建筑结构的消能减震设计汇编
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。
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解(PPT,40页)
阻尼力（kＮ）
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
20
40
60
80
100
-1
-1.5
-2
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时间（s）
12
8
无阻尼器４层
有阻尼器４层
9
6
无阻尼器４层
有阻尼器４层
幅值
幅值
6
4
3
2
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0
0
3
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15
0
3
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频率(Hz)
频率(Hz)
振动台试验传递函数曲线特征： 12
无阻尼器３层
8 有阻尼器３层
1.5
1
0.5
0 0
-0.5
-1
-1.5
20
40
60
80
时 间 （ s）
上海人工波峰值为50gal 时四层加速度响应比较（控制效果62.1%）
加速度（g）
0.25 0.2
0.15 0.1
0.05 0
-0.05 0 -0.1
-0.15 -0.2
无阻尼器
有阻尼器
20
40
60
80
100
时间（s）
上海人工波峰值为 50gal 时四层位移响应比较（控制效果 78.3%）
1. 确定需要阻尼比ζr
max / T / 0.05 (r 0.05)
Δmax为无控原结构在中震工况下所得的层间位移峰值； ΔT为减震结构的层间位移目标值； ζr 为结构减震所需要的附加阻尼比； 0.05为《2010抗规》中5%阻尼比的地震影响系数；
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。
工程结构抗震与防灾_东南大学_4 第四章建筑结构基础隔震和消能减震设计_1 第1讲建筑结构基础隔震与消能减
4.2
建筑结构消能减震设计
南加州大学医院医院(隔震)
Olive View医院(不隔震)
4隔.2震与非建筑隔结构震消结能减构震设地计 震反应对 比
隔震建筑室内家具完好
非隔震建筑室内家具翻倒
国家精品课程《工程结构抗震与防灾》课件
4.2
建筑结构消能减震设计
一、结构消能减震概述
■ 传统抗震设计方法以概率理论为基础，提出三水准的设防要 求，并通过两个阶段设计来实现 。
东南大学土木工程学院
国家精品课程《工程结构抗震与防灾》课件
4.2
建筑结构消能减震设计
(六)结构消能减震技术的优越性
1. 安全性 消能器在强震中能率先消耗地震能量，迅速衰减结构
的地震反应并保护主体结构和构件免遭破坏。
2. 经济性 消能减震结构是通过“柔性消能”的途径减少结构的
地震反应，因而可以减少剪力墙的设置，减少结构断面和 配筋，并提高结构的抗震性能。
风或可 能施加的其它外力）列向量；
x(t) x (t) x(t) ——分别为结构在外部作用（或荷载）下的加速度、
速度和位移反应列向量；
xg
——是地面的地震加速度反应;
I
——为单位列向量。
结构控制就是通过调整结构的自振频率ω或自振周期T（通
过改变K，M）或增大阻尼C，或施加控制力F(t)，以大大减少
结构在地震（或风）作用下的反应。
东南大学土木工程学院
国家精品课程《工程结构抗震与防灾》课件
4.2
建筑结构消能减震设计
(二)结构消能减震设计的概念
