隔震技术分析 2课件

1、隔震技术分析隔 震 技 术 分 析目 录一、隔震技术简介二、隔震技术原理及应用情况三、隔震技术的安全性和经济性分析四、隔震技术中关键技术建筑隔震橡胶支座分析一、隔震技术简介地震是人类社会无法避免的一种自然现象，地震造成的人员伤亡和经济损失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好工程抗震减灾工作，致力于提高建设工程的抗震设防水平，提高建设工程的抗震能力。基础隔震技术是目前世界地震工程界推广应用较多的成熟的高新技术之一。 基础隔震技术是在建筑上部结构与地基这间设置足够安全的隔震系统，由于隔震层的"隔震"、"吸震"作用，地震时上部结构作近似

2、平动，结构反应急仅相当于不隔震情况下的1/4-1/8（强震观测结果可达1/2-1/16），从而"隔离"了地震，通俗地说：使用隔震技术的房屋经历8级地震的震动仅相当于5.5级地不仅达到了减轻地震对上部结构造成损坏的目的，而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。在诸多隔震系统中，隔震橡胶支座是世界研究和应用的主流，在美国、日本等多震国家广泛应用，在我省的昆明市、思茅、临沧、版纳等市州的部分高层建筑推广应用。由于该技术具有广泛的应用前景，产品优越、质量可靠、技术成熟，1999年云南省建设厅下达了"关于在抗震设防区优先采用我省生产的隔震橡胶支座的通知"文件（云建科

3、1999第667号），并在省建设厅"十五"计划中要求：在高设防烈度区，应用隔震技术的新建建筑要达到总新建建筑的10%。国家标准建筑抗震设计规范GB50011-2001对隔震橡胶支座的应用也作了具体规定。从隔震技术应用于建筑工程的实际效果来看，对于8度及其以上抗震设防区的高于六层建筑，应用隔震技术后，设防烈度可降低2度，从而可以节约投资成本，10000平方米左右的9层建筑仅钢筋就可以节约100多万元的投资；同样按规范设计的建筑，应用隔震技术房屋设防目标高，安全性明显提高；对于政府首脑机关、高层商品房住宅、生命线工程、容易产生次生灾害的重要建设工程，应用隔震技术可以提高建筑安全

4、性；对于设有地下室的建筑，应用隔震技术，其投资/效益比更加提高。二、隔震技术原理及应用情况（一）、隔震结构建筑的减震原理隔震，即隔离地震。隔震结构是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层以隔离地震能量结构。在房屋底部设置由隔震支座和阻尼器等部件组成高度很低的柔性底层，称为隔震层，使基础和上部结构断开，以延长整个体系的自振周期、增大阻尼，减少输入上部结构的地震能量，达到预期防震要求。它的原理是利用隔震器和阻尼器，延长建筑物振动周期及增加阻尼比，消耗地震对建筑物释放的能量，降低地震力对建筑物的袭击。简单来说，就是用隔震器将地震时建筑物的摆动转换成建筑物相对于地面的横向位移，地震能量由隔震器和阻尼器

5、来吸收，这样隔震建筑物就会大大降低扭曲及弯曲，也会明显地降低摇摆程度（减小地震加速度），降低构造及设备的破坏。在隔震建筑设计时，主要需考虑预设地振动周期、烈度、最大位移量和建造物重量等参数隔震器和阻尼器的合理利用，将降低12级地震烈度。与以往的建筑结构抗震设计，采用隔震技术的建筑物具有以下优点：  1、提高地震时结构的安全性；  2、设计自由度增大；  3、防止内部物品的振动移动和翻到；  4、防止非结构构件的破坏；  5、抑制振动的不适感；  6、可以保证机械器具的使用功能；  隔震主要分为：积极隔震（对动力设备采取隔振措

6、施）、消极隔震（对建筑结构采取隔震措施）。无论积极隔震还是消极隔震，采取隔震措施就是在基底和结构之间设置减振器或减振材料。在隔震设计时，要经过计算，进行多方案比较选择最佳方案。不经过计算而直接采取隔震措施，有时会导致隔震效率不高或者不经济。当处理不好时，还可能产生共振，不仅无益还会加大震害。 隔震结构原理模型图 ：为达到明显减震效果，通常基础隔震系统需具备以下四种特性：(1)承载特性：具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量；(2)隔震特性：具有足够的水平初始刚度，在风载和小震作用下，体系能保持 在弹性范围内，满足正常使用的要求，而中强地震时，其水平 刚度较小，结构为柔

