建筑结构消能减震概述(2020.3.2)
建筑结构消能减震的控制方法
建筑结构消能减震的控制方法汇报人：日期:•引言•建筑结构消能减震的基本原理•建筑结构消能减震的控制方法•建筑结构消能减震的优化设计目•工程实例分析•研究展望与未来发展趋势录引言01CATALOGUE地震是一种常见的自然灾害，对人类社会和自然环境造成极大的破坏。
传统的建筑结构抗震设计主要是依靠结构本身的强度来抵抗地震，但这种方法的效果有限，并且难以应对强烈地震。
因此，研究建筑结构的消能减震控制方法，提高建筑结构在地震作用下的安全性，对于保障人类生命财产安全具有重要意义。
研究背景和意义研究现状和发展趋势国内外学者已经开展了大量的研究工作，提出了多种消能减震技术，如阻尼器、隔震支座、调谐质量阻尼器等。
未来，随着材料科学和计算机技术的发展，消能减震技术将更加智能化、高效化，为建筑结构的抗震设计提供更加可靠的技术支持。
建筑结构消能减震的基本原理02CATALOGUE通过在建筑结构中设置消能构件或系统，以减少地震对结构的影响，提高结构的抗震性能。
消能减震技术被动消能减震主动消能减震利用阻尼材料或装置（如橡胶隔震支座、铅阻尼器等）吸收地震能量，以减小结构振动反应。
利用传感器、控制器和作动器组成的系统，实时监测地震动并控制结构反应，以减小结构振动反应。
030201消能减震的概念和分类能量守恒01在地震过程中，建筑结构会受到来自地面的地震能量作用。
消能减震技术通过设置消能构件或系统，吸收或消耗地震能量，降低结构振动反应。
动能定理02建筑结构在地震作用下的动能与地震动输入能量和结构阻尼消耗能量之差成正比。
消能减震技术通过增大结构阻尼，提高结构消耗能量的能力，从而减小结构振动反应。
势能定理03建筑结构在地震作用下的位移与结构势能变化量成正比。
消能减震技术通过改变结构刚度，降低结构势能变化量，从而减小结构振动反应。
优化设计通过对建筑结构进行优化设计，降低结构在地震作用下的响应，提高结构的整体性能。
精细化评估通过对建筑结构的地震响应进行精细化评估，揭示消能减震技术的减震效果和适用范围，为实际工程应用提供指导。
消能减震结构体系及设计方法
消能减震结构体系 及设计方法
消能减震,耗能减震,制震
薛彦涛
中国建筑科学研究院
13501034240
消能减震结构
一、什么是消能减震结构
一、什么是消能减震结构 二、消能器有哪几种 三、消能减震适用什么样的结构 四、消能减震的试验研究 五、消能器与结构如何连接结构 六、消能减震结构如何设计 七、工程介绍
阻尼是靠结构局部损坏产生 的，例如梁、柱的塑性铰。
多遇地震下 多遇地震下： 地震下： 结构处于弹性状态，结构阻尼由组成 的材料决定。 如：钢筋混凝土结构5% 钢结构 2%
1
大震下结构几种塑性铰形式
地震中出现构件损伤
强柱弱梁型
强梁弱柱型
偏心支撑
不同阻尼下的反应谱
框架，框架剪力墙，消能减震框架 在ELCENTRO波输入的反应
。
年的九二一集集大地震，造成許多 人员伤亡，让人印象深刻。台湾地处板块交 界处，每年约有8000多次的地震发生，强度 不一。 当地震來临时高楼大厦搖晃严重，纵使 大樓没有破坏发生，也难以确保居住的安全 性。目前建筑用来抵抗地震的方法，除了建 物结构体外，就是加装隔震、制震装置。
1999
台湾许多建筑已经采用消能减震技术，在经 历过无数大小地震的震撼教育后，台湾民众及建 造商对建筑物有了防震的概念。选择信誉卓越及 优良技术的制震技术，來降低地震的损害，确保 生命财产安全，以及维持建筑物的功能。 因应四川震灾，全台在预售豪宅推销宣传 中，又重新标榜各种超规格制震住宅，
优点 ：
屈曲约束支撑的优点
利用各种类型消能器的组合成一个高 效的消能系统
３．支撑构件好比结构体系中可更换的保险丝， 既可保护其他构件免遭破坏，并且大震后， 可以方便地更换损坏的支撑。 ４．由于屈曲约束支撑具有很高的变形能力，因 此框架支撑结构具有较强的抗倒塌能力，在 抗震加固中，屈曲约束支撑比传统的支撑系 统更有优越性。
消能减震设计讲解
不考虑扭转影响时，消能减震结构在其水平 地震作用下的总应变能，可按下式估算：
Ws＝1 / 2FiUi
Fi——质点i的水平地震作用标准值； Ui——质点i对应于水平地震作用标准值的位 移。
速度相关型消能器在水平地震作用下所消耗 的能量Wc，可按下式估算：
消能减震结构中的消能部件应沿 结构的两个主轴方向分别设置，消能 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，并有利于提高整个结构的消能减 震能力，形成均匀合理的受力体系。
