周期性结构及周期性隔震基础

浅谈建筑隔震橡胶支座的原理、制造及应用

浅谈建筑隔震橡胶支座的原理、制造及应用 庾光忠，冯正林，胡宇新，郭红峰，周函宇 （株洲时代新材料科技股份有限公司，412007） 摘要：介绍建筑隔震橡胶支座产品的设计理念、隔震原理、技术特性、性能参数；介绍建筑隔震橡胶支座产品一般的生产过程、检测过程和控制要点；说明建筑隔震橡胶支座这种新型隔震产品有着良好的应用前景、社会效应和经济效益。 关键词：地震；隔震；基础隔震技术；建筑隔震橡胶支座； 地震是一种危害性极大的随机性自然灾害，地震的发生带给人类的是巨大的灾难，人们在与其长期地抗争过程中，不断地总结经验，寻求更好的抗震防灾措施，使抗震理论日趋发展。 在“5.12”汶川地震发生后，某著名建筑设计大师曾指出：“我国现在的抗震技术已经达到世界水平，只要采用先进的抗震设计，像5.12汶川大地震所产生的后果是完全可以减轻的。”21世纪的中国已经拥有与美国、日本等先进国家同等级的抗震技术——基础隔震技术。 当前最先进的基础隔震技术是通过一种高新技术产品——建筑隔震橡胶支座，将上部建筑结构与下部地基结构隔离，由于建筑隔震橡胶支座中的隔震层水平刚度小，柔性强，当地震发生时隔震层将发挥“隔”震的作用，代替上部结构承受地震强烈的位移动力，以此来隔离或耗散地震的能量，避免或减少地震能量向上部结构传输；增设的隔震层可以延长结构的自振周期并给予结构较大的阻尼，使上部建筑结构的反应减小到相当于不隔震情况下的1/4～1/8，近似平动，从而起到“隔离”地震的作用。 一、建筑隔震橡胶支座的隔震基本原理 建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理是通过增设橡胶隔震支座，使整个建筑的自振周期得以延长，以减轻上部结构的地震反应。一般做法是在建筑物底部设计一层隔震层，在隔震层设置橡胶隔震支座，利用橡胶隔震支座的水平柔性形成一道柔性隔震层，通过柔性隔震层吸收和耗散地震能量，阻止并减轻地震能量向上部结构的传递，最终达到减轻上部结构地震破坏的目的。这种隔震技术不仅可以保证结构的整体安全，并且能够防止非结构部件的破坏，避免建筑物内部装修、室内设备的损坏以及由此引起的次生灾害[1]。 隔震设计技术的基本原理可以通过如下图示来表示。假设一个结构悬浮于地面，如图 1-a 所示，则地震作用不会对结构产生影响，但由于结构还有自重，这样的情况几乎不可能发生。为了承担结构的自重，可以用摩擦力非常小的滚珠来代替示意，如图 1-b，滚珠在竖向支撑结构，而在水平方向与悬浮的情况近似，在水平地震作用下结构不会产生响应，但建筑物会滑移到其它位置而不能复位。因此，为了使结构复位，需要在结构中设置水平弹簧，如图 1-c 所示，但如果仅有弹簧，一旦产生振动后就很难停止，因此必须在结构中设置阻尼装置，以阻止振动的持续。任何一个隔震结构都可简化为图 1－b 或图 1－d 的情形，隔震结构就是在传统的抗震结构的基础与上部结构之间增加了一个可以隔离地震的装置。 从以上的分析可知，隔震装置主要由滚珠、弹簧和阻尼构成，滚珠的作用是在竖向支撑建筑物，而在水平向可以自由滑动，弹簧对结构进行复位，阻尼消减振动的幅度。其中，弹簧和阻尼的大小会影响减震的效果。 假设图 1-2d 中的阻尼很小，就相当于图1－c 的情形，建筑物会在弹簧恢复力的作用下一直振动下，这对上部结构非常不利。当阻尼增加非常大时，并非有利于减震的效果。 因此，对一个隔震结构而言，需要选择适当的弹簧和阻尼，才能达到理想的减震效果，具体

建筑结构设计试题及答案

建筑结构设计 一、选择题（每小题1分，共20分） 1、单层厂房下柱柱间支撑设置在伸缩缝区段的（ ）。 A 、两端，与上柱柱间支撑相对应的柱间 B 、中间，与屋盖横向支撑对应的柱间 C 、两端，与屋盖支撑横向水平支撑对应的柱间 D 、中间，与上柱柱间支撑相对应的柱间 2、在一般单阶柱的厂房中，柱的（ ）截面为内力组合的控制截面。 A 、上柱底部、下柱的底部与顶部 B 、上柱顶部、下柱的顶部与底部 C 、上柱顶部与底部、下柱的底部 D 、上柱顶部与底部、下柱顶部与底部 3、单层厂房柱牛腿的弯压破坏多发生在（ ）情况下。 A 、0.751.0 C 无论何时 q γ＝1.4 D 作用在挡土墙上q γ=1.4 12、与b ξξ≤意义相同的表达式为（）

