隔震结构与减震结构与传统结构抗震设计(完全版)
隔震结构设计方法.pptx
条人工波。 › 具体波形没有强制要求，但建议按通则的 具体波
形没有强制要求，但建议按通则的。 › 地震波的加速度峰值应按抗震设防烈度对应的峰
值调整。 › 当处于发震断层10km 以内时，输入地震波应考虑
近场影响系数，5km 以内取1.5，5km 以外取1.25。
基底隔震 首层隔震 层间隔震
6
1.3 隔震层方案
› 隔震层设置在有耐火要求的使用空间中时，隔震 支座和其他部件应根据使用空间的耐火等级采取 相应的防火措施。
› 隔震层所形成的缝隙可根据使用功能要求，采用 柔性材料封堵、填塞。
› 隔震层宜留有便于观测和更换隔震支座的空间。
7
第二步 动力分析及计算
8
› 隔震层位置：基础隔震，隔震层位于地下室顶部或单 独设置隔震层；柱顶隔震，隔震层布置在一层柱顶； 层间隔震
› 特殊结构如大底盘多塔结构，其柱距较大，为不影响 大底盘层的使用功能，可在上部结构与大底盘层之间， 专门设置层高 1.5m～2.0m 的隔震层。采用隔震技术， 上部结构剪重比依然要满足本地区设防烈度的最小剪 重比要求。
隔震结构设计方法
1
隔震结构设计流程
方案选定 动力分析计算 上部结构设计 隔震层设计 下部结构设计
从建筑功能、场地条件、经济性等方面，选择是 否采用隔震，并初步确定隔震结构的方案。 设定上部结构和隔震层参数，取计算模型，进行动力 分析，验证以上方案是否满足预期的设计要求，不满 足，则调整上部结构或隔震层参数，重新计算。
4
1.2 结构初步设计
› 上部结构设计根据降低后的水平地震影响系数计算
› 国外大量实践验证，隔震技术对与自振周期超过1s的高层结构同样适用，故 2010 版《抗规》取消了 2001 版结构周期小于 1s 的限制。隔震建筑结构体型宜规则、 对称。
8结构隔震减震与振动控制PPT课件
隔震体系的基本特性 ① 承载特性：隔震装置具有较大的竖向承载能力 ② 隔震特性：隔震装置具有可变的水平刚度特性 ③ 复位特性：小震时，隔震装置具有水平弹性功能，地震后，上部
结构能恢复到初姑状态，满足正常使用要求 ④ 阻尼耗能特性：隔震装置具有足够的阻尼以耗散地震输入的能量
隔震装置 ➢ 上部结构与基础之间 ➢ 层间隔震（底部框架上部砖房结构顶部设置水箱，巨型框架中的子框
✓ 结构消能减震和阻尼减震——通过装设消能装置，使结构在轻微 地震或阵风脉动时，消能杆件或阻尼器处于弹性状态，结构物具 有一定抗侧刚度，可以满足正常使用要求。强震时消能杆件或阻 尼器进入非弹性状态，大量耗散地震能量。
✓ 结构被动控制——在建筑物特定部位附加子结构，改变结构的动 力特性，达到降低结构动力反应的目的。如调频质量阻尼器 （TMD），调频液体阻础抗震验算和地基处理仍应按原设防烈度进行。甲、乙类建筑的抗液 化措施可按提高一个液化等级确定，直到全部消除液化沉陷。 隔震结构的构造要求
(1)隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的 措施，包括：上部结构的周边应设置防震缝，缝宽不宜小于各隔震支座 在罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍；上部结构(包括与其相连的任 何构件)与地面(包括地下室与其相连的构件)之间，宜设置明确的水平隔 震缝，确有困难时，应设置可靠的水平滑移垫层；在走廊、楼梯、电梯 等部位，应无任何障碍物。
✓ 结构主动控制——利用外部能源，在结构振动过程中瞬时改变结 构的动力特性，并施加控制力以衰减结构地震反应，如主动调频 质量阻尼器（AMD）、锚索控制等。
8.2 、隔震
隔震的本质与机理
隔震是通过某种装置，将上部结构与地震地面运动分离或切断， 削减地面运动向上部结构的传输。
建筑结构隔震与减震设计问题及对策分析
建筑结构隔震与减震设计问题及对策分析地震是极为严重的一种地质灾害，具有极强的破坏力，会严重威胁人民的生命和财产安全。
近些年来随着经济水平的不断提高发展，建筑物的规模不断增大就导致建筑物在设计过程中越来越重视防震效果。
地震来临时，大地的震动会沿着楼层高度自上而下递增，会对建筑物的主体结构造成损害，进而对人民的生命财产安全造成损害，建筑物的减震和抗震设计对建筑物的主体结构具有重要意义。
本文就针对建筑物结构抗震和减震中的一些问题和解决对策进行一定的分析。
标签：建筑结构;隔震与减震设计问题;对策引言：随着目前建筑物高度的不断增加，对于高层建筑物的抗震技术的研究越来越重要。
在高层建筑物的设计过程中充分考虑所设计建筑本身的隔震与减震功能。
采取有效措施抵抗低强度地震也是目前建筑物设计过程中的重点问题，这对建筑物的安全性和稳定性具有重要影响。
目前建筑物的设计过程中仍然存在着很多问题，所以建筑物设计师在设计过程中要对现存问题进行解决，并且提出有效地解决对策。
基于此，笔者提出了以下见解。