消能减震结构计算要点
（1）消能减震结构一般应采用非线性静力分 析法或非线性时程分析法计算。当主体结构 基本处于弹性工作阶段时，可采用线性分析 方法作近似估算，并根据结构的变形特征和 高度等，采用底部剪力法、振型分解反应谱 法和时程分析法。其地震影响系数可根据消 能减震结构的总阻尼比按《规范》的规定计 算。
粘滞阻尼器
一般Kd=0，Cd= C0 ，阻尼力仅与速度有关， 可表示为：
Fd Cd
C0为粘滞阻尼器的阻尼系数，可由阻尼器的 产品型号或由试验确定。
粘弹性阻尼器
刚度Kd和阻尼系数Cd一般由下式确定：
AG( ) Kd
( )AG( )
Cd
η(ω)和 G(ω)分别是粘弹性材料的损失因子
和剪切模量，一般与频率和速度有关，由粘弹 性材料特性实验曲线确定，A和δ 分别是粘弹 性材料层的受剪面积和厚度，ω是结构振动的 频率，对于多自由度结构， ω可取结构弹性
振动的基本固有频率。
（2）滞变型消能器的恢复力模型
软钢类消能器具有类似的 滞回性能，仅其特征参数不同。 通常可采用图(a)所示的折线 形模型来描述。摩擦消能器和 铅消能器的滞回曲线近似为 “矩形”，基本不受荷载大小、 频率、循环次数等影响，故可 采用图（b）所示的刚塑性恢 复力模型。
结构消能减震技术
结构消能减震技术1、结构消能减震的基本概念地震发生时地面震动引起结构物的震动反应，地面地震能量向结构物输入。
结构物接收了大量的地震能量，必然要进行能量转换或消耗才能最后终止震动反应。
消能减震技术是将结构的某些构件设计成消能构件，或在结构的某些部位装设消能装置。
在风或小震作用时，这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求；当出现大风或大震作用时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，且迅速衰减结构的地震或风振反应（位移、速度、加速度等），保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，达到减震抗震的目的。
消能部件（消能构件或消能装置及其连接件）按照不同“构件型式”分为消能支撑、消能剪力墙、消能支承或悬吊构件、消能节点、消能连接等。
消能部件中的消能器（又称阻尼器）分为速度相关型如黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙；位移相关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等，和其它类型如调频质量阻尼器（TMD）、调频液体阻尼器（TLD）等。
采用消能减震技术的结构体系与传统抗震结构体系相比，具有大震安全性、经济性和技术合理性。
技术指标：建筑结构消能减震设计方案，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，与采用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。
采用消能减震技术结构体系的计算分析应依据《建筑抗震设计规范》GB50011 进行，设计安装做法应遵循国家建筑标准设计图集《建筑结构消能减震(振)设计》09SG610-2，其产品应符合《建筑消能阻尼器》JG/T209 的规定。
适用范围：消能减震技术主要应用于高层建筑，高耸塔架，大跨度桥梁，柔性管道、管线(生命线工程)，既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善等。
浅述建筑结构减震与消能减震设计
浅述建筑结构减震与消能减震设计建筑结构减震与消能减震设计是目前建筑工程设计领域中重要的技术方向，对于提高建筑结构的抗震能力和保护人员生命财产安全具有至关重要的作用。
本文将从基本概念、设计思路、主要方法和应用案例等方面进行阐述。
一、基本概念建筑结构减震是指通过一系列的减震措施，降低地震对建筑结构的影响，进而保护建筑结构的完整性和稳定性。
而消能减震是指在地震发生时，通过消除地震能量的传递和吸收，使建筑结构免受破坏。
二、设计思路建筑结构减震与消能减震设计的核心思路是通过改变建筑结构的刚度和能量耗散机制，将地震能量转化为非结构能量，减小地震对建筑结构的作用力。
常见的设计思路包括增加耗能装置、减小刚度、提高阻尼等。
三、主要方法1.增加耗能装置：通过在建筑结构中增加耗能装置，如高阻尼橡胶支座、摩擦阻尼器等，将地震能量转化为热能和摩擦能，从而减小建筑结构的震动响应。