7、性隔震结构体系；(3)复位特性：地震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常的使用要求。(4)耗能特性：隔震系统本身具有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，从 而降低上部结构所吸收的地震能量。（二）、隔震方案设计  1、基础隔震  在建筑物或构筑物的基底设置隔震装置。  2、 隔震器  （1）橡胶支座  它是由多层橡胶和钢板相互叠加而成，在施加竖向荷载时，由于橡胶受到钢板的约束，不会产生很大的横向变形，即具有很强的抗压能力；水平方向有很大的变形能力，在地震作用下，橡胶垫可以隔离水平方向的运动分量。（2）铅心橡胶垫 隔震支座是在

8、多层橡胶支座中设置圆柱铅芯，多层橡胶支座承担建筑物重量和水平位移的功能，铅芯在多层橡胶支座剪切变形时，靠塑性变形吸收能量，地震后，铅芯又通过动态恢复与再结晶过程，以及橡胶的剪切拉伸力的作用，建筑物自动恢复原位。由于隔震器和阻尼器融为一体，可大大节约建筑空间，降低成本，同时施工简洁方便，工程质量易于保证。铅芯橡胶支座是在普通橡胶支座的中孔灌入铅芯而成的。灌入铅芯的目的, 一是提高橡胶支座的阻尼, 二是增加橡胶支座的早期刚度, 以便控制风反应和微震（三）、隔震技术在云南省建筑中的应用及发展现状1、云南省隔震结构建筑的地震设防烈度统计目前，隔震技术在震害较严重的云南省的应用已具有相当的规模，且已有一

9、部分工程经历过几次地震的考验，证明了隔震房屋的良好抗震性能。根据调查及相关资料，云南省内进行隔震技术房屋的抗震设防烈度统计。隔震结构在云南省主要应用于地震设防烈度为8及其以上的房屋建筑，特别是抗震设防烈度为9度的房屋建筑。2、隔震结构建筑在云南省的应用情况分析根据收集到的调查资料，得到采用隔震技术的隔震结构在云南省的发展应用情况。近些年特别是1995年以后隔震房屋在云南省发展迅速，隔震结构的优越性正在被更多的人所接受。云南省的隔震房屋所采用的结构形式主要是砖混和框架，其它结构形式所占比例极少。目前隔震房屋的层数多集中在五八层，五层以下及十层以上的隔震房屋不多，设计设备层、地下室及停车场的隔震建

10、筑所占比例也较小。三、隔震技术的安全性和经济性分析（一）、现行技术规范和文件1、国家标准建筑抗震设计规范GB50011-200112 隔震和消能减震设计2、1999年云南省建设厅下达了"关于在抗震设防区优先采用我省生产的隔震橡胶支座的通知"文件（云建科1999第667号），并在省建设厅"十五"计划中要求：在高设防烈度区，应用隔震技术的新建建筑要达到总新建建筑的10%。（二）、隔震技术的安全性隔震结构通过隔震层的集中大变形和所提供的阻尼将地震能量隔离或耗散，地震能量不能向上部结构全部传输，因而，上部结构的地震反应大大减小，振动减轻，结构不产生破坏，人员安全

11、和财产安全均可以得到保证。传统抗震结构与隔震结构在地震时的反应对比。与传统抗震结构相比，隔震结构具有以下优点：1、提高了地震时结构的安全性；2、上部结构设计更加灵活，抗震措施简单明了；3、防止内部物品的振动、移动、翻倒，减少了次生灾害；4、防止非结构构件的损坏；5、抑制了振动时的不舒适感，提高了安全感和居住性；6、可以保持机械、仪表、器具的功能；实际应用中还应注意以下几点：1、目前建筑抗震设计规范在附录L中提出了针对砌体结构的隔震设计的简化计算方法和主要隔震措施。可以参考进行验算。不过若没有可靠的厂家技术支持，还要慎重。2、建筑隔震橡胶支座耐疲劳老化技术分析。3、建筑隔震橡胶支座替换成本昂贵，

12、需整栋楼顶起来，操作难度风险较高。4、根据现有技术，参照前文云南省的隔震房屋所采用的结构形式主要是砖混和框架，其它结构形式所占比例极少。目前隔震房屋的层数多集中在五八层，五层以下及十层以上的隔震房屋不多，设计设备层、地下室及停车场的隔震建筑所占比例也较小。（三）、隔震技术的经济性（详见隔震结构经济分析对比，以长水机场生活配套服务区C1户型和D1北梯户型为例）隔震技术的经济性体现在以下几点：1、减少结构反应、缓慢平动。水平地震加速度减少至1/21/12。2、隔震层以上可降低设防12度。3、虽增强了隔震层，但减少了断面和配筋，实用面积增加；楼层增加、房屋容积率提高；建筑物全寿命造价明显降低。4、震