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

建筑结构隔震技术

建筑结构隔震技术 福州市规划设计研究院教授级高工夏昌 0引言 2008年5月12日，我国四川省发生里氏8 0级特大地震，造成死亡、失踪 8 万余人，房屋倒塌数千万平米的重大损失。纵观世界范围， 20世纪由于地震而 死亡的人数，中国人占到60%，三十年前唐山大地震的惨烈景象历历在目，三 十年后悲剧 再度重演，如何做好防震减灾，如何保证房屋在地震中的使用功能， 保护人民生命财产的安全，成为我们要迫切解决的问题。 让我们首先探讨现行结构抗震设计存在的问题。 1结构传统抗震设计存在的问题 传统的结构抗震技术，自新中国成立以来，经过长期的研究，多版本抗震规范的 完善，在工程实践中已有显著成果，但是，传统抗震设计仍存在诸多问题： 1）抗震设防思想落后： 设计人员错误把“设防烈度”当作保证安全的准确指标， 而实际上，预防为主不 是预报为主，地震预报工作远未达到成熟的水平。 中长期预报很不准确，地震区 划方法、地震危险性分析方法有待提高。基于上述不准确的“中长期预报”只能 定出不准确的“设防烈度”， 突发强地震时，难于控制结构受损程度，难保证 不倒塌。 我国近年来发生的典型大地震烈度（设防烈度）如下: 因此，抗震设计既应满足“按烈度设防”，也要考虑防御高烈度的大地震。 2）适应性问题：现有抗震技术只要求保护结构在设防烈度内可修、不倒，未保 护非结构构件及装修，未保护内部设备、仪器。 3）采用抗震技术设计时，若建筑设计复杂结构更易破坏： 不规则平面扭转破坏，不规则立面层间剪切破坏。 结构传统抗震设计存在的上述问题，极大的制约了我们防震减灾目标的完美实 现。如何做到在突发强地震时房屋不坏、不倒，保护室内装修和内部设施，保护 人民生命财产安全，经过多年的探索，更为科学的结构减震控制技术已臻成熟。 2结构减震控制技术 在工程结构的特定部位，装设某种装置（如隔震垫），或某种机构（如消能支撑）， 或某种子结构（如调频质量），或施加外力，以改变或调整结构的动力特性或动 力作用，这就是结构减震控制技术。结构抗震技术和减震技术机理对比如下表 1。 工程结构减震控制技术的方法主要有：隔震技术、 消能减震技术、调谐减震技 术、主动控制技术、半主动混合控制技术。 隔震（免震）技术是指：在建筑物的内部设置既能支撑建筑物本体重量，又具有 在水平方向自由变形能力的隔震层， 将地震时产生的水平变形集中于隔震层。 在 隔震层中，设置用于吸收和消耗地震输入能量的隔震器。 表1结构抗震减震技术机理对比 1966年，邢台大地震, 1975年，海城大地震, 1976年，唐山大地震, 2008年，汶川大地震, 10度（6度）； 9、10 度（6 度）； 11度（6度）； 11度（7度）。