2.减小刚度：通过采用灵活的结构系统，如钢结构、框架结构等，减小建筑结构的刚度，从而降低地震作用力。
3.提高阻尼：通过在建筑结构中增加阻尼装置，如粘滞阻尼器、液体阻尼器等，提高结构的阻尼比，减小地震能量的传递效应。
四、应用案例1.台北101大楼：台北101大楼是世界上首座采用金属球阻尼器的大楼，通过在楼顶设置800吨的金属球阻尼器，将地震能量转化为球体的动能和热能，有效减小了地震对大楼的影响。
2.八达岭长城高速公路桥：该桥采用了摩擦阻尼器作为剪力连接件，通过摩擦力将地震能量转化为热能和摩擦力，使桥梁在地震作用下能够有一定的位移和变形，保证桥梁结构的完好性。
3.日本东京迪士尼乐园：该乐园采用了高阻尼橡胶支座作为支撑装置，通过橡胶材料的阻尼特性，将地震能量转化为热能和弹性变形，保护了乐园内的建筑结构和设施。
综上所述，建筑结构减震与消能减震设计是提高建筑结构抗震性能的重要手段，通过增加耗能装置、减小刚度、提高阻尼等方法，能够有效降低地震对建筑结构的破坏作用。
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。
消能减震设计
粘滞阻尼器的滞回曲线
粘滞阻尼墙
粘滞阻尼墙系统是一种可作为墙体安装在结构层间的 阻尼系统，它由外部钢板、内部钢板、隔板和粘性体构成。 阻尼墙的减震原理是把地震时建筑物上下层和层间速度差 转换为内外部钢板间的相对速度，使其根据充溢在两者间 的粘性体的速度变化率产生比例阻尼力。粘滞阻尼墙的滞 回曲线饱满，可以用于低层和高层建筑。
耗的能量； Ws——设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能。
不考虑扭转影响时，消能减震结构在其水平 地震作用下的总应变能，可按下式估算：
Ws＝1 / 2FiUi
Fi——质点i的水平地震作用标准值； Ui——质点i对应于水平地震作用标准值的位 移。
速度相关型消能器在水平地震作用下所消耗 的能量Wc，可按下式估算：
结构的损伤程度
结构的损伤程度与结构的最大变形 △max和滞回消能（或累积塑性变形）Eh 成正比，可以表达为：
D=f（△max, Eh） 在消能减震结构中，由于最大变形 △max和构件的滞回消能Eh较之传统抗震 结构的最大变形△max和滞回消能Eh大大 减少，因此结构的损伤大大减小。
消能减震装置的类型与性能
4）消能减震结构的总阻尼应为结构的阻尼和消能部 件附加给结构的有效阻尼的总和。
5）采用消能减震的体系其层间弹塑性位移角限值， 框架结构宜采用1/80。
消能部件的设置
消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，设置适当的消能部件，消能 部件可由消能器及斜支撑，填充墙，梁或节点等 组成。消能部件按其构造形式可分为消能支撑、 消能节点和消能连接等。
5、消能器附加给结构的有效阻尼比
当采用非线性时程分析法时，消能器附加给结 构的有效阻尼比和有效刚度宜根据消能器的恢复 力模型确定。当采用底部剪力法，振型分解反应 谱法和静力非线性法时，消能部件附加给结构的 有效阻尼比，可按下式估算：
建筑隔振消能减震技术分析
建筑隔振消能减震技术分析地震是自然界中一种破坏性较强的自然灾害，严重危害着人们的生命安全，因此，在进行建筑工程的设计时，建筑防震设计是一个至关重要的环节。
建筑隔振消能减震技术作为一种多层和低层建筑物的抗震措施，受到世界各国的广泛关注，我国在建筑隔振消能减震方面也取得了突破性进展。
本文对建筑隔振消能减震技术进行概述，针对现阶段建筑隔振消能减震技术中存在的问题，对建筑隔振消能减震技术进行了具体的分析。
标签：建筑工程；隔震技术；消能减震技术1、引言据统计表明，在世界范围内每年发生五百多万次地震，虽然其中绝大部分的地震对人们的生活不会造成很大的影响，但是每年也存在十几至二十几次能对人类造成严重危害的地震。
由于现阶段的科技水平并不能对地震进行准确的预测，为了减少地震对人们的危害，必须更加重视提升建筑的抗震性能，做好地震防御工作。
建筑隔振消能减震技术作为一种建筑物防震技术，将其运用到建筑工程设计中，能够有效的提升建筑物的抗震性能，提升建筑物的安全性和稳定性。
2、建筑隔振消能减震技术概述建筑隔振消能减震技术的基本思想是将建筑物基础部分的结构和房屋的上部分结构进行分离，在地震时，将地震能量向建筑物的传输路径进行隔离，从而实现在发生地震时地动而建筑物的基本不动的目的，保证建筑物的安全性和可靠性。