指在房屋结构中设置消能装置，通过其局部变形提供附加 阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期设防要求。
地震时结构的能量转换过程：
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。
建筑结构消能减震设计与案例
建筑结构消能减震设计与案例建筑结构消能减震是指在建筑结构设计中采用一系列的措施和技术，以减轻地震对建筑物的破坏和影响。
下面列举了10个建筑结构消能减震的设计案例：1. 摩天大楼的消能减震设计：摩天大楼在地震中所受到的地震力较大，因此需要采用消能减震技术来减轻地震力对大楼的影响。
例如，可以在大楼的底部设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对大楼的破坏。
2. 桥梁的消能减震设计：桥梁是地震中易受损的结构之一，因此需要采取相应的消能减震措施。
例如，可以在桥梁的支座处设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对桥梁的影响。
3. 地下建筑的消能减震设计：地下建筑在地震中容易受到地震力的影响，因此需要采用消能减震技术来减轻地震力对地下建筑的影响。
例如，可以在地下建筑的结构中设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对地下建筑的破坏。
4. 钢结构建筑的消能减震设计：钢结构建筑具有较好的抗震性能，但在地震中仍然可能受到较大的地震力。
因此，钢结构建筑需要采用消能减震技术来进一步提高其抗震性能。
例如，可以在钢结构建筑的柱子和梁上安装消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对钢结构建筑的破坏。
5. 混凝土结构建筑的消能减震设计：混凝土结构建筑具有较好的抗震性能，但在地震中仍然可能受到一定的地震力。
因此，混凝土结构建筑需要采用消能减震技术来进一步提高其抗震性能。
例如，可以在混凝土结构建筑的柱子和梁上设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对混凝土结构建筑的破坏。
6. 地震防护结构的消能减震设计：地震防护结构是一种专门用于抵御地震力的结构，它采用了多种消能减震技术来提高其抗震性能。
例如，可以在地震防护结构的支撑系统中设置消能减震器，通过减震器的弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对地震防护结构的影响。
7. 防震设备的消能减震设计：防震设备是一种用于减轻地震力对建筑物影响的设备，它通过自身弹性变形来吸收地震能量，从而减轻地震对建筑物的破坏。
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
•
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。
结构隔震消能减震设计
结构隔震消能减震设计结构隔震和消能减震设计是地震工程领域中的重要技术，其目的是通过特殊的结构和材料设计，减少地震对建筑物及其内部设备的破坏。
一、结构隔震设计结构隔震是一种将结构物与土壤或地基隔开的设计方法，通过降低结构物受地震力的传递，减少地震对结构物的影响。
结构隔震设计一般包括以下几个方面：1.隔震系统选择：结构隔震系统通常包括隔震支座、隔震层和支撑系统。
常见的隔震支座有橡胶隔震支座、钢球隔震支座等。
不同类型的隔震支座具有不同的性能和适用范围，需要根据实际情况选择。
2.隔震层布置：隔震层一般位于地面以上，可以用于减震和减少地震波对建筑物的传递。
隔震层的布置要考虑结构的刚度、强度、稳定性等因素，以及地震的频率和能量。
