隔震及耗能減震

第九章隔震及耗能減震主要內(nèi)容●隔震原理及隔震部件●隔震設(shè)計要點●隔震設(shè)計實例●耗能減震原理及耗能減震部件●耗能減震設(shè)計要點教學(xué)要求一.隔震原理及隔震部件1.隔震原理一方面通過延長結(jié)構(gòu)自振周期減小結(jié)構(gòu)的水平地震作用，另一方面通過設(shè)置阻尼器耗散地震能。隔震一般可使結(jié)構(gòu)的水平地震加速度反應(yīng)降低60%左右。非隔震房屋隔震房屋2.隔震部件①關(guān)于疊合橡膠的應(yīng)用研究20世紀(jì)50年代后期，歐洲橋梁支承和建筑物的防震支承開始廣泛采用疊合橡膠，建筑物中最早的例子是1966年修建英國的阿爾貝尼法院AlbanyCourt，其使用目的是為了防止地鐵振動對建筑物的影響。英國Albany民法院而疊合橡膠真正作為實用的隔震結(jié)構(gòu)的思想大致始于1970年初的法國。此后，法國、新西南、美國等國家大致在同一時期，對隔震支承的疊合橡膠進行了大量的性能實驗研究﹙力學(xué)、耐久性、耐火﹚，并于70年代后期開始在實際建筑物中使用。我國的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)90年代后期，并分別在新疆、四川西昌等高烈度區(qū)設(shè)計建造了一批試驗研究性隔震建筑，并于2002年1月1日頒布施行的建筑抗震設(shè)計規(guī)范才增加了隔震和消能減震的內(nèi)容。②疊層橡膠支座部件由橡膠薄片與鋼筋板交互疊合在一起經(jīng)加硫高溫高壓工藝加工而成，特點為水平剛度小，豎向垂直抗壓強度剛度大。疊層橡膠支座豎向剛度遠(yuǎn)大于沒有夾層鋼板的橡膠支座的原因，是因為鋼板對橡膠層橫向變形的約束作用，另外，由于橡膠層與鋼板面緊密結(jié)合，疊層橡膠支座還能承受一定的拉力作用。為了比較不同截面形狀支座鋼板對橡膠層的橫向變形作用大小，定義：由此可知相同的承壓面積，園形截面比矩形截面的形狀系數(shù)高11.3%，且園形截面水平力作用與方向無關(guān)。所以，工程上常常采用園形截面的疊層橡膠支座。二.隔震設(shè)計要點1.適用范圍：①有特殊使用功能要求的建筑；②8、9度區(qū)建筑；③投資方愿意接受其造價的建筑；④多層建筑。2.對建筑的要求①結(jié)構(gòu)體型基本規(guī)則﹙復(fù)雜體型宜作模型試驗﹚；②滿足底部剪力法的適用條件，且基本周期T<1.0s；③場地宜為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，基礎(chǔ)應(yīng)為穩(wěn)定性好的類型；④非地震作用的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總水平力不宜超過結(jié)構(gòu)總重力的10%；3.隔震層的設(shè)置要求①隔震層由隔震支座、阻尼裝置及抗風(fēng)裝置組成，宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)第一層以下部位；②隔震裝置的布置位置宜與上部結(jié)構(gòu)豎向受力構(gòu)件相對應(yīng)，并隔震層剛度中心宜與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心重合；③同一房屋當(dāng)采用多種規(guī)格的隔震支座時，應(yīng)注意充分發(fā)揮每一種支座的承載力和水平變形能力；④同一支承處布置多個隔震支座時，其凈距應(yīng)滿足便于安裝、檢查、更換的要求；⑤抗風(fēng)裝宜對稱、分散地布置在建筑的周邊或周邊附近；⑥疊層橡膠支座的豎向承力能力限值要求詳下表，耐久性和設(shè)計參數(shù)應(yīng)由試驗確定。4.隔震結(jié)構(gòu)抗震計算①計算模型②地震作用計算ⅰ.方法：底部剪力法、時程分析法ⅱ.水平向減震系數(shù)■一般情況的結(jié)構(gòu)用時程分析法分別按隔震與不隔震計算結(jié)構(gòu)各層剪力，然后確定出最大樓層剪力比值，按下表確定水平向減震系數(shù)，且不宜<0.25?！龆鄬悠鲶w結(jié)構(gòu)可按下式確定水平向減震系數(shù)■與砌體結(jié)構(gòu)周期相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)可按下式確定水平向減震系數(shù)多遇地況震驗算冷時，宜舌采用水障平加載摸頻率為汽0.3Hz且隔宇震支稍座剪久切變悄形為報50舒%的御水平租剛度報和等爸效粘栗滯阻琴尼比執(zhí)。罕誼遇地畝震驗購算時欲，直便徑小徹于6助00mm的隔震船支座宜乏采用水兩平加載耳頻率為員0.1Hz且隔震鴉支座剪灑切變形奏為25蛇0%的歡水平剛結(jié)度和等普效粘滯格阻尼比離，直徑憑不小于照600mm的隔震非支座宜粘采用水舟平加載設(shè)頻率為租0.2Hz且隔岸震支符座剪濤切變關(guān)形為搏10絲式0%種的水?dāng)⑵絼倻喍群土P等效練粘滯證阻尼穿比。ⅲ.狼水平地們震作用■水平恥地震作蟻用沿高瓦度可采濟用矩形燃分布上部結(jié)察構(gòu)層數(shù)據(jù)此可搏以突破驗設(shè)防烈生度對層滲數(shù)和高咬度的限溉值■豎搭向地害震作禾用據(jù)規(guī)紫范規(guī)貫定，陣9度偏時和辜8度爺且=0蕩.2懇5時齊，隔蓬震層皺以上徒結(jié)構(gòu)款應(yīng)進育行豎淺向地位震作較用計副算，概8度應(yīng)且≤0.洲5時，款宜進行料豎向地廉震作用言計算。ⅳ.噴抗震驗劈燕算1)呈上部政結(jié)構(gòu)站詳?shù)跔尬濉⒒瘟?)芳隔震彩支座應(yīng)按衣罕遇敢地震因作用尖驗算真，且象應(yīng)考茂慮扭佳轉(zhuǎn)影英響直徑高度三.技隔守震設(shè)的計實因例1.中牽國中國建取筑科學(xué)估研究院這與西昌政建筑設(shè)兼計院合貢作設(shè)計睜的試驗托性隔震膛磚砌體丟建筑。詠西昌地儲震設(shè)防繼烈度9呢度，限納值層數(shù)凡和高度災(zāi)為四層鐮12m，而隔震淋設(shè)計后朵達(dá)到了施與7度室區(qū)的6粥層的高患度。2.日敬本日本隔高技槽術(shù)研穗究和蕩發(fā)展龜中心東南部虧外觀北部鐘外觀地下起層狀伯況地下預(yù)層隔嚇震裝贊置隔震裝鳳置簡圖鋼棒僅式減震護器大約5Hz茨城里縣西南部地震觀嫂測的有槳代表性餃例子地基脅與屋攤項加姓速度迎反應(yīng)箭比較未作隔侮震設(shè)計趟的相傳鄰建欲筑屋惠頂加惡速度閃反應(yīng)四.鉤耗能減武震原理真及耗能逐減震部駕件1.桐耗能姥減震清原理地震過樹程中輸窩入結(jié)構(gòu)吐的