第九章 隔震及耗能减震

三. 隔震设计实例 1.中国 中国建筑科学研究院与西昌建筑设计院合 作设计的试验性隔震砖砌体建筑。西昌地震设 防烈度9度，限值层数和高度为四层12m，而隔 震设计后达到了与7度区的6层的高度。
2.日本 日本高技术研究和发展中心
东南部外观
北部外观
地下层状况
地下层隔震装置
隔震装置简图
钢棒式减震器
多遇地震验算时，宜采用水平加载频率为0.3Hz且 隔震支座剪切变形为 50% 的水平刚度和等效粘滞阻尼 比。罕遇地震验算时，直径小于600mm的隔震支座宜 采 用 水 平 加 载 频 率 为 0.1Hz 且 隔 震 支 座 剪 切 变 形 为 250% 的 水 平 刚 度 和 等 效 粘 滞 阻 尼 比 ， 直 径 不 小 于 600mm的隔震支座宜采用水平加载频率为0.2Hz且隔震 支座剪切变形为100%的水平刚度和等效粘滞阻尼比。
2 2 Tgm T1 0.25
0.05 eq 0.06 1.7 eq
阻尼调整系数 2 1 衰减指数 0.9
0.05 eq 0.5 5 eq
隔震设计特征周期 Tgm 按下表确定, 并Tgm 0.4s
隔震后结构的基本周期 T1详ⅳ
详P234
2. 耗能减震部件
高性能粘滞阻尼器
五. 耗能减震设计要点 1.耗能部件选型及设置原则 2.耗能减震设计计算分析
第九章 隔震及耗能减震
主要内容
●隔震原理及隔震部件 ●隔震设计要点 ●隔震设计实例 ●耗能减震原理及耗能减震部 件 ●耗能减震设计要点
教学要求ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一. 隔震原理及隔震部件 1. 隔震原理 一方面通过延长结构自振周期减小结构的 水平地震作用，另一方面通过设置阻尼器耗散 地震能。隔震一般可使结构的水平地震加速度 反应降低60%左右。
ⅲ. 水平地震作用 ■水平地震作用沿高度可采用矩形分布
FEk maxG Fi FEk n
上部结构层数
据此可以突 破设防烈度对层 数和高度的限值
■竖向地震作用 据规范规定， 9 度时和 8 度且 =0.25 时，隔震 层以上结构应进行竖向地震作用计算，8度且 ≤0.5时，宜进行竖向地震作用计算。
■与砌体结构周期相当的结构 可按下式确定水平向减震系数

0.9
22 Tg T1 T0 Tg 0.25
T0 非隔震结构的基本周期 Tg 特征周期
■隔震结构基本周期 T1 2 G K h g
eq K j j K h
Kh K j
K j 及 j 按以下规定试验确定
4. 隔震结构抗震计算 ①计算模型
②地震作用计算 ⅰ. 方法：底部剪力法、时程分析法 ⅱ. 水平向减震系数 ■一般情况的结构 用时程分析法分别按隔震与不隔震计算结 构各层剪力，然后确定出最大楼层剪力比值， 按下表确定水平向减震系数，且不宜<0.25。
■多层砌体结构 可按下式确定水平向减震系数

非隔震房屋
隔震房屋
2.隔震部件 ①关于叠合橡胶的应用研究 20 世纪 50 年代后期， 欧洲桥梁支承和建筑物 的防震支承开始广泛采 用叠合橡胶，建筑物中 最早的例子是 1966 年修 建英国的阿尔贝尼法院 Albany Court，其使用目 的是为了防止地铁振动 对建筑物的影响。
英国Albany民法院
ⅳ. 抗震验算 1)上部结构 详第五、六章 2)隔震支座 应按罕遇地震作用验算，且应考虑扭转影响
Vc s 1 eq G u c Vc K h
直径
高度
u i i u c u i min0.55d， 3h
i 扭转影响系数按规范确 定
②叠层橡胶支座部件 由橡胶薄片与钢筋板交互叠合在一起经加 硫高温高压工艺加工而成，特点为水平刚度小， 竖向垂直抗压强度刚度大。叠层橡胶支座竖向 刚度远大于没有夹层钢板的橡胶支座的原因， 是因为钢板对橡胶层横向变形的约束作用，另 外，由于橡胶层与钢板面紧密结合，叠层橡胶 支座还能承受一定的拉力作用。
3. 隔震层的设置要求
①隔震层由隔震支座、阻尼装置及抗风装置组成，宜 设置在结构第一层以下部位； ②隔震装置的布置位置宜与上部结构竖向受力构件相 对应，并隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心 重合； ③同一房屋当采用多种规格的隔震支座时，应注意充 分发挥每一种支座的承载力和水平变形能力； ④同一支承处布置多个隔震支座时，其净距应满足便 于安装、检查、更换的要求； ⑤抗风装宜对称、分散地布置在建筑的周边或周边附 近； ⑥叠层橡胶支座的竖向承力能力限值要求详下表，耐 久性和设计参数应由试验确定。
大约5Hz
茨城县 西南部
地震观测的有代表性例子
地基与屋项加速度反应比较
未作隔震设计的相邻建筑屋顶加速度反应
四. 耗能减震原理及耗能减震部件 1.耗能减震原理 地震过程中输入结构的能量 传统结构 Ein Ev Ec Ek Eh
Ev Ec Ek Eh Ed 耗能结构 Ein
①有特殊使用功能要求的建筑； ②8、9度区建筑； ③投资方愿意接受其造价的建筑； ④多层建筑。
2. 对建筑的要求
①结构体型基本规则﹙复杂体型宜作模型试验﹚； ②满足底部剪力法的适用条件，且基本周期T<1.0s； ③场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，基础应为稳定性好的类型； ④非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜 超过结构总重力的10%；
而叠合橡胶真正作为实用的隔震结构的思 想大致始于 1970 年初的法国。此后，法国、新 西南、美国等国家大致在同一时期，对隔震支 承的叠合橡胶进行了大量的性能实验研究﹙力 学、耐久性、耐火﹚，并于70 年代后期开始在 实际建筑物中使用。 我国的应用研究始于 20 世纪 90 年代后期， 并分别在新疆、四川西昌等高烈度区设计建造 了一批试验研究性隔震建筑，并于 2002年1月1 日颁布施行的建筑抗震设计规范才增加了隔震 和消能减震的内容。
为了比较不同截面形状支座钢板对橡胶层 的横向变形作用大小，定义：
承压面积 形状系数 自由面积 有效直径 第二形状系数 叠层总厚度
由此可知相同的承压面积，园形截面比矩 形截面的形状系数高11.3%，且园形截面水平力 作用与方向无关。所以，工程上常常采用园形 截面的叠层橡胶支座。
二. 隔震设计要点 1. 适用范围：