3.支撑系统设计：支撑系统是隔震层与结构之间的连接，要具有良好的刚度和耐力，以保证隔震系统正常工作。
4.结构模型分析：隔震设计需要进行结构模型分析，考虑地震力、地震波特性、结构响应等因素，通过计算分析得出隔震设计的参数和指标。
隔震设计的优点在于能大幅度减少地震对结构物的破坏，提高结构物的抗震性能和安全性。
然而，隔震设计也存在一些挑战，如隔震支座的设计和施工比较复杂，造价较高等问题。
消能减震设计是通过在结构中引入特殊的减震装置，通过消耗、分散地震能量，减小地震对建筑物的影响。
消能减震设计一般包括以下几个方面：1.减震器选择：减震器是消能减震设计的核心装置，根据荷载类型和地震响应要求，可以选择液压减震器、摩擦式减震器、摇摆巨型减震器等减震器。
不同类型的减震器各有优劣，需要根据具体工程的特点和要求选择合适的减震器。
2.减震器布置：减震器的布置是消能减震设计中的关键环节，需要考虑结构的刚度、强度、减振效果等因素，合理地布置减震器，以达到最佳减震效果。
3.减震装置与结构连接：减震装置与结构的连接需要具有适当的刚度和耐力，以保证减震器的正常工作。
连接部位的设计和施工要符合相关的规范和标准，确保结构的安全性。
(高层结构设计)第十章 建筑结构消能减震技术与振动控制技术
建筑结构振动控制技术
结构振动控制技术是指通过在建筑结构上 安装被动消能器、被动吸能器、半主动和 智能控制系统、主动控制系统，消耗、吸 收、转移结构的振动能量，减小结构的振 动，提高结构抗振性能的技术。
速度相关型阻尼器及连接
由粘弹性材料和 约束层组成的速 度相关型阻尼器。
速度相关型阻尼器及连接
速度相关型阻尼器
平板式粘弹 性阻尼器由 粘弹性材料 和约束板组 成，约束板 和粘弹性材 料层均为平 板状。
圆筒式粘弹 性阻尼器由
速度相关型阻尼器
速度相关型阻尼器
位移相关型消能器
金属屈服型阻尼器 形式多样，根据核 心部件采用材料的 不同，大致可分为 钢屈服阻尼器、铅 屈服阻尼器及合金 屈服阻尼器等不同 类型。
(高层结构设计)第十章 建筑结构消能减震技术与振动控制技术
减震\振控制方法
建筑结构消能减震技术
在工程结构中布置消能减震器以耗散地震 输入结构的能量，是减轻工程结构在地震 中的反应，减轻建筑地震破坏的一种新技 术和新方法。
消能减震结构 energy dissipation structure, 在建筑结构中设置消能减震器而形成的结 构体系。消能减震结构包括主体结构、消 能部件和基础。
位移相关型消能器
位移相关型消能器
位移相关型消能器
位移相关型消能器
位移相关型消能器-摩擦阻尼器
摩擦阻尼器 包括：由螺 栓产生摩擦 面上压力的 螺栓装置摩 擦阻尼器； 用圆环等紧 固芯棒的环 形装置摩擦 阻尼器。
消能减震结构体系及设计方法
1. 结构阻尼
的途径结不构同阻：尼在结构不同振动阶段产生
多遇地震下： 的材结料构决处定于。弹性状态，结构阻尼由组成 如：钢钢筋结混构凝2土%结构5%
罕遇地震下：
阻尼是靠结构局部损坏产生 的，例如梁、柱的塑性铰。
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
消能减震结构体系
及设计方法
薛中国彦建涛筑科学研究院
13501034240
名称解释
消能减震,耗能减震,制震
消能减震结构
一二三、、、什消消么能能是器减消有震能哪适减几用震种什结么构样的结构 四五六七、、、、消消消工能能能程减器减介震与震绍的结结试构构验如如研何何究连设接计结构
一、什么是消能减震结构
起引构值阻到起通，尼因地了结过直，此震至构阻至振，发关的尼振动阻生重振消动将尼后要动耗完永在，的反振全远降地作应动停持低震用能止续，结能量下在。。构量去振如，振输动果减。动入过没小反结程有振应构中结动中，结构幅
一端固接 一端铰接
4
工作原理
双杆式
液尼括塞体开体器缸和，有粘主体粘活小滞要滞塞孔、阻包流上活.
