PPT建筑结构减震控制研究现状与抗震措施

1、现代建筑结构减震控制研究现代建筑结构减震控制研究现状和主要抗震措施现状和主要抗震措施制作者 ：土木09-3班1.1.背景介绍背景介绍 建筑结构设计中是否充建筑结构设计中是否充分考虑抗震不足、是否分考虑抗震不足、是否合理的运用了相关的抗合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命震措施是事关人民生命财产安全的重要问题财产安全的重要问题, ,在我国连续发生四川汶在我国连续发生四川汶川地震、玉树地震等地川地震、玉树地震等地质灾害以后质灾害以后, ,人们开始人们开始更加注重建筑物的抗震更加注重建筑物的抗震设计。设计。 随着土木工程建筑随着土木工程建筑高度的不断增加和高度的不断增加和轻质高强材料的大轻质高强

2、材料的大量使用，高层建筑量使用，高层建筑的刚度日益降低，的刚度日益降低，对地震也越来越敏对地震也越来越敏感。传统的单纯依感。传统的单纯依靠增加结构刚度的靠增加结构刚度的抗震方法显然已经抗震方法显然已经不再适应要求，取不再适应要求，取而代之的是结构减而代之的是结构减震控制措施。震控制措施。2.2.减震控制研究现状减震控制研究现状 土木工程结构减震控制一般包括被动控制、土木工程结构减震控制一般包括被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。主动控制、半主动控制和混合控制。 目前，被动控制已经广泛应用于工程领域，目前，被动控制已经广泛应用于工程领域，而主动和半主动控制还处在理论和实验研而主动和半主动控

3、制还处在理论和实验研究阶段。究阶段。被动控制 被动控制主要是进行基础隔震和耗能减被动控制主要是进行基础隔震和耗能减震。震。 基础隔震是在上部结构和基础之间设置基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层，延长结构侧向振动的基本周水平柔性层，延长结构侧向振动的基本周期，从而减小水平地震地面运动对上部结期，从而减小水平地震地面运动对上部结构的作用。构的作用。 结构耗能减震是在结构中设置非结构构结构耗能减震是在结构中设置非结构构件的耗能元件，结构振动使耗能元件被动件的耗能元件，结构振动使耗能元件被动地往复相对变形或者在耗能元件间产生往地往复相对变形或者在耗能元件间产生往复运动的相对速度，从而耗散结构

4、振动的复运动的相对速度，从而耗散结构振动的能量，减轻结构的动力反应。能量，减轻结构的动力反应。主动控制 主动控制是以现代控制理论为基础，对主动控制是以现代控制理论为基础，对结构反应或环境干扰进行实时跟踪和预测，结构反应或环境干扰进行实时跟踪和预测，在精确的结构模型基础上运算和决策最优在精确的结构模型基础上运算和决策最优控制力，并通过作动器对结构施加控制力控制力，并通过作动器对结构施加控制力以减小或抑制结构的动力反应。以减小或抑制结构的动力反应。 主动控制分开环控制和闭环控制两种，主动控制分开环控制和闭环控制两种，开环控制是直接对结构环境干扰进行量测，开环控制是直接对结构环境干扰进行量测，根据测

5、量数据分析并综合出控制律；而闭根据测量数据分析并综合出控制律；而闭环控制是在结构反应观测基础上实现的主环控制是在结构反应观测基础上实现的主动控制。动控制。半主动控制 半主动控制是应用少量外部能量或不需半主动控制是应用少量外部能量或不需要外部能量要外部能量, ,通过对控制系统中结构参数通过对控制系统中结构参数的实时调整来抑制结构动力反应。它既有的实时调整来抑制结构动力反应。它既有被动控制系统的可靠性又有主动控制系统被动控制系统的可靠性又有主动控制系统的强适应性的强适应性, ,且造价适中且造价适中, ,因而在未来将有因而在未来将有广阔的发展前途。广阔的发展前途。新型研究成果耗能耗能阻尼器阻尼器 铅