隔震技术是指通过运用隔震装置，将建筑物与地震所带来的冲击相隔离的技术，该种技术通过在建筑物的底部位置或者结构层之间安装隔震装置，对结构体系进行软化，隔震装置将地震地质条件传来的能量进行吸收和转化，阻值地震能量向上方的建筑物传输，降低将主结构的变形，从而达到减少地震对建筑物影响的目的。
根据隔震支座安装位置的不同，可以将隔震技术分为基础隔震和层间隔震两种类型。
消能减震技术是与隔震技术相对应的一种建筑防震技术，该种技术主要是将建筑物结构中的支撑或者剪力墙等构件设置成消能构件，或者在结构物中的连接位置或者节点位置安装阻尼器，当发生地震时，消能构件和阻尼器将建筑物的工作状态进行改变，主要是由弹性状态转化为塑性状态，消能构件和阻尼器对地震能量进行吸收，从而减少建筑主体结构的变形情况，保证建筑物的安全性和可靠性。
建筑结构基础隔震设计和消能减震设计
S2值越大，其受压稳定性越好，受压失稳临界荷载就越 大。但是，S2越大，橡胶垫的水平刚度也越大，水平极限变 形能力将越小。 一般取 S2=3~6。
16
4.2
建筑结构消能减震设计
(四)夹层橡胶垫的轴压承载力
1.定义及应用意义
指橡胶垫在无任何水平变位时的竖向承载力，它 是确保
橡胶垫在无地震时正常使用的指标，也是直接影响橡胶垫在地
3.设计取值
设计容许拉伸应力 n 2Mpa 极限拉伸应力 n 5Mpa 20
4.2
建筑结构消能减震设计
(七)夹层橡胶垫水平刚度 1.定义及应用意义
指橡胶垫上下板面产生单位相对位移所需施加的水平力 。
Kh=Q/D
D—上下板面水平相对位移（mm）； Q—夹层橡胶垫承受的水平剪力（N）。
选择合适的水平刚度意义：
环境温度
夹层橡胶垫阻尼比随环境温度的升高而降低。
26
4.2
建筑结构消能减震设计
4.阻尼比的试验测定和计算
作为提供实际工程应用的夹层橡胶垫，其阻尼值必须通过对实际 采用的橡胶产品的足尺试验进行测定计算求得。
通过夹层橡胶垫的水平剪切试验，直接测绘出在设计竖向恒载下，
水平剪切应变=100%时的水平剪切力Q与水平相对位移D的Q-D
29
4.2
4
4.2
建筑结构消能减震设计
（三）隔震体系的优越性及应用 1.优越性 明显有效地减轻结构的地震反应 确保结构安全 降低房屋造价 抗震措施简单明了 震后无需修复 上部结构的建筑设计限制较小
5
4.2
建筑结构消能减震设计
南加州大学医院（隔震结构），8层。
南加州大学医院地震记录 基础加速度为 0.49g，而顶层加速度只有0.21g。
浅谈消能减震技术
浅谈消能减震技术消能减震技术是指利用材料本身的能量吸收和释放特性，能够减轻地震、风灾等自然灾害对建筑物及结构的影响，减少损失和保护人身安全的一种技术。
随着科技的发展，消能减震技术的应用越来越广泛，对于抗灾减灾起着重要的作用。
本文将从消能减震技术的原理、应用和发展前景等方面进行探讨。
一、消能减震技术的原理消能减震技术主要包括了粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、隔震支座等。
这些技术主要利用材料的特性来达到减轻地震等自然灾害对建筑物及结构的影响。
粘滞阻尼器是一种通过材料的粘滞特性来吸收和释放能量的技术，主要由粘滞片、粘滞剪力器等组成。
摩擦阻尼器则是利用材料的摩擦力来阻尼振动，通过调整摩擦系数和压力来实现减震效果。
隔震支座则是通过一定的几何形状和材料结构来达到减震的效果，可以将建筑物和地基隔离开来，减少地震对建筑物的影响。
消能减震技术在建筑结构、桥梁、输电线路等领域都有着广泛的应用。
在建筑结构中，消能减震技术可以有效减少地震对建筑物的影响，提高建筑物的抗震能力。
在桥梁工程中，消能减震技术可以有效减缓桥梁结构的振动，提高桥梁的安全性和舒适性。
在输电线路中，消能减震技术可以有效减少风灾对输电线路的影响，提高输电线路的可靠性。
随着科技的不断进步，消能减震技术将会得到更广泛的应用和发展。
未来，在建筑结构领域，消能减震技术将不断创新，推出更多更优秀的产品，提高建筑物的抗震能力。
在桥梁工程领域，消能减震技术将不断突破，为桥梁结构的设计和施工提供更多更可靠的技术支持。
在输电线路领域，消能减震技术也将不断创新，提高输电线路的可靠性和安全性。
消能减震技术是一项非常重要的技术，它可以有效地减轻地震、风灾等自然灾害对建筑物及结构的影响，减少损失和保护人身安全。
随着科技的不断进步，消能减震技术将会得到更广泛的应用和发展，为人类的生命和财产安全作出更大的贡献。
希望通过今天的分享，大家对消能减震技术有了更深入的了解，也希望未来能有更多的科技人才投身于这个领域，为人类社会的进步做出更大的贡献。
消能减震技术.