双杆式
穿变两，双个粘杆腔滞式体液筒体，状从因液左此体到活粘右塞滞左，阻右或尼移从器动右中时到的腔左活体。塞体杆积贯不
单杆式
主体粘活小要、滞塞孔包活流上. 括塞体开缸和有，
调节贮油腔
贯体腔穿积。单一会杆个发式腔生筒体改状变，液因，体单此因粘杆活此滞式塞需阻左要尼右一器移个中动调的时节构中安装消 能器（阻尼器），人为增加结构 阻尼，消耗地震下结构的振动能
。 量，达到减小结构的振动反应，
实现结构抗震的目的 采用了消能减震技术的结构称
金西大厦结构消能减震设计
83工程管理1、工程概况金西大厦位于海口市龙华区，属于办公性建筑，建筑类别为丙类，结构型式为框架结构，建筑总高度为23.4米，总长度29.2米，总宽度25.4米，长宽比1.15，高宽比0.92，地下二层，地上4层（包括屋顶构架层，地上实际计算结构层6层）。
层高分别为4.16、6.08、6.08、6.08。
柱混凝土强度采用C50~C30，梁板混凝土采用C30。
本工程的消能减震目标为小震作用下附加阻尼器能够提4.5%的附加阻尼比，从而达到减小结构地震响应，减小结构层间位移角的效果。
2、结构设计2.1 结构选型本项目地下二层，地上四层（含屋顶构架及楼梯间屋面六层），为大开间开放式办公建筑，为充分利用商业建筑的层高优势，将办公楼楼层高度定为6.08米，同时为便于办公空间的灵活布置，楼层平面中除外墙和楼电梯间墙以外，未设置其它墙体。
结合此项目建设地点位于高烈度区的实际情况，此类建筑一般的设计思路是采用框架剪力墙结构。
由于该建筑楼梯间和电梯间位置偏置，且层高较高，简单采用框架剪力墙结构势必带来柱截面较大，墙体较厚且位移比和层间位移角难以控制的难题。
经分析比较，决定采取纯框架结构，结合建筑平面，布置适当软钢阻尼器的方式，很好的解决了这个难题。
2.2 消能减震设计消能减震结构是通过在结构（主体结构）中设置的消能装置（阻尼器）来耗散地震输入能量，因此在结构中设置的消能装置相当于在主体结构中增加了附加阻尼。
根据耗能机理的不同，可将阻尼器分为速度相关型和位移相关型两大类。
剪切型软钢阻尼器属于位移相关型阻尼器，主要利用软钢的弹塑性剪切滞回变形来耗散多余的地震能量，实现保护结构主体的目的。
同时，由于阻尼器的设置，增强了小震作用时主体结构的刚度，满足了小震弹性阶段的结构位移要求。
由于采用了屈服应力较低的软钢材料，剪切型软钢阻尼器在很小的位移下即发生屈服，在大位移下可以利用其良好的滞回性能耗散能量，有效提高结构的抗震能金西大厦结构消能减震设计□ 雅克设计有限公司 谭新城摘要关键词地震是一种自然作用，具有突发性强、破坏性大和难以预测的特点。
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解
建筑消能减震设计技术及工程实例讲解引言随着城市化进程的不断加速，大型建筑物数量的增加，地震等自然灾害的发生频率也逐渐增加，建筑消能减震设计技术成为了确保建筑物安全的重要手段之一、本文将介绍建筑消能减震设计的基本原理，并结合实际工程例子进行深入讲解。
一、建筑消能减震设计的基本原理建筑消能减震设计的基本原理是通过在建筑物结构中引入能够消耗地震能量的装置或材料，将地震的能量转化为其他形式的能量进行耗散，从而减小建筑物受震时的振动幅度，提高抗震性能。
下面介绍几种常见的建筑消能减震设计技术。
1.阻尼器阻尼器是利用阻尼材料的阻尼特性将地震能量转化为热能进行耗散的装置。
常见的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等。
摩擦阻尼器一般由钢板和摩擦材料组成，通过调整摩擦力大小来消耗地震能量；液体阻尼器利用流体的粘滞性质来实现阻尼；金属阻尼器则利用金属材料的弹塑性特性来吸收能量。
2.弹簧隔震器弹簧隔震器是一种通过在建筑物与地基之间设置弹簧装置来分离地震能量的装置。