建筑结构基础隔震概述

建筑结构基础隔震概述 发表时间：2017-06-15T14:45:19.083Z 来源：《建筑知识》2017年2期作者：李淼陈海彬[导读] 本文对其基本原理进行了概述，通过对基础隔震中粘弹性隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座的原理及特点的介绍。 （华北理工大学建筑工程学院河北唐山 063000）【摘要】基础隔震支座是一种应用较为广泛的建筑隔震、减震措施，本文对其基本原理进行了概述，通过对基础隔震中粘弹性隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座的原理及特点的介绍，对基础隔震支座的应用前景进行了分析。【关键词】基础隔震；抗震设计；橡胶隔震；摩擦摆隔震【中图分类号】TU31 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）02-0245-02 引言 我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动频度高、强度大、分布广，是一个震灾严重的国家。近些年来，四川的汶川地震、青海的玉树地震都给人民的生命财产安全造成严重损害。因此建筑结构设计中的抗震设计问题成为关系到民生的关键问题，随着新技术和新理念的发展，隔震和消能减震成为建筑结构抗震设计中减轻地震灾害的有效手段。目前研究较多隔震措施包括特殊材料隔震、基础隔震、层间隔震、无粘结支撑隔震、悬挂隔震等措施，但应用最广泛的隔震措施为基础隔震。 1.基础隔震概念及原理 基础隔震是在基础与上部结构之间设置中间隔震层，将上部结构与基础隔开，在地震作用下，隔震装置可以隔离地震能量的向上传输，以降低上部结构的地震反应[1]。与传统抗震措施相比，基础隔震有其独特的特点：传统抗震设计原则是小震不坏、中震可修、大震不倒，其主要做法是增加结构屈服段长度，但在遭遇地震时主体结构不可避免的要发生强烈晃动，而采用基础隔震措施可以有效的减小建筑物的晃动，使上部结构只发生微小的相对运动和变形，从而保证建筑物在水平地震作用下不发生损坏和倒塌。不仅能保证居住者的人身安全，还能保证建筑结构和内部设备的完好。 2.基础隔震分类及特点 基础隔震包括粘弹性隔震、滑移隔震、摩擦摆隔震等多种形式，隔震装置有夹层橡胶垫隔震装置、混合隔震装置等形式。 2.1 滑移隔震支座 滑移隔震按其隔震装置的不同可以分为滚轴滑移隔震和摩擦滑移隔震，滚轴滑移隔震利用滚轴和滚球作为摩擦装置，摩擦滑移隔震采用特殊的摩擦阻尼器进行隔震，两者的作用机理相似，通过在基础面上设置滑移层，隔开基础与上部结构，从而抑制地震能量的向上传递。当地震作用较大时，水平地震作用力大于滑移层的摩阻力，滑移面产生相对滑移，通过滑移耗散地震能量，并阻止能量的传递。滑移隔震的关键问题在于隔震支座的选择，由于全部上部结构的重力荷载均由滑移支座承担，因此支座必须具有足够大的强度；为了更有效的隔震，要求滑移面的摩擦系数较小，同时还需要设置一定的滑移范围保证滑移量。国内外学者对此进行了大量的试验研究[2-3]，并提出了新的隔震装置和摩擦面材料，为滑移隔震的推广应用提供基础。 2.2 粘弹性隔震支座 粘弹性隔震主要是通过粘弹性阻尼器作为隔震装置，是一种典型的速度相关型隔震支座，通过粘弹性材料的变形性能减小结构地震动作用[4]。目前应用最多的是叠层橡胶隔震支座，可以分为天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座，天然橡胶隔震支座由钢板层和橡胶层粘结而成，在提供较大的竖向刚度的同时，限制了横向变形。铅芯橡胶隔震支座则是在天然橡胶支座中心增加铅芯制作而成，在相同橡胶层和钢板层条件下，其水平抗变形能力将大大提高，提高了粘弹性隔震装置在大震作用下的隔震性能。 2.3 摩擦摆隔震支座 摩擦摆隔震支座在本质上也是一种滑移支座，其最主要的优势在于具有自动复位功能，在较大地震作用下，滑移摩擦隔震支座产生的相对滑移很难进行复位，必须借助特制的复位阻尼装置，不但增加了成本，也影响其使用性能。Zayas等[5]在1985年，研发了摩擦摆隔震系统（FPS），通过特质的圆弧滑动面使得隔震装置具有自复位功能。经过20多年的研究，目前摩擦摆隔震支座的构造形式已有10余种，其地震敏感度、稳定性和自复位能力均得到显著提高，成为一种具有广泛发展前景的隔震支座 3.结语 进行隔震设计的建筑抗震性能较传统的抗震结构体系，安全性和可靠性均具有较大的提升，而基础隔震措施作为目前应用比较成熟的技术，已经具有大量的工程实例，其隔震性能经受住了实际地震作用的考验，随着新技术、新材料的研发，隔震减震技术必将在工程实际中得到更广泛的应用。 参考文献 [1]吕西林,朱玉华,施卫星.组合基础隔靈房屋模型振动台试验研究[J].土木工程学报,2001,(2):34-39. [2]周锡元,韩森,李大望.并联和串联基础隔震体系地震反应的某些特征[J].工程抗震与加固改造,1995,(4):1-5. [3]王荣辉,许群.竖向弹簧一滚球隔靂系统的水平地震作用[J].华南理工大学学报, 2003,31(6):11-12. [4]王烨华,周云,等.粘弹性阻尼减震结构研究与应用的新进展[J].防灾减灾工程学报,2006,26(1):109-120. [5]Zayas V，Low S and Mahin S.A simple pendulum technique for achieving seismic isolation[J]. Earthquake Spectra, 1990,6:34-37. 基金项目：国家自然科学基金（51478162）

结构设计常用数据表格

建筑结构安全等级 2 纵向受力钢筋混凝土保护层最小厚度（mm） 不同根数钢筋计算截面面积（mm2）

板宽1000mm内各种钢筋间距时钢筋截面面积表（mm2） 每米箍筋实配面积 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率（%） 框架柱全部纵向受力钢筋最小配筋百分率（%）

框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋白分率（%） 柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值λν（ρν=λνf/f）

受弯构件挠度限值 注：1 表中lo为构件的计算跨度； 2 表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件； 3 如果构件制作时预先起拱，且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值；对预应力混凝土构件，尚可减去预加力所产生的反拱值； 4 计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度lo按实际悬臂长度的2倍取用。

注： 1 表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线及热处理钢筋的预应力混凝土构件；当采用其他类别的钢丝或钢筋时，其裂缝控制要求可按专门标准确定； 2 对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件，其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值； 3 在一类环境下，对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁，其最大裂缝宽度限值应取为0.2mm；对钢筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂缝宽度限值应取为0.3mm； 4 在一类环境下，对预应力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架、屋面板和楼板，应按二级裂缝控制等级进行验算；在一类和二类环境下，对需作疲劳验算的须应力混凝土吊车梁，应按一级裂缝控制等级进行验算； 5 表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用于正截面的验算；预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合本规范第8章的要求； 6 对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定； 7 对于处于四、五类环境下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定； 8 表中的最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。 梁内钢筋排成一排时的钢筋最多根数