2.1 位移相关型消能装置
粘弹性阻尼器。粘弹性阻尼器同时具有弹性刚度和 耗能性能。最早的粘弹性阻尼器是美国 3M 公司研 制开发的，它由两块 T 型钢板夹一块矩形钢板组 成，T 型约束钢板与中间钢板间夹有一层粘弹性材 料，这层材料的剪切变形与其相对应的剪应力存在 相位差，从而产生剪切滞回特性，增加了结构的阻 尼。弹性与粘性都对降低结构的动力反应起作用。 该消能器目前己得到广泛的应用。近年来开发出的 装置还有沥青橡胶组合粘弹性阻尼器、粘弹性橡胶 剪切阻尼器、超塑性硅氧橡胶粘弹性剪切消能制震 系统、杠杆粘弹性阻尼器等 。
消能减震的力学原理就是在结构会产生相对运 动的部位增设一些阻尼器之类的消能装置，当 结构受到地震作用时，这些阻尼器在结构相对 运动的强迫作用下，产生抵抗结构相对运动的 阻力运动，这些阻尼力在运动过程中做功，通 常以导致阻尼器发热而耗散掉部分结构相对运 动的能量，从而减小结构的地震响应，即减小 结构的损坏或保证结构的正常使用功能。
2.3 其他类型的消能装置
设置耗能杆件。在结构中设置一些耗能支撑、 隅撑或一些附属构件，当地震作用时，利用 这些构件的滞回耗能性能消耗一部分地震能 量以减弱主体结构的地震反应。这些构件在 地震后产生一定程度的损坏，但其更换方便， 维护成本低廉，因而也是一种耗能的重要方 式。
3、消能减震结构在工程中的应用
消能减震施工技术
传统的抗震方法是房屋上部结构和基础牢牢地连 接在一起，地震时，地面运动能量经过基础输入到房 屋结构，致使房屋结构发生振动、变形，甚至倒塌。 “消能隔震”的基本思想是使基础和上部房屋结构分 离,隔离地震能量向建筑物的输入。实现地震时地动 而建筑物基本不动，达到保证建筑物安全的目的。
1、消能减震结构的概念
消能减震结构步前已获得广泛的应用， 但各种消能减震装置有其各自的特点和适应 的范围。
建筑结构减震消能设计概述
建筑结构减震消能设计概述【摘要】传统建筑在遭遇水平地震作用时，通过结构构件自身的强度和变形，实现“三水准两阶段”的设计要求。
使自由振动的振幅稳定减小的作用称为阻尼。
由于阻尼，振动体系的能量可由各种机制耗散。
对于实际振动的建筑中，能量耗散可来自材料重复弹性变形的热效应以及固体变形时的内摩擦,以及钢结构连接中的摩擦、混凝土微裂缝的张开和闭合、结构构件与非结构构件（填充墙等）之间的摩擦。
由于地震的不可预测性，传统抗震设计方法是基于地震发生概率的统计分析来确定地震的强度和特性。
结构本身被动的承受水平地震作用，很可能不满足安全性的要求，发生严重破坏或倒塌，造成人员和财产的重大损失。
以增加结构阻尼为主的被动耗能减震理论和技术，已普遍用于建筑结构的抗震和抗风，并在提高结构安全和更好的经济性方面，有极大优势。
根据消能器耗能机制的不同，可分为速度型消能器和位移型消能器两大类。
本文针对这两类消能器分别做出介绍。
【关键词】建筑结构；减震消能设计；速度型消能器；位移型消能器1．位移型消能器位移型消能器主要包括金属消能器和摩擦消能器。
常用的位移型消能器有软钢剪切消能器、金属弯曲消能器、屈曲约束支撑、铅消能器和摩擦型消能器。
以金属消能器运用最为广泛。
金属消能器通常用具有良好塑性变形能力的金属材料制作，其良好的塑性耗能在地震往复作用下可以耗散地震能量。
耗散的能量与消能器的变形相关。
因为具备初始刚度，位移型消能器会给结构附加的刚度，附加的刚度与消能器的工作位移有关。
使用了位移型消能器的结构，自振周期会减小。
图1-1 位移型消能器力—位移图根据结构动力学原理，《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）12.3.4条规定，消能消能部件附加给结构的有效阻尼比可按下式计算：式中：Fi—质点i的水平地震作用标准值。
μi—质点i对应水平地震作用标准值的位移。
《消能减震技术规程》6.3.4条中规定：采用时程分析时，计算消能附加阻尼比时，消能器两端的相对水平位移?udj、质点i对应于水平地震作用标准值的位移ui采用分析结果的包络值。
建筑结构基础隔震设计和隔音设计
由粘弹性材料特性曲线确定；
A, δ ——分别是粘弹性材料的受剪面积和厚度；
ω ——结构的振动频率，对于多自由度结构，取弹性振动的固有频率。
4.2
建筑结构消能减震设计
3.振型分解反应谱法
消能减震结构在地震作用下弹性振动的动力方程可以表示为：
Msx(t) (Cs Cd )x (t) (K s K d )x(t) MI xg (t)
4.2
建筑结构消能减震设计
②位移相关型阻尼器