弹簧隔震器具有弹性、耐久、可调性等特点，能够有效减小地震时建筑物受力，并保护建筑物结构的完整性。
3.钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙是一种在建筑物结构中设置的具有一定刚度和强度的墙体结构。
在地震时，剪力墙通过其刚度和强度来分担地震荷载，并通过墙体自身的变形来消耗地震能量。
1.台北101台北101是一座位于台湾台北市的地标性摩天大楼，采用了多种消能减震技术来提高其抗震能力。
其中最重要的是设置在建筑物中心的摩天大楼阻尼器。
该阻尼器由多个油缸和液压缸组成，通过调整油缸内的液体流动来达到阻尼效果。
这种设计大大减小了建筑物在地震时的位移和加速度，提高了其抗震性能。
2.奥克兰海岸大桥奥克兰海岸大桥是新西兰奥克兰地区一座重要的大型桥梁，为了满足地震和风荷载等不同荷载下的安全要求，该桥使用了钢筋混凝土剪力墙技术进行消能减震设计。
剪力墙一般设置在桥墩中间的剪力墙柱上，通过其自身的变形吸收地震能量，并分担地震荷载。
建筑结构的减震设计方法
建筑结构的减震设计方法建筑结构的减震设计是现代建筑领域的一个重要研究方向。
随着人们对建筑安全性和舒适性要求的提高，减震设计已成为建筑师和工程师面临的重要挑战。
本文将介绍几种常见的建筑结构减震设计方法。
1. 弹簧阻尼系统弹簧阻尼系统是一种常用的减震设计方法。
它通过在建筑结构中添加弹簧元件来吸收地震产生的能量。
这种方法的基本原理是在结构与地基之间设置一系列竖向的弹簧，当地震波通过结构时，弹簧会发生变形，从而吸收能量。
弹簧阻尼系统的优点是结构减震效果好、成本较低。
然而，由于弹簧会产生一定的压缩变形，需要定期检查和维护，以确保其正常运行。
2. 液体阻尼器液体阻尼器是另一种有效的建筑结构减震设计方法。
它通过利用液体的黏性和流动性质来吸收地震能量。
液体阻尼器由液体和密封的容器组成，当地震波通过结构时，液体在容器内产生流动，从而起到减震的作用。
液体阻尼器具有易于维护、减震效果可调、适用于不同类型的建筑等优点。
然而，液体阻尼器的设计和施工较为复杂，需要确保液体的稳定性和密封性。
3. 摩擦阻尼器摩擦阻尼器是一种利用摩擦力来吸收地震能量的减震设计方法。
它通过将摩擦材料作为结构的一部分，当地震波通过结构时，摩擦材料产生阻力，从而减小结构的位移。
摩擦阻尼器的优点是结构减震效果好、施工相对简单、适用于不同类型的建筑等。
然而，摩擦阻尼器在长期使用后可能会出现磨损和失效，需要定期检查和更换。
4. 质量调谐方式质量调谐方式是一种基于质量和刚度之间相互影响的减震设计方法。
它通过调整建筑结构的质量分布来控制结构的固有周期，从而降低地震响应。
质量调谐方式的优点是减震效果好、成本相对较低。
然而，质量调谐方式对结构的刚度要求较高，需要在设计和施工过程中精确控制。
综上所述，建筑结构的减震设计是一项复杂而重要的工作。
通过弹簧阻尼系统、液体阻尼器、摩擦阻尼器和质量调谐方式等方法，可以有效降低建筑结构对地震的响应。
未来，随着科学技术的进步，建筑结构减震设计也将迎来新的发展和突破。
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。
建筑工程消能减震设计构造
建筑工程消能减震设计构造
建筑工程消能减震设计构造是指在建筑物设计和施工过程中，采用一系列的技术和构造措施，以减少或消除地震对
建筑物的破坏和影响。
以下是一些常见的建筑工程消能减
震设计构造措施：
1. 建筑物整体结构设计：采用抗震设计原则，如合理选择
结构形式、增加建筑物自重和刚度等，以提高建筑物的整
体抗震能力。
2. 隔震设计：采用隔震技术，将建筑物与地基之间设置隔
震设备，如隔震支座、隔震垫片等，以减小地震波对建筑
物的传递，降低地震对建筑物的破坏。