1、建筑结构隔震与减震设计问题（1）目前所使用的隔震与减震设计稳定性差根据对我国建筑物目前所使用的抗震设计进行调查显示，我国国内目前所主要使用的为传统土木、混凝土机构的抗震设计。
这样抗震设计的原理就是利用建筑物结构之间的各个构件的承载力和变形能力抵御地震，吸收地震的能量。
这样的抗震结构在短期来看是没有问题的，但是这种抗震结构无法长期运行。
地震所带来的过大的加速度和空间范围的不断变形就容易使建筑物内部发生破坏，混凝土出现裂缝，使得建筑物原有减震抗震的效果受到影响，并且后期维修费用也很巨大。
并且对于这种建筑设计中的隔震效果也甚微，地震对建筑物带来的巨大冲击力使得建筑物上层建筑受到的水平力小于一般建筑，所以隔震层上部的建筑结构不会受到很大影响。
传统的隔震与减震设计的稳定性和安全性较差，难以适应现今发展的需要。
（2）建筑物后期维护工作不足任何事物在建造结束后都需要进行定期的维护工作才能保证各项功能的正常平稳运行。
第8章 建筑结构减震、隔震设计讲解
8.3 消能减震设计原理及方法
8.3.1 消能减震原理 结构消能减震技术的实质是在结构的某些部位设置消 能装置（或构件），通过消能装置（或构件）来大量消散 或吸收地震输入结构中的能量，有效减小主体结构的地震 反应。装有消能装置的结构称为消能减震结构。
传统抗震结构 消能减震结构
Ein ER ED ES
③质量调谐减震技术；
②消能减震技术； ④主动控制技术；
⑤混合控制技术
隔震技术
消能减震技术
工程结构减震控制
被动调谐减震技术
主动控制技术
①调谐质量阻尼器” TMD
（Tuned Mass Damper）
混合控制技术
②调谐液体阻尼器”TLD
（Tuned Liquid Damper）
作动器拖动附加质量阻 尼器AMD (Active Mass Damper)
P
粘弹性阻尼器
钢板2 钢板1
Δ
滞回曲线
1
2 3
4
5
6
7
F
F
1 油缸 2 活塞 3 阻尼孔 4 导杆 5 液压油 6 油缸盖 7 副缸
P
粘滞阻尼器
Δ
滞回曲线
2.消能部件 消能部件是由消能装置及结构中的支撑、墙体、梁或 节点等构件组成的消能减震系统。在设计中可采用如下方 式构成消能部件。
(a)
(b)
直径D
翼缘
橡胶板
铅芯 钢板
增大阻尼
2.滑移隔震 这种隔震方法是在房屋基础顶面设置滑移层。风载或 小地震时，静摩擦力使结构固结于基础之上，大震时，静 摩擦力被克服，结构水平滑动，地震作用减小，滑移层间 摩擦阻尼同时消耗地震能量。为控制滑移层间的摩擦力以 满足隔震要求，通常采用的滑移层材料为钢摩擦滑板、石 墨、砂料、涂层垫层及聚四氟乙烯等
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
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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
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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
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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。
隔震结构与减震结构与传统结构抗震设计(完全版)ppt课件
,隔震层的总刚度为53504KN/m。每个GZY400隔震支座受到水平剪力为218.22KN。
10
最大加速度
m10/ .s62.8 隔震结构时程分析验算
1．分析模型
上 部 结 构
隔 震 层
地震波 ART EL CENTRO ART HACHINOHE
ART KOBE
力。根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此 确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图10.10所示，即各柱底部分别安置橡胶 支座）。
图10.10 隔震支座布置图
5
1.确定轴向力 竖向地震作用
Fevk vG
柱底轴力设计值
N 1.2 (恒载 0.5 活载）1.3 竖向地震作用 53608 .25kN
图10.11 隔震结构时程分析模型 2．输入地震波
本工程8度(0.15g)设防，时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值取为：
多遇地震1.10 m / s2
罕遇地震5.10m / s2
输入地震波如表10.7： 表10.7时程分析地震波参数
相位特性
时间间隔 (s)
EL CENTRO 1940 NS HACHINOHE 1969 EW JMA KOBE 1995 NS