应由试验确定设计容许位移、极限位移和恢复力模型参数。
位移相关型消能器与斜撑、墙体或梁等支承构件组成消能部件时，该 部件的恢复力模型参数宜符合：
u py / usy 2 / 3
K p / Ks u py / usy 0.8
式中,Kp—消能部件在水平方向的初始刚度；Ks—设置消能部件的结构楼层侧向刚度；
△upy—消能部件的屈服位移；
△usy—设置消能部件的结构层间屈服位移。
③在最大容许位移幅值下，按应允许的往复周期循环60圈后，
消能器的主要性能衰减量不应超过10%、且不应由明显的 低周疲劳现象。
4.2
建筑结构消能减震设计
(三)消能减震设计的计算要点
（1）由于加上消能部件后不改变结构基本型式，除消能部件和相关部件外， 结构设计（包括抗震构造）仍可按抗规对相应结构类型的要求进行。
消能减震结构 Ein ER ED ES EA
式中，Ein——地震时输入结构的地震能量； ER——结构物地震地震反应的能量，即结构物振动的动能和
势能（弹性变形能）；
ED——结构阻尼消耗的能量（一般不超过5%）； ES——主体结构及承重构件非弹性变形（或损坏）消耗的能量； EA——消能构件或消能装置消耗的能量。
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】随着近些年自然灾害的频繁发生，工程建筑中建筑物的抗震功能引起了社会各界的广泛关注，笔者根据自己的多年工作经验，认为在建筑设计中做好抗震和减震的工作可以更有效的加强建筑物的抗震效果，所以，本文主要讨论建筑结构设计中如何进行隔震与减震工作。
【关键词】建筑结构；设计；隔震；消能减震引言因为建筑物的抗震功能直接关系着人们的人身财产安全，所以，可以说是建筑物建筑中的一个基本建筑指标，也是每一个建筑商和施工人员都应该认真思考的问题。
但是，从最近几年的两次大型地震灾害后的情况来看，我国的建筑物的抗震能力并不尽如人意，没有达到预期的保护人们的人身和财产安全的目的和效果。
造成这种现象的原因是多方面的，有建筑材料的问题，也有施工工艺上的问题，所以处理起来也是非常复杂的，但是要从建筑工程的根源上解决这种建筑物抗震能力方面的问题的话，必须从建筑物的设计环节抓起，只有这样，才能将各种因素统筹和控制好，才能保证建筑物的抗震结果和效果。
1、建筑结构的主要隔震措施建筑物的抗震措施是非常多的，如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等等，每一种装置和方法都是工程人员在实践中不断摸索总结出来的，一般情况下为了达到更好的抗震防震效果,在工程中这几种措施通常是混合使用的。
虽然一项工程可能涉及到许多种防震装置的使用，但是工程中最常用的方法还是隔震层的设置,工程中我们根据建筑物的特点和建筑区域的地震特点选择不同的隔震层配合施工，下面我们根据隔震层的位置的不同，对其进行分类，并做简单介绍：1.1建筑物地基采用特殊材料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。
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。
消能减震系统和消能减震系统优势简介
消能减震系统和消能减震系统优势简介
消能减震系统
消能减震系统是以特殊金属材料及高性能复合材料构成，利用其减震材料的变形、磨檫或迟滞阻尼来吸收震动能量，广泛应用于减震、防振的建筑结构或设备系统。
消能减震系统为世界最新的防震科技,能为5.12地震灾区抗震加固设计提供更优化更经济的选择方案。
消能减震系统优势：
a、提供完整设计方案, 系统性的检讨结构物的耐震性
b、可改善弱层现象，避免共振破坏；
c、减少楼层的侧移量及梁柱应力集中现象；
d、对于高层建筑可以有效的降低风力所造成的不适感；
e、内部空间影响小，增加安全富裕度，可以提高居住舒适性
f、为地震灾区灾后重建提供更优化更经济的抗震设计方案。
- 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)。
周期。
周期比问题
设计实例-建筑图-支撑布置位置
(
(
设计实例-计算分析
(
(
设计实例-支撑设计
(
(
设计实例-支撑设计图、计算书
设计图：1.设计说明 2.平面布置图 3.立面布置图 4.节点示意图
绘制基础（1.设计院详细结构图纸（较准确）、2初步图纸或模型
（不准确））
计算书：支撑验算、节点验算
(
(
往复加载，每个变形
幅 值 循 环 加 载 3 次 。 -1/100