6、铅橡胶复合橡胶复合阻尼器阻尼器 组合组合钢板耗能钢板耗能器器 新型新型弹塑性摩擦复合耗能弹塑性摩擦复合耗能器器主动主动控制控制 无无能源主动控制的新型控制能源主动控制的新型控制方方案案3.3.隔振和消能减震措施隔振和消能减震措施 隔震设计指房屋基础、底部或下部结构与上隔震设计指房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求；部结构的水平地震作用，达到

7、预期防震要求； 消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达预期阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达预期防震减震要求。防震减震要求。主要隔震措施 建筑物地基采用特殊材料隔震建筑物地基采用特殊材料隔震 建筑物基础隔震建筑物基础隔震, ,主要是对建筑物的基础部主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理分进行特殊处理, ,削弱地震时的地震波削弱地震时的地震波, ,从而从而减少地震对建筑物的损害。减少地震对建筑物的损害。 曾经曾经有人以糯米为原材料有人以糯米为原材料,

8、,在建筑物的基础在建筑物的基础部分设置垫层部分设置垫层, ,减少地震对建筑物的损害减少地震对建筑物的损害。现现已研究出已研究出以以沥青为原料研究出一种特殊材料沥青为原料研究出一种特殊材料, ,以此设置隔震层效果更好。以此设置隔震层效果更好。 建筑物基础设置隔震装置减震建筑物基础设置隔震装置减震 这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置上部建筑之间设置特殊装置, ,减少地震向上传减少地震向上传递递, ,最高可减少地震对建筑物传递能量的最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3,2/3,但是但是, ,这种措施的缺陷是不适用于高层建筑这种措施的缺陷

9、是不适用于高层建筑, ,因因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期身的自振周期, ,起不到减小地震对建筑物损害起不到减小地震对建筑物损害的目的。的目的。 通常采用的办法有通常采用的办法有: :摩擦滑移隔震、粘弹性摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种隔震等几种, ,设置的装置有橡胶垫、混合隔震设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。装置等。 建筑物层间隔震措施建筑物层间隔震措施 层间隔震这种策略主要适用于旧房改建层间隔震这种策略主要适用于旧房改建, ,在在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装

10、置的办法相比基础部分设置隔震装置的办法相比, ,层间隔震层间隔震的效果非常明显的效果非常明显, ,减震的效果可以达到减震的效果可以达到1/103/101/103/10的范围。的范围。 这种策略主要是依靠设置在建筑结构各层这种策略主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量, ,从而从而减小地震对建筑物的危害减小地震对建筑物的危害, ,设置的装置基本与设置的装置基本与基础隔震的相同。基础隔震的相同。 建筑物结构悬挂隔震建筑物结构悬挂隔震 悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来构悬挂起来, ,也就是我们

11、通常所说的悬挂结也就是我们通常所说的悬挂结构构, ,这样这样, ,当地震来临时当地震来临时, ,地震的能量不会传地震的能量不会传递给悬挂起来的结构递给悬挂起来的结构, ,从而达到减小地震损从而达到减小地震损害的目的。害的目的。 这种隔震方式最常见于大型钢结构这种隔震方式最常见于大型钢结构, ,大型大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系钢结构总是采用钢结构悬挂体系, ,以此隔震。以此隔震。 常用的减震技术 建筑物结构设计中常用的消能减震技术是建筑物结构设计中常用的消能减震技术是借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼, ,消耗地震传递给建筑物结构的能量消耗地震传递给

12、建筑物结构的能量, ,避开建筑避开建筑物因地震而受到损害。物因地震而受到损害。 用于减小地震对建筑物损坏、保护建筑物用于减小地震对建筑物损坏、保护建筑物安全的装置和元件很多安全的装置和元件很多, ,通常都是各式各样的通常都是各式各样的消能器和阻尼器消能器和阻尼器, ,我们习惯上把这些装置分为我们习惯上把这些装置分为滞回型和粘滞型两种。滞回型和粘滞型两种。4.4.研究前景研究前景 减震技术作为一门新兴应用技术，是减震技术作为一门新兴应用技术，是具有十分良好的发展前景的具有十分良好的发展前景的。 同传统的抗震体系比较，隔震与建筑同传统的抗震体系比较，隔震与建筑技术具有安全、有效、适用、可靠、造价技术具有安全、有效、适用、可靠、造价低等优点。特别是在应对突发性的