高层隔震结构的抗倾覆设计方法

目录 摘要......................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 第1章绪论. (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.2高层隔震建筑结构国内外研究现状综述............................................................. .3 1.2.1 高层隔震建筑结构国内研究现状............................................................... .3 1.2.2 高层隔震建筑结构国外研究现状 (4) 1.3本文研究的内容 .................................................................................................... .6第2章高层隔震结构有限元分析模型................................................................................. .7 2.1引言 (7) 2.2软件概述 (7) 2.3隔震设计方法及软件实现流程 (8) 2.3.1上部结构设计 (8) 2.3.2隔震层设计 (9) 2.3.3下部结构设计 (9) 2.3.4基础设计 (10) 2.3.5时程分析方法计算隔震结构的技术原理 (10) 2.4框架-剪力墙高层隔震结构实例计算分析 (11) 2.4.1工程概况 (11) 2.4.2隔震层布置 (12) 2.4.3地震波的选取 (15) 2.4.4水平向减震系数确定 (16) 2.4.5罕遇地震下隔震层的计算 (19) 2.5与ETABS结果的对比分析 (20) 2.5.1计算模型 (20) 2.5.2不同设计软件隔震结构周期计算结果对比 (21) 2.5.3ETABS与YJK计算结果分析对比 (22) 2.6本章小结 (23) 第3章高层隔震结构的倾覆判定条件 (24) 3.1 引言 (24) 3.2 隔震结构整体抗倾覆比计算公式 (24) Ⅰ

建筑结构减隔震及结构控制技术的现状和发展趋势

建筑结构减隔震及结构控制技术的现状和发展趋势 张建东 上传时间：2006-06-26 nantong 一、传统的抗震方法 地震是由于地面的运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动，因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后模型的动力学分析，即一次次的震害分析进行修正、补充，得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式，提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用中得到了很不错的效果。 1、概念设计的一些原则 1）总体屈服机制。例如强柱弱梁。 2）刚度与延性均衡。砌体结构中为提高延性设构造柱与圈梁，形成一个较弱的框架。 3）强度均匀。结构在平面和立面上的承载力均匀。 4）多道抗震防线。 5）强节点设计。 6）避开场地卓越周期区。 2、在此基础上作结构地震反应分析，其分析方法主要有： ①地震荷载法； ②振型分解法； ③动力时程分析法。现在还发展了push-over法、能力谱等方法。抗震设防目标也从单一的、基于生命安全的性态标准发展到基于各种性态，强调“个性”设计的设计理念。 3、传统抗震方法的缺点与不足

传统抗震结构主要利用主体结构构件屈服后的塑性变形能和滞回耗能来耗散地震能量，这使得这些区域的耗能性能变得特别重要，而一旦由于某些因素导致这些区域产生问题，将严重影响到结构的抗震性能，产生严重破坏，由于破坏部位位于主要结构构件，其修复是很难进行的。 由于传统抗震结构是以防止结构倒塌为目标，其抗震性能在很大程度上依赖于结构（构件）的延性，以往的许多研究也注重于提高结构（构件）的延性方面，却忽略了对结构损伤程度的控制。 4、传统的抗震方法在提高结构性能方面有较多困难。 传统抗震结构的耗能能力主要依赖于主体结构的延性。既要求主体结构强度高，又要求延性好，很难实现。 1）框架结构 许多研究者推荐强柱弱梁体系作为最合适的抗震框架体系。该体系可将地震输入能量分散在结构的许多部位耗散掉，甚至可以控制塑性铰出现的顺序与部位，延性对于使建筑物在罕遇地震中保存下来固然很重要，但这些预期的塑性铰区在中等程度的地震中也会产生，延性也同时应被看作是一种“破坏”。后期修复费用也很高。 2）剪力墙结构 剪力墙结构体系具有抗侧刚度大，在水平地震作用下的侧移小，其总的水平地震作用也大等特点，常见的震害一般来说为墙面的斜向裂缝或是底部楼层的水平施工缝发生水平错动，当底部屈服后，剪力墙的抗侧作用就很小，且剪力墙的耗能也基本集中与底部塑性铰区域，上部墙体对抵御强震无显著作用。而且剪力墙要承担一定的竖向荷载，因此底部的破坏也十分难修复。 3）框架-剪力墙结构 从抗震概念设计来说，框架-剪力墙结构具有了多道抗震防线。有框架和墙体组成的抗震结构中，框架的刚度小，承担的地震作用力小，而弹性极限变形值和延性却较小。整个结构在地震作用下，墙体很快超过自身的较小弹性极限变形，出现裂缝，水平承载力下降，此时框架尚未充分发挥自身的水平抗力；墙体开裂后，框架承担的地震力增大，同时由于结构刚度的变化，地震作用效应也发生了变化。但无论是剪力墙还是框架，都是主体结构的一部分，损伤坏后的修复工作都是比较困难的，而且花费也不小。 二、减振、隔震和振动控制的现状

