建筑结构减震、隔震设计.ppt

第8章结构隔震及减震设计导入案例北京故宫博物院是明成祖永乐帝从1406年起历时14年建造的一座皇城，城内数百个大小不同的建筑物排列成一个巨大的建筑群。这座现存的中世纪木结构建筑群虽然在地震区内，但受到的地震灾害却很少。为什么呢？在1975年开始的故宫设备配管工程中，从中枢部位地下5-6m处挖掘出略带粘性的物质，检查结果是一层煮过的糯米拌石灰。故宫的主要建筑都建在大理石高台之上，下面有这样一层柔软的糯米层，就能够在一定程度上把建筑物与地震隔离开来，使建筑物免遭震害。8.1概述刚性结构工程结构减震控制是指在工程结构的特定部位，装设某种装置（如隔震垫等），或某种机构（如消能支撑；消能剪力墙；消能节点；消能器等），或某种子结构（如调频质量等），或施加外力（外部能量输入），以改变或调整结构的动力特性或动力作用。工程结构减震控制按技术方法分类：①隔震技术；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①调谐质量阻尼器”TMD（TunedMassDamper）②调谐液体阻尼器”TLD（TunedLiquidDamper）TMD被动控制体系8.2基础隔震设计原理及方法结构隔震体系主要适用于下列工程:(1)地震区的民用建筑，例如住宅、办公室、教学楼、宿舍楼、剧院、旅馆、大商场等。(2)地震区的生命线工程，例如:医院、急救中心、指挥中心、水厂、电厂、粮食加工厂、通信中心、交通枢纽、机场等。(3)地震区的重要建筑结构物，例如:重要历史性建筑、博物馆、重要纪念性建筑物、文物或档案馆、重要图书资料馆、法院、监狱、危险品仓库、有核辐射装置等。(4)内部有重要仪器设备的建筑结构物，例如，计算机中心、精密仪器中心、实验中心、检测中心等。(5)桥梁、架空输水渠、雷达站、天文台等重要结构物。8.2.2常用隔震方法1.橡胶垫隔震夹层橡胶垫是最常见的隔震装置，基本构造如图8.12所示，由薄橡胶片与钢板分层交替叠合，经高温硫化粘结而成。薄钢板可限制橡胶片的横向变形，但对橡胶片的剪切变形影响很小，因此，支座的竖向刚度很大，而水平刚度却很小。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3.滚珠及滚轴隔震用高强合金制成的滚珠或滚轴涂以防锈或润滑涂层后置于上部结构与基础之间，地震作用下，滚珠或滚轴滚动而达到隔震目的。滚珠隔震可以将滚珠做成圆形置于平板或凹板上，也可将滚珠做成椭圆形以形成恢复力；而滚轴隔震通常做成上、下两层彼此垂直的滚轴，以保证能在两个方向上滑动。滚珠或滚轴能把地面运动几乎全部隔开，具有明显的隔震效果8.2.3基础隔震结构设计8.2.3基础隔震结构设计8.2.3基础隔震结构设计8.2.3基础隔震结构设计8.2.4隔震结构构造要求8.3消能减震设计原理及方法8.3.2消能减震方法粘滞阻尼器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。8.4背景知识工程结构减震控制包括隔震、消能减震和各种被动控制、主动控制、混合控制等内容。传统的抗震结构体系是通过“加强结构”的途径来提高结构的抗震能力，但结构减震控制体系则是通过调整结构动力特性的途径，大大减小了结构在地震（或强风）中的振动反应，从而保护结构以及结构内部的设备、仪器、网络和装饰物等不受任何损害。这是一种采用新概念、新机理的新结构体系、新理论和新技术方法。在很多情况下，它更加安全和经济，它为工程结构的地震防护、减振抗风提供了一条崭新的途径，日益引起国内外学术界、工程界的兴趣和重视。目前，这个新领域仍处于不断发展和完善的阶段，随着技术的成熟和现代化社会的发展，工程结构减震控制技术将会越来越广泛地被应用，将取得显著的社会效益和经济效益。本章小结本章主要介绍了基础隔震、消能减震体系的减震机理、工作特性和适用范围，基础隔震设计的水平向减震系数确定方法和构造措施，还介绍了消能减震结构的设计要点和设计步骤。