3. 减震设计：采用减震技术，如减震支撑、减震器等，通
过吸收和消耗地震能量，减少地震对建筑物的冲击力，降
低地震破坏。
4. 塑性设计：在建筑物的结构设计中，通过设置可塑性构
件和可塑性连接，使建筑物在地震作用下发生一定的变形，从而减小地震对建筑物的破坏。
5. 节能设计：在建筑物的设计和施工中，采用节能材料和
节能技术，如保温材料、节能灯具等，以减少建筑物的能耗，降低对环境的影响。
6. 防火设计：在建筑物的设计和施工中，设置防火墙、防
火门等防火设施，以提高建筑物的防火性能，减少火灾对
建筑物的破坏。
7. 安全疏散设计：在建筑物的设计和施工中，设置合理的疏散通道、安全出口等，以保障人员在地震发生时的安全疏散。
需要注意的是，建筑工程消能减震设计构造需要根据具体的建筑物类型、地理环境和地震状况等因素进行综合考虑和设计，以确保建筑物在地震发生时能够有效减震、消能并保证人员安全。
同时，建筑工程消能减震设计构造也需要符合相关的建筑法规和标准要求。
建筑结构设计隔震和消能减震措施解析
108YAN JIUJIAN SHE建筑结构设计隔震和消能减震措施解析Jian zhu jie gou she ji ge zhenhe xiao neng jian zhen cuo shi jie xi张生宁近年来，我国各地区自然灾害频繁发生已经成为了政府及其关注的民生问题，尤其是地震的发生严重的造成人身财产安全以及社会经济安全。
典型的案例唐山大地震和汶川大地震，造成了多大的经济灾害，多少人流离失所，妻离子散。
所以随着这些地震灾害的频发，我国工程建筑方面对抗震功能的重视也提升到了新的高度，现在建筑结构设计对于地震的防范措施越来越规范和严格，目的就是要通过不同的结构进行抗震灾害。
本文针对建筑结构设计中做好对抗震和减震的工作，为了有效的提升建筑物的抗震效果，针对于建筑结构设计中隔震的措施以及消能减震的技术解析，以供参考。
近些年来，地震的发生对我国地区经济以及人民生命财产安全受到了直接的灾害，所以在建筑建设中对于抗震的要求也成了现在建筑施工中重点规划的课题，在建筑设计中合理的规划设计抗震问题，合理的运用抗震原理进行设计规划，尽量减少或者阻止地震对我国人身安全以至于城市建设的威胁。
针对现阶段的统计来看，我国建筑结构设计以隔震和消能减震的措施占据很大的部分并且在逐年增加，所以本文对于建筑结构设计隔震和消能减震措施进行研究和分析。
一、建筑结构隔震减震概述隔震也就是隔离地震，在建筑物的基底或者是某个特定的位置设置隔震装置隔离或者耗散地震能量，用来避免或者减少地震能量向上部结构的传输，减轻结构震动的反应，建筑物只发生轻微的震动和变性从而保障地震来临时对建筑物的伤害，保证人身财产安全。
这种技术被美国地震专家称为“进40年来世界地震工程中最重要的成果之一”。
近年来高层建筑中广泛的应用了隔震技术，尤其是汶川地震之后，隔震技术使用的橡胶材料已经成为了世界研究以及应用的主要思考对象，已经被多数国家广泛应用，我国云南昆明、思茅、临沧等很多城市的高层建筑也都广泛的应用了这种技术及材料。
关于建筑结构减震消能设计的研究
关于建筑结构减震消能设计的研究摘要：建筑结构的消能减震，主要采用的是减震控制的设计思想，并通过对消能减震装置与原结构组成一个新的结构系统；其中原结构和附加的消能减震装置均为这一新结构系统的结构，而这一新结构系统的动力特性和消能能力与原结构相比有较大变化。
因此在消能减震结构中，不同结构构件的功能明确，更有利于提高结构的抗震性能。
关键词：建筑结构；消能减震；设计理念引言：消能减震技术是指在建筑物的抗侧力构件中设置消能部件，通过阻尼器塑性变形吸收和耗散地震能量，降低结构地震反应，达到保护主体结构的目的。
耗能减震装置有很多种，根据耗能依赖性可分为两大类：速度相关型和位移相关型。