常用建筑结构设计软件比较

常用结构软件比较 本人在设计院工作，有机会接触多个结构计算软件，加上自己也喜欢研究软件，故对各种软件的优缺点有一定的了解。现在根据自己的使用体会，从设计人员的角度对各个软件作一个评价，请各位同行指正。本文仅限于混凝土结构计算程序。 目前的结构计算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、 SAP系列。其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际上使用的不多，故不做详细讨论。 一、结构计算程序的分析与比较 1、结构主体计算程序的模型与优缺点 从主体计算程序所采用的模型单元来说 TAT和TBSA属于结构空间分析的第一代程序，其构件均采用空间杆系单元，其中梁、柱均采用简化的空间杆单元，剪力墙则采用空间薄壁杆单元。在形成单刚后再加入刚性楼板的位移协调矩阵，引入了楼板无限刚性假设，大大减少了结构自由度。 SATWE、TBWE和TBSAP在此基础上加入了墙元，SATWE和TBSAP还加入了楼板分块刚性假设与弹性楼板假设，更能适应复杂的结构。SATWE提供了梁元、等截面圆弧形曲梁单元、柱元、杆元、墙元、弹性楼板单元（包括三角形和矩形薄壳单元、四节点等参薄壳单元）和厚板单元（包括三角形厚板单元和四节点等参厚板单元）。另外，通过与JCCAD的联合，还能实现基础-上部结构的整体协同计算。TBSAP提供的单元除了常用的杆单元、梁柱单元外，还提供了用以计算板的四边形或三角形壳元、墙元、用以计算厚板转换层的八节点四十八自由度三维元、广义单元（包括罚单元与集中单元），以及进行基础计算用的弹性地基梁单元、弹性地基柱单元（桩元）、三角形或四边形弹性地基板单元和地基土元。TBSAP可以对结构进行基础-上部结构-楼板的整体联算。 从计算准确性的角度来说 SAP84是最为精确的，其单元类型非常丰富，而且能够对结构进行静力、动力等多种计算。最为关键的是，使用SAP84时能根据结构的实际情况进行单元划分，其计算模型是最为接近实际结构。 BSCW和GSCAD的情况比较特殊，严格说来这两个程序均是前后处理工具，其开发者并没有进行结构计算程序的开发。但BSCW与其计算程序一起出售，因此有必要提一下。BSCW一直是使用广东省建筑设计研究院的一个框剪结构计算软件，这个程序应属于空间协同分析程序，即结构计算的第二代程序（第一代为平面分析，第二代为空间协同，第三代为空间分析）。GSCAD则可以选择生成SS、TBSA、TAT或是SSW的计算数据。SS和SSW均是广东省建筑设计研究院开发的，其中SS采用空间杆系模型，与TBSA、TAT属于同一类软件；而SSW根据其软件说明来看也具有墙元，但不清楚其墙元的类型，而且此程序目前尚未通过鉴定。 薄壁杆件模型的缺点是： 1、没有考虑剪力墙的剪切变形。 2、变形不协调。 当结构模型中出现拐角刚域时，截面的翘曲自由度（对应的杆端力为双力矩）不连续，造成误差。另外由于此模型假定薄壁杆件的断面保持平截面，实际上忽略了各墙肢的次要变形，增大了结构刚度。同一薄壁杆墙肢数越多，刚度增加越大；薄壁杆越多，刚度增加越大。但另一方面，对于剪力墙上的洞口，空间杆系程序只能作为梁进行分析，将实际结构中连梁对墙肢的一段连续约束简化为点约束，削弱了结构刚度。连梁越高，则削弱越大；连梁越多，则削弱越大。所以计算时对实际结构的刚度是增大还是削弱要看墙肢与连梁的比例。 杆单元点接触传力与变形的特点使TBSA、TAT等计算结构转换层时误差较大。因为从实

基础隔震综述

基础隔震研究进展综述 摘要：基础隔震技术是一种结构控制技术在工程中应用广泛，其有造价低廉，施工便捷、控制效果佳，受到国内外的重视。本文综述了基础隔震的概念，以及研究进展。 关键词：基础，隔震，支座，阻尼，进展 一、引言 近年来我国在结构的隔震研究十分活跃，工程应用日益增多，已开始从理论和试验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究，在我国新的《建筑抗震设计规范》中，已增加了隔震专门章节。工程结构应用橡胶支座的推荐性设计标准亦已批准。在国际方面，自第一届国际结构控制会议于年在美国洛杉矶召开以来，大约每9 年召开一次，有关领域的文章也常见于国内外期刊和会议上。 二、概念 建筑结构隔震的本质思想是通过增加能够提供柔性和适当耗能装置（阻尼）的隔震层（系统），以达到减小结构振动的目的。基础隔震，就是在建筑物的基础和上部结构之间设置一个隔震层，延长结构的振动周期，适当增加结构的阻尼，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，从而使建筑物不发生破坏或倒塌。基础隔震技术的基本原理是通过设置在结构物底部与基础顶面之间的隔震消能装置，增加结构的变形能力和滞变阻尼。变形能力的增加，使得结构在地震作用下保持不倒；而阻尼的增大可以吸收更多的地震能量从而大大减小地震作用、基底位移和结构变形。同时，结构变形能力的增大导致了结构产生的第一振型周期变长。这与增大的阻尼相结合，就可以大大降低地震影响系数，并且结构底部有足够的横向变形能力和滞变阻尼，使得结构底部的应力分布较为均匀，避免了常见的结构底部首先破坏的可能性。 三、基础隔震体系的主要类型 基础隔震体系按隔震机理不同可划分为橡胶支座隔震体系、滑动摩擦隔震体