小吨位屈曲约束支撑：屈服承载力低于200吨、长度小于4m
屈曲约束支撑性能试验
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器（屈曲约束支撑型阻尼器） • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
剪切阻尼器设计图
普通钢板剪力墙
防屈曲耗能钢板墙
防屈曲耗能钢板墙
➢不会发生面外屈曲的钢板剪力墙，由承受水平荷载的钢 芯板和防止芯板发生面外屈曲的部件组合而成。 ➢主要依靠芯板的面内整体弯剪变形来平衡水平剪力。作 为核心抗侧力构件，芯板以钢板制成， ➢通过剪力键与面外约束部件相连，防止芯板面外屈曲， 使钢板墙的受剪屈曲临界荷载大于其抗剪屈服承载力。 ➢只会发生剪切屈服而不是剪切屈曲，改善耗能能力。 ➢面外约束板件还可以作为钢板墙的防火保护。
支撑的发展
• 普通中心支撑
支撑受压屈曲，结构刚度迅速下降、承载力低，耗能 性能差
• 偏心支撑
偏心支撑通过偏心梁端耗能，耗能性能较好，但震后 修复困难，且支撑刚度不能完全发挥
• 屈曲约束支撑
支撑不会屈曲，且保护梁柱构件不破坏，支撑刚度和 强度完全发挥
普通支撑的破坏
支撑屈曲
支撑连接破坏
屈曲约束支撑的概念
屈曲约束支撑型阻尼器简图
普通钢支撑
软钢阻尼器
剪切阻尼器弹性模型模拟简图
剪切阻尼器说明示例
剪切阻尼器图纸示例
屈曲约束支撑型阻尼器应用实例
北京电子信息学校 共采用58根TJD50225×1型阻尼器， Ｘ方向28根，Ｙ方
向30根
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器（屈曲约束支撑型阻尼器） • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
小震和风荷载下进行需要 进行稳定承载力验算
小震和风荷载下只进行强度验 算，产品本身已满足稳定性 要求
根据支撑抗拉屈服承载力 设计
根据支撑极限承载力设计
弹塑性时程分 应采用拉压不对称滞回模
析
型
可采用简单双线型滞回模型
支撑的布置
OK
NO
普通支撑 屈曲约束支撑
设计实例-混凝土框架结构
根据结构模型、与沟通设计院（找出原结构存在问题）
消能减震技术概述
设计部
上海蓝科
蓝科减震： 一、屈曲约束支撑的定义 普通支撑受压易产生屈曲且滞回性差，在支撑外面设置套筒抑制受压屈曲，形成屈曲约束支撑。由芯材、约束芯材屈曲的套筒和位于芯材与套筒间的无粘结材料及填充材料（如有）组成。内核钢 支撑与约束单元间可自由相对滑动,工作时仅内核钢支撑受力。
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器（屈曲约束支撑型阻尼器） • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
隔震支座
由多层橡胶和多层钢板或其他材料交替叠置结合 而成，既具有较高的竖向承载能力，又具有较大 的阻尼、大水平位移能力和复位功能，是一种集 支承和隔震支座，铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡
屈曲约束支撑轴向承载力设计值 Nb Af
相同刚度下，承载能力比普通支撑提 高3-10倍
屈曲约束支撑的优点
很大的 不平衡 力
大大减小人字型支撑因受压支撑屈曲产生的不 平衡力对梁的影响
与普通支撑框架设计异同点
设计项目
普通支撑框架
屈曲约束支撑框架
支撑布置
可选用X型支撑布置
不可选用X型支撑布置
构件验算 节点设计
五、安装流程 1)根据施工要求，在需增设临时支撑的位置设置临时支撑。临时支撑应经济、安全、有效并按要求安装。 2)根据防屈曲约束支撑构件编号，将防屈曲约束支撑放到对应安装位置。 3)测量防屈曲约束支撑的安装控制尺寸(节点板间净尺寸)，确保防屈曲约束支撑安装控制尺寸比总长度长10～20mm。 4)拆除铺设区域内的电源线、钢丝绳和马道等阻碍安装的物体。
中大震 开始耗
能
产品类型 屈曲约束支撑型阻尼器； 阻尼型屈曲约束钢板墙
剪切型阻尼器
屈曲约束支撑
屈曲约束耗能墙
公司 蓝科 蓝科 蓝科 蓝科
隔震
速度型
小震开 始耗能
粘滞阻尼器 隔震支座
合作商：常 州容大
合作商：株 洲时代新材
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器 • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
