率，减少地震力的输入；•减震器的应用：在建筑结构中设置减震器等装置，通过其消耗能量的特性，将地震能量部分吸收和转化成其他形式的能量，减小地震对建筑物的破坏；•控制结构的变形：通过控制结构的变形，减小结构的应力以及减小地震力对结构的影响。
2. 隔震原理隔震措施通过设置隔震系统，将建筑结构与地面之间形成一定的可变形间隙，使得地震能量无法直接传递到建筑结构，从而保护建筑物免受地震破坏。
其原理主要有以下几点：•利用隔震层的变形特点：通过设置隔震层，使得地震波在隔震体上形成相对较小的加速度，从而减小其对建筑结构的影响；•隔震体的选用：选择具有较好隔震性能的材料作为隔震体，如橡胶、钢板等，以实现隔震的目的；•给定合适的隔震间隙：设置合适的隔震间隙，使得地震波的能量传递到地基上，避免直接作用于建筑结构。
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分析时：
耗能减震结构的总刚度应为结构刚度和耗能部件有效 刚度的总和；
耗能减震结构的总阻尼比应为结构阻尼比和耗能部件 附加给结构的有效阻尼比的总和；
耗能部件有效刚度和有效阻尼比，应通过试验确定。
调 频 质 量 阻 尼 装 置 （ Tuned Mass Dampers, 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，起到减小结构振动反应 的作用。
为了保证隔震层能够整体协调工作，隔震层顶部 应设置平面内刚度足够大的梁板体系。
隔震支座附近的梁柱受力状态复杂，地震时还会 受冲切，因此，应考虑冲切和局部承压，应加密箍筋 并根据需要配置网状钢筋。
6.3 耗能减震结构设计
结构耗能减震原理与耗能减震结构特点
结构耗能减震
在结构物某些部位（如支撑、剪力墙、节点、连接缝或 连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等）设置 耗能（阻尼）装置（或元件），通过耗能（阻尼）装置 产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）弹塑（或粘弹）性滞 回变形耗能来耗散或吸收地震输人结构中的能量， 以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌， 达到减震控震的目的。
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。
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。
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。
耗能减震结构具有减震机理明确，减震效果显著， 安全可靠，经济合理，技术先进，适用范围广等特点。
( a ）地震输入； ( b ）传统抗震结构； ( c ）消能减震结构
耗能减震装置的类型
➢ 根据耗能机制的不同分：摩擦耗能器、钢弹塑性耗能 器、铅挤压阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器等；
➢ 根据耗能器耗能的依赖性分：速度相关型（如粘弹性 阻尼器和粘滞阻尼器）和位移相关型（如摩擦耗能器、 钢弹塑性耗能器和铅挤压阻尼器）等。
南加州大学医院（隔震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
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。
南加州大学医院在这次地震及其后的余震中，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。
设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求， 进行技术、经济可行性综合比较分析后确定。 隔震层的设置
隔震层宜设置在结构第一层以下的部位。当隔震 层位于第一层及以上时，结构体系的特点与普通隔震 结构可能有较大差异，隔震层以下的结构设计计算也 更复杂，需作专门研究。 上部结构的地震作用和抗震措施
➢ 耗能减震结构：装有耗能（阻尼）装置的结构。
在传统的抗震结构中，主要依靠结构体系的滞回耗能 消耗输人结构的地震能量，但因结构构件在利用其自身 弹塑性变形消耗地震能量的同时，构件本身将遭到损伤 甚至破坏，某一结构构件耗能越多，则其破坏越严重。
在耗能减震结构体系中，耗能（阻尼）装置或元件在 主体结构进人非弹性状态前率先进人耗能工作状态，充 分发挥耗能作用，耗散大量输入结构体系的地震能量， 则结构本身需消耗的能量很少，这意味着结构反应将大 大减小，从而有效地保护了主体结构，使其不再受到损 伤或破坏。