速度相关型阻尼器有黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器，位移相关型阻尼器有金属阻尼器、连梁阻尼器和屈曲约束支撑。
一、消能减震技术的理论及其优势分析1、消能减震技术的原理分析消能减震技术是在结构抗侧力构件中设置消能部件，使得建筑物的基础结构同其上部结构分离，通过这些部件增加建筑结构的刚度，从而增强建筑结构的阻尼，降低地震灾害同建筑物的能量，避免地震能量向建筑物上部输入，最终达到保护建筑物安全的目的。
2、消能减震技术的优势分析传统建筑结构设计中通常采用延性结构体系来控制结构物的刚度，通过这种方法来消耗地震的能量，最终起到减震的效果。
这种方法存在一定的局限性，在进入地震的状况下，结构物的承重构件会处于非弹性状态，这种体系难以保障重要的结构物。
消能减震技术与传统的减震系统不同，这种技术能够有效的减轻地震对建筑结构造成的反应，对建筑结构物起到很好的保护作用。
此外，这种技术能够确保建筑施工的安全性，当地面出现剧烈振动时，建筑上部的结构仍然处于正常的弹性工作状态，对于民用建筑的安全以及建筑中某些结构物及设备起到很好的保护作用。
消能减震技术在建筑中的运用还能够降低建筑的施工成本，通过有关统计显示，采用消能减震技术设计的房屋与传统房屋的设计相比较，有利于建筑物造价的降低。
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。
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采用拉格朗日数乘法，引入拉格朗日乘子
函数{λ(t)}，并令哈密顿函数H (z, u, λ)为
H (z,u,λ)= 1 ({z}T [Q]{z} + {u}T [R]{u}) +
2
{λ(t)}T ([ A]{z} + [B]{u} + {D}xg )∫ J [u]源自t 0f[
H
(
z,
u,
λ
)
−
{λ
(t
假设一个高层建筑结构， 装有r个AMD控制系统， 如图所示，在地震作用下， 其振动方程为
[M ]{x} + [C]{x} + [K ]{x} = −[M ]{1}xg + [H ]{u(t)}
控制力位置矩阵
主动控制力向量
结构位移增益矩阵 结构速度增益矩阵 结构加速度增益矩阵 地震加速度 增益矩阵
{u(t)} = [Kb ]{x} + [Cb ]{x} + [Mb ]{x} + {G}xg
{z} = [ A]{z} + [B]{u} + {D}xg
初始条件= {z(0)} {= z0},{z(0)} {z0}
其中
= {z}
= {{xx}},[ A]
[0]
−[
M
]−1[
K
]
[I] −[M ]−1[C]
[B]
= [M []0−1][H ] ,{D}
{0} −{1}
目标函数
建筑结构的消能减震设计
黄炎生 华南理工大学土木工程系
参考文献： 吕西林，复杂高层建筑结构抗震理论与应用，科学出版社 张敏，建筑结构抗震分析与减震控制，西南交通大学出版社
结构控制的实现和任务
结构控制主要通过以下途经实现
控制振动的震源 切断震源的传播途经 避免结构共振 提高结构振动的衰减性 施加与结构运动相反的作用力
)}T
{z}]dt
{ } ( ) T
δ J [u] = − λ t f δ z(t f ) +
{ } ∫tf 0
∂H
∂{z}
+
λ(t)
T
δ
{z}
+
∂H
∂{z}
T
δ
{u}dt
由 δ J [u] = 0 ，得
{λ(t f )} = {0},{λ(t)} = − ∂∂{Hz}, ∂∂{Hu} = 0
闭环控制系统可以实时跟踪结构的动力反应 ，结构主动控制一般采用闭环控制。
基本原理：传感器测出结构动力反应，控制 器根据动力反应按照控制律计算出控制力， 作动器将控制力施加给结构。
一般有主动质量阻尼器（AMD），主动拉 索系统（ATS）、主动挡风板（ADA）、脉 冲发生器（PG）。