Kh K j 2.092 44 92.048kN/ mm
由式(10.3)
eg
K j j 44 2.092 0.292 0.292
Kh
92.048
6
。
由式(10.1)
T1 2
G Khg
1.27S
5Tg
5 0.4 2.0s
。
2
1
0.05 eg 0.06 1.7eg
浅析建筑结构隔震和减震措施
浅析建筑结构隔震和减震措施摘要：在社会发展的过程当中，建筑整体的结构设计越来越重视抗震，其中抗震又分为隔震和减震。
有效的抗震结构设计，可以保障建筑在遇到地震的过程当中，保持良好的稳定性，进而也就可以保障人们的安全。
目前在隔震和减震结构设计当中，有较多的方法和技术可以选择。
实际根据不同的建筑施工需求来合理选择和使用相应的结构设计方案。
这样可以有效保障建筑整体的结构稳定性。
关键词：建筑结构；隔震和减震；技术应用引言地震对建筑物的破坏，多数是由于地面的振动频率与建筑物主要结构构件的自然频率相偶合所致，在现代建筑设计中会考虑到抗震设计,来保证建筑结构安全。
建筑整体安全、抗震性能是设计过程中的重中之重，就目前来说隔震减震是减轻地震对建筑结构造成危害的最有效的手段。
隔震减震技术正在被广泛用以提升抗震能力,减少强震作用造成的地震反应，增加建筑结构的使用寿命。
1.建筑结构的隔震技术以及减震技术1.1建筑结构的减震技术通常情况下，建筑减震可以通过巧妙利用地震能量和建筑阻尼之间的内在联系实现。
如果增加建筑阻尼，可以在很大程度上消耗地震能量，基本上减震措施的基本出发点是使建筑阻尼增加，从而达到消耗地震能量的目的，减轻甚至避免地震对于建筑主体结构的破坏。
针对一些相关的布置问题，比如设置消能部件的个数、设置消能部件的位置等，都应该进行仔细的分析以及计算。
一般情况下，消能构件都是设置在结构的2个主轴方向上，这样可以使两个方向的刚度以及阻尼增加。
也可以将消能结构放置在变形较大的结构位置上，这样可以均衡整个建筑结构的阻尼分布，更容易分散地震能量，使整个建筑物的抗震性能大大提高，确保整个建筑物的安全性。
1.2建筑结构的隔震技术隔震措施往往会有一定的时间限制，因此建筑的隔震设计应该抢在建筑工程正式开工前，最晚也不能拖到建筑工程施工的时候再针对一些关键的部位设计隔震措施。
隔震措施设计时应该选择恰当的部位，一般都是选择建筑的关键部位以及基础部位。
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
《建筑隔震设计标准》在某工程项目中的应用
【作者简介】高新伟（1981~），男，河北乐亭人，工程师，从事建筑结构设计与研究。
《建筑隔震设计标准》在某工程项目中的应用The Application of the Standard for Seismic Isolation Design of Building in a Project高新伟（海南京创国际建筑设计研究有限公司四川分公司，成都610000）GAO Xin-wei（C.D.I Architectural Design &Research Ltd.,Chengdu 610000,China ）【摘要】结合某钢筋混凝土结构工程实例，以GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》为主要依据，阐述结构设计流程，重点分析该标准在设计中的应用要点以及注意事项，并且对“抗震结构”与“隔震结构”的利弊进行对比，分析各自的经济性和适用性。
【Abstract 】This article combines an example of reinforced concrete structure engineering,takes GB/T 51408—2021the Standard for SeismicIsolation Design of Building as the main basis,expounds the structural design process,focuses on the analysis of the application points and precautions of the standard in design,and compares the advantages and disadvantages of "seismic structure"and "seismic isolation structure"to analyzetheeconomyand applicabilityofeach.【关键词】钢筋混凝土结构；《建筑隔震设计标准》；隔震技术【Keywords 】reinforced concretestructure;Standard for Seismic Isolation Design of Building ;seismicisolation technology 【中图分类号】TU352.1+2【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2022）07-0210-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2022.07.0021引言2021年8月，国务院发布了《建设工程抗震管理条例》，该条例规定：高烈度地区、地震重点监视防御区的学校、医院等多类建筑应采用减、隔震技术，保证建筑物在本区域“设防地震（以下简称中震）”时能够满足正常使用要求。