Ws ——设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能 ➢ 当耗能器的阻尼系数和有效刚度与结构振动周期有关时，
可取相应于耗能减震结构基本自振周期的值。
➢ 当采用非线性时程分析法时，耗能器附加给结构的有效 阻尼比和有效刚度宜根据耗能器的恢复力模型确定。
耗能减震结构体系的抗震计算分析
耗能减震结构体系的抗震计算分析，一般情况下， 宜采用静力非线性分析或非线性时程分析方法。当耗能 减震体系的主要结构构件基本处于弹性工作阶段时，可 采取线性分析方法作简化估算，并根据结构的变形特征 和高度等，分别采用底部剪力法、振型分解反应谱法和 时程分析法。
TMD是一个小的振动系统，由质量、弹 簧和阻尼器组成。它是Frahmn在1909 年发明的。它主要被用于机械工业系统 中。由于土木工程中抗风抗的需要，现 被用于抗震抗风结构之中。这种机构主 要依赖它与结构作相对运动，凭惯性对 结构产生作用力来抵消干扰力，以达到 减振的作用。其工作原理如图6-7所示。
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。
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。
常用的阻尼器有弹塑性阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻 尼器、摩擦阻尼器等。
➢ 地基微震动与风反应控制装置
主要作用：增加隔震系统的初期刚度，使建筑物在风荷 载或轻微地震作用下保持稳定。
常用的隔震系统主要有叠层橡胶支座隔震系统、摩擦滑 移加阻尼器隔震系统、摩擦滑移摆隔震系统等。
隔震结构的设计要求
隔震结构方案的选择 隔震建筑方案的采用，应根据建筑抗震设防类别、
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。
耗能部件的性能要求
➢ 耗能器应具有足够的吸收和耗散地震能量的能力和恰当 的阻尼；耗能部件附加给结构的有效阻尼比宜大于 10 % ，超过 20％时宜按 20％计算。
➢ 耗能部件应具有足够的初始刚度，并满足有关要求。
➢ 耗能器应具有优良的耐久性能，能长期保持其初始性能；
➢ 耗能器构美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震，震 级M=6.7，直下型地震，死亡56人，伤7300人，损失很大。
震中附近有两座医院，一座为隔震结构，另一座为传 统抗震结构。
南加州大学医院(The University of Southern California Teaching Hospital)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 (The Olive View Hospital)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。
一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了7.3级地震， 震源距离汕头市约200公里，汕头市烈度为6度，各类房 屋摇晃厉害，居民惊惶失措，水桶里的水溅出了1/3左 右……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。
➢ 阻尼器
主要作用：吸收或耗散地震能量，抑制结构产生大的位 移反应，同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。
广州猎德大桥的阻尼器
同济大学土木大楼防屈曲耗能阻尼偏心支撑
耗能减震结构的设计要求
➢ 耗能部件的设置 耗能减震结构应根据罕遇地震作用下的预期结构
位移控制要求，设置适当的耗能部件，耗能部件可由 耗能器及斜支撑、填充墙、梁或节点等组成。
耗能减震结构中的耗能部件应沿结构的两个主轴 方向分别设置，耗能部件宜设置在层间变形较大的位 置，其数量和分布应通过综合分析合理确定。
TMD参数取值与结构形式和地震波有关。TMD的频率
取值，取
隔震结构的抗震计算
隔震结构的抗震计算可采用底部剪力法和时程分析法。
隔震结构的构造措施
隔震层的构造要求 隔震层应由隔震支座、阻尼器和为地基微震动与风荷
载提供初刚度的部件组成。阻尼器可与隔震支座为一体， 亦可单独设计。必要时，宜设置防风锁定装置。隔震支座 和阻尼器的连接构造，应符合有关要求。
隔震层顶部梁板体系的构造要求
橄榄景医院在1971年圣 费尔南多地震中受到较大 损害，10年后重建，并增 加了抗震强度。
橄榄景医院（抗震结构）
在此次地震中，剪力墙产生剪切裂缝，设备机器、 医疗机械及家具等翻倒，病历等资料掉下、散乱。而 且水管破裂，各层浸水，建筑物不能使用，完全丧失 了医院的功能。