使用水准仪校正钢梁和支撑整体的平整度后，进行试吊装，确认构件之间未发生移位松动后将构件放
倒，再循环以上步骤进行调节。
4质量控制
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器 • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
产品类型概览
类别
消能减 震
减震类 型
位移型
地震
小震开 始耗能
通过外加套 筒，约束支撑 不发生屈曲。
屈曲约束支撑构件组成示意图
屈曲约束支撑的芯板
芯板钢材类型 低屈服点钢材：屈服强度100MPa， 160MPa，
225MPa 普通钢材：Q235，Q345
屈曲约束支撑的优点
屈曲约束支撑的优点
承载力高
普通支撑轴向承载力设计值
Af Nb 1 0.35n
谢谢大家 批评指正！
承担的水平力
承担水平力 （地震），减 小框架水平力
扭转刚度
结构前三阶周期分别为1.48s、 1.09s、1.01s，虽然周期比为 0.73满足规范要求，但结构第 二周期为扭转周期，扭转刚度
依然偏小。
尽可能在结构外围布置支撑， 合理布置调整
从而较大幅度增加结构抗扭刚 结构刚度分布，
度，使结构扭转周期变为第三 解决位移比、
设计实例-扩初阶段、图纸深化
扩初阶段：与设计院、施工单位沟通确保深化前相关资料准确、节 省图纸深化时的重复工作 深化图纸节点示例：
(
(
屈曲约束支撑试验
加载制度
△ L/L
1/100
采用位移控制，依 1/200 次以1/300、1/200、 1/300
1/150、1/100、1/80支
撑 长 度 （ L ） 的 变 形 -1/300 -1/200
胶隔震支座、滑板橡胶隔震支座四种产品。
隔震层立面布置图
隔震层平面布置图
隔震结构计算简图
隔震支座上下联结方案
所有联结螺栓或锚固钢筋，均按罕遇地震作用下产生的水 平剪力、弯矩和可能出现的拉力进行强度验算。
节点隔离措施
穿越隔震层的管线
隔震支座维护
应制订和执行对隔震支座进行检查和维护的计 划。 应定期观察隔震支座的变形及外观。 应经常检查是否存在可限制上部结构位移的临 时放置的障碍物。 隔震层部件的改装、修理或加固，应在有经验 的工程技术人员指导下进行。
结构水平位移
粘滞阻尼器构造
粘滞阻尼器安装示意图
粘滞阻尼器原理公式
粘滞阻尼器在建筑中的应用
粘滞阻尼器分析方法
✓粘滞阻尼器需采用时程分析方法计算
✓考虑小震、中震、大震三阶段抗震验算，分 两种结构状态进行地震作用下的分析比较：
状态1：无阻尼器体系下主体结构地震反应，简称无 阻体系；
状态2：增设阻尼器后的主体结构地震反应，简称消 能体系。
类别 竖向刚度
原结构问题
解决方案
支撑作用
(
(
层间位移角过大，X方向
1/349、Y方向1/ 532，均不满
足规范1/550的限制要求。
较大幅度提高结构X方向抗侧 刚度，较小幅度提高结构Y方 向抗侧刚度，使层间位移角满
足规范要求。
提高侧向刚度， 解决位移角过
大问题
梁柱配筋
底部两层部分框架梁柱超 筋。
增设抗侧力构件承担结构大部 分水平力，减小结构框架部分
防屈曲耗能钢板墙芯板要求
防屈曲耗能钢板墙布置形式
等效支撑模型
节点连接
节点连接详图
目录
• 消能减震的类型概述 • 屈曲约束支撑 • 剪切阻尼器（屈曲约束支撑型阻尼器） • 屈曲约束耗能墙 • 粘滞阻尼器 • 隔震 • 结束语
粘滞阻尼器
结构承载力
屈曲约束支撑与粘滞阻尼器的比较
屈曲约束支撑体系 粘滞阻尼器结构体系
四、屈曲约束支撑安装准备 1)第一次安装防屈曲约束支撑前，应认真熟悉图纸，了解排版分布、尺寸控制要求及防屈曲约束支撑的尺寸及位置关系。由有关部门组织对操作工人进行现场安全技术交底。 2)防屈曲约束支撑构件进场时须附有材质清单、产品合格证及复试报告。材料复试需提前按设计要求进行，复试报告须包括形式检验报告，确保在施工前将各项手续办理完成。 3)防屈曲约束支撑施工前，应保证本层梁柱安装及焊接质量报验合格。 4)清理安装位置的所有节点板表面，去除水泥浆及锈斑并打磨平整，检查构件表面的防腐措施。
3．3主要安装工艺
(1)对已安装完成的结构进行测量检查，以保
证构件能顺利就位。(2)采用倒链将钢梁及绑扎的防屈曲约束支撑起吊进行安装(图2)。 钢梁与防屈曲约束支撑应预先在地上胎架进行拼装。先用普通螺栓和连接板将防屈曲约束支撑与钢梁一端用螺栓连接固定，再将倒链分别连接到钢梁和防屈曲约束支撑的耳板上。根据防屈曲约束 支撑位置的实际尺寸，对倒链进行调节并进行最终固定。