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。
建筑结构抗震设计(PPT,共81页)
3.1
结构抗震概念设计
五、合理的结构材料
• 延性系数（表示极限变形与相应屈服变形之比）高； • “强度/重力”比值大（轻质高强）； • 匀质性好； • 正交各向同性； • 构件的连接具有整体性、连续性和较好的延性，并
图 断层和断裂带 “有地震必有断层，有断层必有地震”
3.1
结构抗震概念设计
断裂及其工程影响
地质调查结果： •沿龙门山中央主断裂 带的地表破裂从映秀镇 至北川长200km； • 沿龙门山山前断裂带 的地表破裂从都江堰至 汉旺镇长40km 。
(图源：张培震, 2008)
汶川地震的 启示和教训
位于地震 断层的建筑， 由于地震断错 和地面强大振 动，带来房屋 毁灭性坍塌。
填充墙。
4层以上平面图
2）竖向不规则：塔楼上部（4层
楼面以上），北、东、西三面布
置了密集的小柱子，共64根，支
承在过渡大梁上，大梁又支承在
其下面的10根柱子上。上下两部
分严重不均匀，不连续。
3）主要破坏：第4层与第5层之 间(竖向刚度和承载力突变),周围
4层以下平面图
剖面图
柱子严重开裂，柱钢筋压屈；塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙
• 这里的“规则”包含了对建筑平面、立面外形尺寸，抗 侧力构件的布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因 素的综合要求。
• “规则”的具体界限随结构类型的不同而异，需要建筑 师和结构师相互配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。
3.1
结构抗震概念设计
• 建筑抗震设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严 重不规则的设计方案；
①竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换
隔震、消能减震结构与传统抗震结构的比较分析
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ ３ １
隔震 、消 能减 震结构与传统抗震结构 的比较分析
李 媛
兰 州 资 源 环 境 职 业 技 术 学 院 ，甘 肃 兰 州 ７ ５ ； ０ ０ ２ 摘 要 本文介 绍 了传 统抗 震结 构 、常规 延性抗 震结
构 以 及以 结构 减震控 制 技 术 为主 要 设计 依据
的隔 震、 消 能减震 结构 的工 作原 理和 特 点 ，
并重 点从安 全角度 、减 震 效果 、经 济收 益、 技 术 先进 性和 适 用范 围等 方 面 ，将 隔 震、 消 能减 震结 构 与传 统抗 震结 构进 行 了比较 和 分 析 ，体现 出 了前者 的优 越性 。 关键 词 传 统 抗 震 ；常 规 延 性 抗 震 ； 隔震 ； 消 能 减
题
体结 构在 强地 震 中免遭 损伤 。
４与传统抗震结构体系相比，以结构减震 控制技术为主要设计依据的隔震、消能减 震结构体系的优势
（ １ ）隔 震 、 消 能减 震 结 构体 系更 为安 全 。传 统抗 震结 构 体系 的耗 能依 赖于 主体 结 构 构 件 的弹 塑 性 滞 回耗 能 ， 允 许 结 构本 身 及 构 件在 地震 中出现 一定 程度 的损 坏 ，这将 导 致 结 构 构 件 的损 伤破 坏 。同时 ， 由于地 震 烈 度 的 随机 变化 性 和 实 际 抗 震 能 力 计 算 的 误 差， 结 构 的破 坏位 置和 损 坏程 度 难 以控 制 ， 特 别 是 出 现 超 强 地 震 时 ，结 构 难 以 确 保 安 全 。与此 相 比 ，由于 隔震装 置 的水 平刚 度远 远小 于上 部结 构 的层 间水平 刚 度 ，所以 ，上 部结 构 往地震 中 的水 平变 形从 传统 抗震 结构 激 烈 的 、 由下 往 上 不 断 加 大 的 “ 放 大 晃动 型 ”变 为隔 震结 构长 周期 、缓慢 的 、 由下至 上 比较 均衡 的 “ 整体 平动 型” ，从 有较 大 的 层 间变 形变 为仅 有很 微小 的 层间 变形 ，从而 保 证 上部结 构在 强震 中仍 处于 弹性 状态 ，提 高 了整 体结 构的 安全性 。