浅谈建筑隔震设计流程及要点

浅谈建筑隔震设计流程及要点 发表时间：2018-11-14T09:02:30.700Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第16期作者：陆亮[导读] 本文根据笔者工作经验，对建筑隔震设计的流程以及注意要点进行阐述。1同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092 2江苏正宏城建设计研究院有限公司，江苏宿迁 223800 摘要：建筑隔震设计是个系统的全面的工作，需要扎实的理论知识、灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。作为设计人员，不仅要掌握隔震设计的流程及要点，保证结构设计的安全，还要善于总结工作中的经验。本文根据笔者工作经验，对建筑隔震设计的流程以及注意要点进行阐述。 关键词：隔震设计；流程；要点 一、建筑隔震设计流程 隔震技术已经系统化、实用化，包括摩擦滑移系统、叠层橡胶支座系统和摩擦摆系统，其中工程界最常用的是叠层橡胶支座隔震系统。目前常用的橡胶隔震支座主要有：普通叠层橡胶隔震支座、铅芯叠层橡胶隔震支座和高阻尼橡胶隔震支座。 隔震结构建筑的减震原理隔震，即隔离地震。隔震结构是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层以隔离地震能量结构。在房屋底部设置由隔震支座和阻尼器等部件组成高度很低的柔性底层，称为隔震层，使基础和上部结构断开，以延长整个体系的自振周期、增大阻尼，减少输入上部结构的地震能量，达到预期防震要求。 建筑隔震设计的主要流程如下：1确定隔震层位置；2明确减震目标和设防标准；3基础隔震方案选择，上部结构布置及初步计算；4根据上部计算的支座反力进行隔震层结构布置；5上部结构带隔震层结构计算分析，并按照基本地震计算确定减震系数；6根据减震系数确定减震之后的地震影响系数最大值，然后进行减震结构上部设计；7隔震层及隔震支座验算（支座在重力荷载代表值下最大压应力，罕遇地震下支座拉应力，支座水平位移验算，偏心率验算，屈重比验算等）8下部承结构设计（下部支承结构按照中震进行正截面设计，按照罕遇地震进行斜截面设计）；9基础设计及地基处理（基础按照正常结构进行设计）；10明确隔震支座连接安装设计要求；11撰写基础隔震设计分析报告（供专项审查）。 二、建筑隔震设计要点 在隔震建筑设计时，主要需考虑预设地振动周期、烈度、最大位移量和建造物重量等参数．隔震器和阻尼器的合理利用，将降低1～2级地震烈度。与以往的建筑结构抗震设计，采用隔震技术的建筑物具有以下优点：提高地震时结构的安全性；设计自由度增大；防止内部物品的振动移动和翻到；防止非结构构件的破坏；抑制振动的不适感；可以保证机械器具的使用功能。为达到明显减震效果，通常设计的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。 我国目前使用最普遍的是铅芯叠层橡胶支座，普通叠层橡胶支座亦有少量应用。由于天然橡胶本身不具有耗能能力，天然橡胶支座阻尼比很小，使用时，常需与其他阻尼器结合使用。铅能与普通板式橡胶支座很好地结合，并且铅具有较低的屈服剪切强度（10MPa)和足够高的初始剪切强度（约130MPa)，其恢复力特性接近刚塑性，因而在隔震支座中加入铅芯除了能起到阻尼作用以外，还可以防止建筑物在强风或微小地震作用时晃动。 隔震分析过程中要注意以下要点：（1）隔震结构方案的选择隔震主要用于高烈度地区或使用功能有特别要求的建筑以及符合以下各项要求的建筑：①不隔震时，结构基本周期小于1.0s的多层砌体房屋、钢筋混凝土框架房屋等。②体型基本规则，且抗震计算可采用底部剪力法的房屋。③建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，并应选用稳定性较好的基础类型。④风荷载和其他地震作用的水平荷载不宜超过结构的总重力的10%。隔震建筑方案的采用，应根据建筑抗震设防类别、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。 （2）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。①隔震层可由隔震支座、阻尼装置和抗风装置组成。阻尼装置和抗风装置可与隔震支座合为一体，亦可单独设置。必要时可设置限位装置。 ②隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合。③隔震支座的平面布置宜与上部结构和下部结构的竖向受力构件的平面位置相对应。④同一房屋选用多种规格的隔震支座时，应注意充分发挥每个橡胶支座的承载力和水平变形能力。⑤同一支承处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距应大于安装操作所需要的空间要求。⑥设置在隔震层的抗风装置宜对称，分散地布置在建筑物周边或周边附近。 （3）隔震结构的抗震计算目前的叠层橡胶隔震支座只具有隔离或耗散水平地震的功能，对竖向地震隔震效果不明显，为了反应隔震建筑隔震层以上结构水平地震反应减小这一情况，引入“水平向减震系数”。隔震结构的抗震计算要点如下： ①橡胶隔震支座平均压应力限值和拉应力规定：橡胶支座的压应力既是确保橡胶隔震支座在无地震时正常使用的重要指标，也是直接影响橡胶隔震支座在地震作用时其他各种力学性能的重要指标。它是设计或选用隔震支座的关键因素之一。在永久荷载和可变荷载作用下组合的竖向平均压应力设计值，不应超过建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）的规定，在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。 ②隔震结构的抗震计算可采用底部剪力法和时程分析法。 采用底部剪力法时，隔震层以上结构的水平地震作用，沿高度可采用矩形分布，确定水平地震作用的水平向减震系数按建筑抗震设计规范规定确定。采用时程分析法计算隔震和非隔震结构时，计算简图可采用剪切型结构模型，当上部结构体型复杂时，应计入扭转变形的影响。