主动控制的减震原理
经分析，取
= {λ(t)} [P(t)]{z(t)} + {q(t)} ，求解可得：
① [P(t)]为非负定实对称矩阵，并满足下列 Riccati方程
−[P (t=)] [P (t)][ A] + [ A]T[P(t)] + [Q] −[P(t)][B][R]−1[P(t)]
边界条件 [P(t f )] = 0
用
调谐液体阻尼系统(TLD)
的
振
结构振动控制
其它吸能减震装置 冲击减震
动
主动质量阻尼器(AMD)
控
主动控制 主动拉索/支撑(ATS/ABS)
制
主动驱动系统(ADS)
技
主动变刚度(AVS)
术
半主动控制 主动变阻尼(AVD)
结构内部相互作用控制(AIC)
混合质量阻尼器(HMD) 混合控制
主动基础隔震
结构控制的原理
开环控制的控制器只根据传感器测得传给结 构的外部激励，来调整作动器施加给结构的 控制力，不反映系统输出的结构反应信息。
闭环控制的作动器只根据传感器测得的结 构反应，来调整作动器施加给结构的控制 力，不反映输入结构的外部激励信息
开-闭环控制的作动器同时根据传感器测得 的外部激励信息和结构反应信息，来调整作 动器施加给结构的控制力。
半主动控制以被动控制为主，只是在结构的反应达到 一定的极限时，施加一定的能量，使控制系统切换工 作状态。
结构主动控制
结构主动控制,研究始于上个世纪70年代， 真正进入应用是90年代以后
主动控制系统的构成 三部分 信息采集系统（传感器）、计算
机控制系统（控制器）、主动驱动系统（ 作动器） 按控制器的工作方式又分为：开环控制、 闭环控制、开-闭环控制
被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制 结构控制的任务
在分析振动控制系统力学模型的基础上，根据具体的 情况选择合理的振动控制方案。
根据具体情况所提出的性能要求，计算出控制装置的 最优参数。
基础隔震
金属阻尼器
高
摩擦阻尼器
层
黏弹性阻尼器
建
黏滞阻尼器
筑
被动控制
消能减震 其它耗能减震装置
常
调谐质量阻尼系统(TMD)
([M ] − [H ][Mb ]){x} + ([C] − [H ][Cb ]){x} +([K ] − [H ][Kb ]){x} = −([M ]{1} − [H ][G])xg
最优控制算法
主动控制的传统算法：根据结构的位移、速度 反应状态算出结构的最优控制力，然后施加于 结构，以此控制结构的位移、速度等。
主动控制机构比较复杂，需要外加能源，需要能产生 与建筑物的地震反应同数量级的控制力，需要电力的 保障及快速的控制算法，需要确保能量输入和系统运 转的有效性和稳定性。
被动控制的消能减震方法是将地震输入结构的能量引 向特别设置的机构和元件加以吸收和耗散，以保护主 体结构的安全。
被动控制因其构造简单、造价低、易于维护且无需外 部能源支持等优点，被广泛关注并应用于工程实际。
目前土木工程结构振动的主动控制算法主要有 经典线性最优控制、瞬时最优控制、极点配置
法、独立模态控制、H∞ 状态反馈控制、滑动模
态控制、最优多项式控制等算法。
经典线性最优算法
控制目标：结构相对位移、相对速度。 手段：采用二次型目标函数 求解目标：最优控制力 [M ]{x} + [C]{x} + [K ]{x} = −[M ]{1}xg + [H ]{u(t)} 写成状态方程
( ) J
∫1 tf
20
{z(t)}T [Q]{z(t)} + {u(t)}T [R]{u(t)} dt
[Q]-系统状态向量的权矩阵。为非负定矩阵。 [R]-系统控制力的权矩阵，为正定矩阵。
目标函数的第一项反映结构震动反应的能量， 第二项反映控制力所做的功，因此，问题成为 ：在满足状态方程式的约束条件下，使目标函 数J(t)最小。