同样 的 ，消能 减震 结 构 体 系 的耗 能 装 置位 置 明确 ， 并 作为 结 构 体 系 中耗散 地震 能量 的 主体 能够耗 散 大部 分 地 震输 入能 量 ， 减小 结构 地震 反 应 ， 从而 可 避 免主体 结 构构件 的 损伤 破坏 。此 外 ，消能 构 件 （ 或 装 置 ）属于非 承 重构 件 ，仅在 结构 变 形 中 发挥耗 能作 用 ，所 以不 对结 构的 承载 力 和安 全性 构成 威胁 。根 据有 关实 验数 据 ，隔 震结 构 能 降低 水 平地 震 作 用５ ０ ％～７ ０ ％，消 能减 震结 构的地 震 反应 比传 统抗 震结 构 能够 降低 ５ ０ ％ 左 右 。 （ ２ ）隔 震 、消 能 减震 结 构 体 系 更 为经 济 。传统 抗 震结 构主要 是通 过 增设 剪 力墙 、 加大 结构 构 件截 面尺 寸或者 增加 配 筋等 途径 来提 高 结 构 的抗 震 能 力 ， 这 将导 致 结 构 造价 增 高 。而隔 震 、消能 减震 结构 是通 过 “ 柔性
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。
结构隔震与减震简介
结构隔震与减震简介汶川地震和日本福岛大地震让民众实实在在的体验到了大自然可怕的破坏力，也让我们对地震破坏产生了一种更深刻的敬畏。
很明显，从今以后隔震减震的设计将以更大的比重加入到建筑结构的整体设计之中。
作为一个未来的土木工程技术人员，在学习完结构动力学之后，结合网络知识的补充，对结构的隔震减震做一个简单的介绍。
抗震结构主要分为：抗震结构、隔震结构和消能减震结构。
抗震结构利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用，吸收地震能量，立足于“抗”。
隔震结构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，立足于“隔”。
耗能隔震利用结构上的耗能装置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，立足于“消”。
本文主要介绍后两种原理。
一、隔振隔震技术原理：隔震系统的柔性层使结构的振动周期加大并远离地震动的卓越周期；增大了结构体系的阻尼。
隔震包括基础隔震和层间隔震。
房屋基础隔震的概念：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的抗震方法。
基础隔震的原理：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。
隔震结构的组成及特性：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。
为达到明显减震效果，通常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。
隔震建筑结构设计正式版
隔震建筑结构设计正式版文档资料可直接使用，可编辑，欢迎下载隔震建筑结构设计【摘要】在建筑结构中加入隔震设计或是在已有建筑中加入隔震技术的改造将有助于降低建筑物特别是高层建筑在地震中的影响。
【关键词】隔震技术隔震设计近代的基础隔震技术基本上可分为两大类,即弹性隔震和基础滑动隔震。
在弹性隔震中,叠层钢板橡胶垫隔震技术应用最多。
这类隔震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的隔震层,使在地震过程中整个结构体系的周期变长,变形集中在底层,上部结构基本上是刚性运动。
但主要用于隔震水平地震动,对于竖向震动则几乎没有隔离作用;另一方面,这种隔震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用,地震中的中高频成分几乎全部可以滤掉,但并不能完全避免结构共振。
1 隔震技术隔震技术不仅在新建工程中获得应用,而且已用于现有建筑的抗震加固改造。
隔震装置可安装在结构的防火层或设备层,隔震层可设置在结构的不同部位,如基础、中间层等,也可设置在房屋的顶层,同时起到结构加层和抗震加固的目的。
由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解,故较难达到强度和延性的合理匹配。
采用隔震技术对结构进行加固改造,通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置,将地震变形集中到隔震装置上,相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言,隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反应明显降低。