隔震结构的基本原理及动力分析

隔震结构的基本原理及动力分析 摘要：本文根据现行的《建筑抗震设计规范》，介绍了隔震结构的基本原理、实用范围和设计与分析方法，并通过一隔震结构的设计实例说明隔着结构的优越性。 关键词：基础隔震；地震响应；时程分析法； 引言 目前，我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法是将建筑物设计为“延性结构”，通过适当控制调整结构物的自身刚度和强度，使结构构件(如梁、柱、墙、节点等)在强烈地震时进入非弹性状态后具有较大的延性，从而通过塑性变形消耗地震能量，减轻建筑物的地震反应，使整个结构“裂而不倒”，这就是“延性结构体系”[1~3]。它的设防目标是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”。实践证明，这种方法对减轻地震灾害起到了积极作用，但是这种传统的结构抗震方法有其明显的不足，随着我国经济的高速发展，对建筑功能要求越来越高，结构的形式越来越多样化、复杂化，很多重要的建筑（电力、通讯中心、核电站、纪念性的建筑、海洋平台等）结构及内部设备的破化将造成巨大的经济损失。对这类建筑的抗震性能提出更高的要求——结构不允许进入塑性工作阶段，因此采用传统抗震方法很难满足此类建筑抗震要求。面对新的社会要求，各国地震工程专家一直寻求新的结构抗震设计途径，以隔震为代表的“结构振动控制技术”便是这种努力的结果[4~6]。 1、隔震结构的基本原理 结构隔震体系是指在建筑物上部结构的底部与基础面之间设置某种隔震装置，使之与固结于地基中的基础地面分离开来的一种结构体系[6]。隔震结构的基本原理可以用图1进一步阐明。图中三条曲线表示不同的阻尼大小，为普通中低层建筑的自振周期，为隔震层建筑的自振周期。 （a）加速度反应谱（b）位移反应谱 图1隔震原理 从图中可以看出，结构自振周期延长，结构的地震加速度反应减小，地震位移反应增大；结构阻尼增大，结构的地震加速度反应和位移反应均减小。隔震系统的水平刚度远远低于上部结构的抗侧刚度，因此，结构的自振周期大大延长，

浅析建筑结构设计中减隔震技术的原理及设计应用

浅析建筑结构设计中减隔震技术的原理及设计应用 摘要：在众多自然灾害当中，地震对我国人们生命财产安全带来的威胁是最大的，为了有效降低地震对经济发展带来的损失，维护人民生命财产安全，建筑行业开始着手深入研究建筑结构的减隔震技术。本文以建筑结构设计中应用减隔震技术的意义为切入点，通过深入研究建筑结构中减隔震技术的基本原理，探寻在建筑结构设计中减隔震技术的具体应用，进而为相关从业工作者提供参考性建议，为提升我国建筑结构质量，保障人民生命财产安全奠定坚实的技术基础。 关键词：建筑结构设计减隔震技术具体应用 地震是自然界中常见的一种地质现象，是地壳板块运动和碰撞的过程中迅速释放能量所带来的振动，我们生存的地球每年会产生约500万次地震，这些地震中的个别地震会给人类的生命财产安全带来巨大的破坏，因此，近年来，建筑结构设计进行防震处理就成为了人类社会发展所广泛关注的课题。减隔震技术是目前建筑结构设计中应用较为广泛，作用较为显著的抗震技术，通过对减隔震技术原理的不断分析以及进行深入推广应用是建筑结构设计未来的主要发展方向。 一、建筑结构中应用减隔震技术的重要意义。 在现代城市发展建设当中，特别是内陆城市，地震对城市居民能够造成了巨大安全威胁，地震对城市建筑物的破坏

