第九章 隔震及耗能减震

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。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AlbanyCourt，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。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。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：叠层总厚度有效直径第二形状系数自由面积承压面积形状系数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：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T1.0s；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%；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。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25.0212TTgmsTTgmgmeqeqeqeq4.0,55.005.09.07.106.005.012并按下表确定隔震设计特征周期衰减指数阻尼调整系数详ⅳ隔震后结构的基本周期1T■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25.029.0012ggTTTT特征周期非隔震结构的基本周期gTT0gKGTh21■隔震结构基本周期hjjeqjhKKKK按以下规定试验确定及jjK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。ⅲ.水平地震作用■水平地震作用沿高度可采用矩形分布nFFGFEkiEkmax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。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定扭转影响系数按规范确，iiciihcceqschduuuKVuGV355.0min1直径高度三.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dhkcvinhkcvinEEEEEEEEEEE耗能结构传统结构详P2342.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