同时,耗能减震加固改造技术,智能材料加固改造技术,以及吸振减震加固改造技术等开辟了房屋加固改造的新途径。
2 隔震建筑的形式2.1基础隔震基础隔震是建筑抗震新技术家族中的佼佼者,大量试验研究及多次强震实践表明,基础隔震以其极少的投资换取很大的安全系数。
基础滑动隔震效果受地面运动频率特性的影响较小,几乎不会发生共振现象。
所谓基础隔震,就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮, 具有足够可靠性的隔震层,控制地面运动向上部结构传递,地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收,以大大减小结构及构件的地震反应,确保建筑物的整体安全,其内部设备不发生破坏或丧失使用功能,室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。
隔震结构设计方法
第18页
第四步 下部结构设计
隔震结构设计方法
第19页
4.1隔震层下部结构设计
目标：确保隔震设计能在罕遇地震下发挥隔震效果。
›隔震层支墩、支柱及相连构件：采取隔震结构罕遇地震下隔震支座底部承载力验算 。 ›隔震层以下结构（包含地下室和隔震塔楼下底盘）中直接支承隔震层以上结构相关构 件，应满足嵌固刚度比和隔震后设防地震抗震承载力要求，并按罕遇地震下进行抗剪 承载力验算。
按传统抗震设计方法分析计算上部结构，但水平地 震作用取隔震后数值，且个别抗震结构也对应改变。
隔震装置在罕遇地震下验算，隔震装置与上下结构 之间连接分析及设计，建筑结构处理等。
按传统抗震设计方法分析计算下部结构。
基础和地基 隔震结构设计方法
按传统抗震设计方法分析计算基础及地基。
第2页
第一步 方案选择
隔震结构设计方法
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1.2 结构初步设计
› 上部结构设计依据降低后水平地震影响系数计算
› 国外大量实践验证，隔震技术对与自振周期超出1s高层结构 一样适用，故 版《抗规》取消了 版结构周期小于 1s 限 制。隔震建筑结构体型宜规则、对称。
› 高层建筑普通会采取剪力墙结构、框剪结构或者框架结构，
在开始定方案时，应注意结构高宽比不宜过大，普通控制在
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2.6 隔震后水平地震影响系数最大值
›
隔震结构设计方法
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第三步 隔震层设计
隔震结构设计方法
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3.1 隔震支座参数
›应进行竖向承载力计算，在重力荷载代表值作用下竖向压应力不应超出规范限制。 ›对设防烈度地震验算，应取剪切变形100%等效刚度和等效黏滞阻尼比；对罕遇地震 验算，宜采取剪切变形250%时等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直径较大时可 采取剪切变形100%时等效刚度和等效黏滞阻尼比。 ›当采取时程分析时，应以试验所得滞回曲线作为计算依据。
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1.确定轴向力 竖向地震作用
Fevk vG
柱底轴力设计值
N 1.2 (恒载 0.5 活载）1.3 竖向地震作用 53608 .25kN
中柱柱底轴力
N中 1546 .39kN
边柱柱底轴力
N边 1134 .02kN
2.确定隔震支座类型及数目 中柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。 边柱支座：GZY400型，竖向承载力1884KN，共22个。 其支座型号及参数如表10.4。
597
0.64
4
781.10
597
1.31
3
1195.20
597
2.00
2
1609.30
597
2.70
1
2023.40
597
3.00
由表10.6可知，上部结构满足抗震设计要求。
层高 (mm) 3600 3600 3600 3600 3600
Fi /kN
Vi /kN
380.45
380.45
400.65
10.6.4 水平向减震系数
的计算 多遇地震时，采用隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比。 由式(10.2)
Kh K j 2.092 44 92.048kN/ mm
由式(10.3)
eg
K j j 44 2.092 0.292 0.292