是惊人的，给人们的生命财产造成巨大的破坏，为了提升城市建筑结构的抗震能力，确保人民的生命财产安全，我国建筑领域进行了深入的研究以及全面的探索。 通过大量的实验数据证明，应用了减隔震技术的城市建筑，其建筑结构的抗震能力远大于未应用减隔震技术的建筑物，建筑在应用减隔震技术后，遇到非大型破坏地震的情况下可以有效降低建筑结构损坏程度。减隔震技术进行抗震应用的原理在于它能够有效缓解地震带来的地表剧烈振动波，将削减近乎60%的地震反应速度，极大的保护了城市建筑结够的主体，对室内人员的生命财产安全带来的巨大的保障。因此，应用减隔震技术对保护我国人民群众生命财产安全，实现高质量民生工作开展具有十分积极的意义。 二、建筑结构设计中应用减隔震技术的基本原理。 2.1减隔震技术应用的基本概念。 减隔震技术应用的基本内容就是最大限度的降低地震产生的能量对建筑结构的伤害，以此保护建筑的主体结构。在传统的建筑结构抗震设计当中，往往通过增强结构件自身变形力的方式来抵御地震反应力，但是这种方式无法降低或者规避损失。减隔震技术就是通过一种装置将地震发生所产生的地震地面运动或支座运动与建筑物中的结构件隔离开来，避免地震产生的巨大破坏的能量传递至结构件当中。减隔震技术具有极高的抗震能力，同时还能够大幅降低建筑结

隔震技术与传统抗震技术的区别及优点

隔震技术与传统抗震技术的区别及优点 传统建筑把上部结构和基础牢固地连接在一起，这样地震时地面运动的能量就经过基础传输到上部结构，使结构发生振动和变形，当结构受力超过其结构强度时，便发生破坏甚至倒塌。为了抵抗地震的破坏，传统建筑物抗震技术是通过增大梁柱截面的尺寸、增加梁柱配筋和提高建筑材料强度等方法来实现。但这种以刚克刚的办法会导致结构刚度越大，向上部结构传递的地震作用越强的结果。简单地说，传统建筑的抗震思想可以概括为“以刚制刚”。 　建筑隔震技术不同于传统的抗震技术，其“灵魂”是“以柔克刚”。目前工程界最常用的叠层橡胶支座隔震系统一般是在基础和上部结构之间，设置专门的橡胶隔震支座和耗能元件(如阻尼器和滑板支座等)，形成刚度很低的柔性底层，称为隔震层，以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼，减少输入上部结构的地震能量，达到预期防震要求。 　相对于传统抗震技术，采用隔震技术更有以下优点： 1、更安全可靠 隔震建筑的设计目标是“双保护”不仅保证结构主体及非结构构件安全，同时要保证内部设备功能完好，地震后能够正常运转。隔震结构的地震反应仅为传统抗震结构(非隔震结构)地震反应的1/6~1/3。目前全世界已有6000多栋橡胶支座隔震建筑，有多栋隔震建筑经受了地震的考验，显示出良好的隔震效果。 2、更经济 从短期和直接的经济投入角度分析：一方面，隔震结构增设某些装置(隔震支座等)，增加了结构的造价;另一方面，由于采用隔震设计，主体结构所承受的地震作用大大减小，因此，构件截面减孝构件配筋减少、跨度增大和高度增加等等，减少了结构的造价。对我国已有的隔震结构调查显示，隔震结构的造价与所在地区设防烈度、结构类型和结构层数等相关。一般而言，在7度及以下地区采用隔震技术，造价会略有增加或基本持平，但结构会更加安全;而在7度以上地区采用隔震技术，在结构安全性得到极大提高的同时，还能显著降低工程造价。 　从长期角度分析，即考虑到未来该建筑遭遇较大地震的情况。传统的建筑遭遇地震时，其经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两个方面。直接经济损失是指地震后建筑加固维修和重建的费用以及室内设备、物品维修和更换的费用。间接经济损失是指由地震造成的建筑、设备和物品等损坏导致的企业、工厂等不能正常工作和生产所带来的经济损失。地震所带来的直接经济损失是显而易见的，间接经济损失也是非常巨大的，间接经济损失有时甚至为超过直接经济损失。在遭遇较大地震时，隔震建筑及室内设备、物品不损坏或轻微损坏(不维修或简单维修即可使用)，因此，采用隔震技术从根本上避免或者大大降低了直接经济损失，从而有效地降低间接经济损失。隔震建筑具有传统抗震建筑无法比拟的经济效益。 　3、检修更方便 隔震结构的隔震效果，主要通过隔震支座实现，因此其抗震性能检测的主要对象是隔震支座，这比检测结构本身要快捷方便很多，它能确保地震后的快速修复，对震后快速恢复生产和生活具有十分重要的意义。 　4、上部结构设计更自由 由于采用隔震技术，上部结构地震作用大大减小，因此，结构选型更自由灵活。 　5、节约资源