13、后无需修复，具有明显的社会和经济效益；5、经合理设计，可以降低工程造价。6、提高房屋高科技含量、突出卖点。保障生命、财产和房屋功能安全。 房屋舒适度优异。但不得不考虑以下因素：1、建筑隔震橡胶支座安装成本和对工期影响。2、建筑隔震橡胶支座替换成本昂贵。3、设置隔震层势必增加基础深度和挡土墙。四、隔震技术中关键技术建筑隔震橡胶支座分析（一）、建筑隔震橡胶支座隔震特性建筑隔震橡胶支座不仅具有竖向承载力大、抗拉力大、弹性复位功能强、可万向位移、减震效果明显等性能优势，真正的做到小震不坏，中震不坏或轻度不坏，大震不丧失使用功能。因此在设计中，对传统建筑的高度限制和安全距离等限制条件均可适当放宽，并可在

14、楼层与楼层之间设置隔震装置，适应了高层建筑的减震需要。建筑隔震橡胶支座除了本身的隔震力学性能满足抗震设计及使用要求外，还具备以下优点：一是建筑隔震橡胶支座耐久性好，抗低周期疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均较好，其寿命可达6080年，期间的隔震力学性能不会发生明显变化，也就是说在60年之内不会影响使用，可见，与建筑物具有同等寿命。二是具有足够的安全储备，水平变形250%不会影响使用，另外具有足够竖向承载力保证稳定的支撑建筑物，建筑隔震橡胶支座结构中的隔震层具有稳定的弹性复位功能。隔震技术原理及主要力学性能1、建筑隔震橡胶支座，将上部建筑结构与下部地基结构隔离，由于建筑隔震橡胶

15、支座中的隔震层刚度小，柔性强，当地震发生时隔震层将发挥“隔”的作用，代替上部结构承受地震强烈的位移动力，以此来隔离或耗散地震的能量，避免或减少地震能量向上部结构传输，此时,由于隔震层的作用，延长结构的周期并给予较大的阻尼，使上部建筑结构的反应相当于不隔震情况下的1/41/8，近似平动，从而“隔离”了地震的作用。传统的建筑抗震技术主要特点是“抗”：上部建筑的基础与地基牢固的联结在一起，由于地震作用，引起上部建筑结构一起发生运动，此时上部结构就像电路上的放大器，对地面运动的作用力进行惯性放大作用（一般建筑物可放大25倍 )，所以上部建筑结构要承受比地面还要大的地震作用破坏力，当建筑材料超过极限承载

16、能力后，建筑物就会发生破坏、坍塌等地震灾害现象。（二）、橡胶支座应具备的功能: 1、 具有足够的竖向刚度和竖向承载力, 能够稳定地支承建筑物； 2、 具有足够柔的水平刚度, 保证建筑物的基本周期延长到1.53.0秒左右； 3、 具有相应的大变形能力, 并确保在强震作用下不会出现失稳现象；4、水平刚度受垂直压缩荷载的影响较小； 5、 具有足够的耐久性, 至少大于建筑物的设计基准期；6、橡胶支座拉伸变形 ， 叠层橡胶支座的拉伸试验表明, 在加载前期阶

17、段, 拉伸刚度较压缩刚度略小, 随后很快降得很低, 完全拉断时的应变为300%以上。这样大的应变是受叠层橡胶周围连成一体的保护橡胶层影响。欲使橡胶内部不发生龟裂, 按应力需控制在零点几兆帕内。因此, 设计叠层橡胶支座时不允许出现拉伸状态。 （二）、建筑隔震橡胶支座安装工艺 施工流程（参照某工程实例）（三）、建筑隔震橡胶支座安全性和耐久性分析建筑隔震支座是由多层橡胶和钢板相互叠加而成，在施加竖向荷载时，由于橡胶受到钢板的约束，不会产生很大的横向变形，即具有很强的抗压能力；水平方向有很大的变形能力，在地震作用下，橡胶垫可以隔离水平方向的运动分量。利于建筑隔震支座安全性。橡胶制品在自然状态下易老化