Kh
92.048
1.计算隔震层偏心距e
本结构和隔震装置对称布置，偏心距e =0。
2.隔震层质心处的水平位移计算 根据场地条件，特征周期为
Tg 0.4s
。 由式(10.2)
Kh K j 1.216 44 53.504kN / mm 由式(10.3)
eg
K j j 441.216 0.131 0.131
据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。隔震层在罕遇地震下应保持稳 定，不宜出现不可恢复的变形。隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力。 • 3.隔震层上部重力设计 • 上部总重力为如表10.3所示。 • 10.6.3 隔震支座的选型和布置 • 确定目标水平向减震系数为0.50，进行上部结构的设计，并计算出每个支座上的轴向 力。根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此 确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图10.10所示，即各柱底部分别安置橡胶 支座）。
Kh
53.504
由式(10.1)
2
T1 1
2 G 1.66s
0.05
Kh
g
eg
1
0.05 0.131
0.06 1.7eg
0.06 1.7 0.131
0.71
0.9 0.05 eg 0.9 0.05 0.131 0.83
0.5 5 设防烈度8度(0.15g)罕遇地震e下g
。
由式(10.1)
T1 2
G Khg
1.27S
5Tg
5 0.4 2.0s
。
2
1
0.05 eg 0.06 1.7eg
0.57
0.9 0.05 eg 0.78 0.5 5eg
由式(10.6)
22(Tg /T1) (T0 /Tg )0.9 0.37 0.5
0.5 5 0.131
计算层间剪力标准值,其结果见表10.5。 表10.5 上部结构层间剪力标准值
层数
Gi / kN
Gi /kN
Fek /kN
5
5600.45
4
5897.86
3
6095.78
29785.65
2023.40
2
6095.78
1
6095.78
层数
Vi /KN
侧移刚度 （KN/mm）
层间位移 (mm)
5
380.45
隔震结构与减震结构与传统结构抗 震设计
• 隔震案例 • 减震案例 • 隔震结构与减震结构的特点及与传统结构
抗震设计的区别
隔震结构的案例
• 10.6 隔震结构工程设计实例
• 10.6.1工程概况
• 某中学教学楼，地上5层，每层高度皆为3.6m，总高18m， 隔震支座设置于基础顶部。上部结构为全现浇钢筋混凝土 框架结构，楼盖为普通梁板体系，基础采用肋梁式筏板基 础。丙类建筑，设防烈度8度，设计基本加速度0.15g，场 地类别Ⅱ类，地震分组第一组，不考虑近场影响。
781.10
414.10
1195.20
414.10
1609.30
414.10
2023.40
3.上部结构层间位移角 表10.6 上部结构层间位移角
层间位移角
限值
1/5650 1/2752 1/1799 1/1336 1/1207
1/550
10.6.6 隔震层水平位移验算 罕遇地震时，采用隔震支座剪切变形不小于250%时的剪切刚度和等效粘滞阻尼比。
• 根据现行《中小学建筑设计规范》、《混凝土结构设计规 范》、《建筑结构荷载规范》、《建筑抗震设计规范》相 关规定对上部结构进行设计，其结构柱网布置如图10.9所 示，各层的重量及侧移刚度如表10.3所示。
图10.9 框架平面柱网布置图 表10.3 上部结构重量及侧移刚度
层号
重力荷载代表值(KN)
即水平向减震系数满足预期效果。 10.6.5 上部结构计算 1.水平地震作用标准值
非隔震结构水平地震影响系数
0
Tg T1
2max
0.40 0.45
0.9
1.0
0.24
0.216
由式(10.8)
Fek 0Geq 0.37 0.216 25317 .8 2023 .4kN
侧移刚度（KN/mm）
1
6095.78
678
2
6095.78
597
3
6095.78
597
4
5897.86
597
5
5600.45
597
• 10.6.2 初步设计 • 1.是否采用隔震方案 • (1)不隔震时，该建筑物的基本周期为0.45s，小于1.0s。 • (2)该建筑物总高度为18m，层数5层，符合《建筑抗震设计规范》的有关规定。 • (3)建筑场地为Ⅱ类场地，无液化。 • (4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载未超过结构总重力的10%。 • 以上几条均满足规范中关于建筑物采用隔震方案的规定。 • 2.确定隔震层的位置 • 隔震层设在基础顶部，橡胶隔震支座设置在受力较大的位置，其规格、数量和分布根