建筑工程隔震设计及施工技术图文讲义(图文98页)

1、 主主 要要 内内 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震层二、隔震支座、隔震层三、地震反应观测三、地震反应观测四、隔震设计方法四、隔震设计方法五、工程应用（超高层）和经济性分析五、工程应用（超高层）和经济性分析隔震建筑的定义隔震建筑的定义建筑物和基础之间，设置一种特殊装置把建筑物和地面建筑物和基础之间，设置一种特殊装置把建筑物和地面分开，隔离地震能量向建筑物传递分开，隔离地震能量向建筑物传递，减轻地震灾害。减轻地震灾害。 这就是隔震建筑。这就是隔震建筑。基础基础地震波地震波建建筑筑物物特殊装置特殊装置地面地面隔震房屋隔震房屋这条缝把建筑这条缝把建筑物与地面分开物与地面分开从外表看从外

2、表看 水平隔震缝设置水平隔震缝设置抗震房屋抗震房屋 隔震房屋隔震房屋地地震震变变形形对对比比一般建筑物一般建筑物隔震建筑物隔震建筑物抗震建筑与隔震建筑的区别抗震建筑与隔震建筑的区别地震动地震动 地震动地震动柱柱柱柱梁梁 JSSI公塚正行公塚正行:免震構造資料免震構造資料恢复力特征恢复力特征框架状态框架状态形成塑性铰形成塑性铰“建筑隔震建筑隔震”技术从结构体系到设计思想技术从结构体系到设计思想是对现行抗震技术的发展与突破是对现行抗震技术的发展与突破 基础基础房屋结构房屋结构抗抗震震房房屋屋隔隔震震房房屋屋房屋结构房屋结构基础基础 房屋和基础牢牢地连接房屋和基础牢牢地连接 用隔震层削弱这种连接用隔

3、震层削弱这种连接 抗震思想抗震思想提高房屋自身的抗震能力提高房屋自身的抗震能力 隔离地震能量向房屋输入隔离地震能量向房屋输入 技术措施技术措施强化房屋结构刚度和延性强化房屋结构刚度和延性 滤波滤波 隔震建筑地震反应模拟隔震建筑地震反应模拟隔震建筑隔震建筑缓慢接近刚体平动（长周期）缓慢接近刚体平动（长周期）加速度甚至减小加速度甚至减小 100% 100% 40% 40%上部结构可保持弹性上部结构可保持弹性室内设备、装修等完好室内设备、装修等完好固定固定基础基础隔震隔震支座支座传统房屋传统房屋激烈晃动激烈晃动加速度放大加速度放大 100% 100% 250 250% % ( (中国规范取中国规范取

4、2.25)2.25)梁柱裂梁柱裂, ,内部装饰、设备破坏内部装饰、设备破坏 可降低水平地震作用可降低水平地震作用2626倍：倍：大震时，建筑物不倒塌、甚至不破坏；大震时，建筑物不倒塌、甚至不破坏；室内设备、贵重物品、信息系统不损坏；室内设备、贵重物品、信息系统不损坏；基本不中断人的正常生活与服务。基本不中断人的正常生活与服务。 （地陷、地隆起、竖向地震严重情况除外）（地陷、地隆起、竖向地震严重情况除外） 隔震效果隔震效果不隔震不隔震地地震震了了！加速度放大加速度放大室内破坏室内破坏地面加速度地面加速度 房屋加速度房屋加速度 放大放大振动台地震模拟对比试验振动台地震模拟对比试验Elcen.NS

5、波波 加速度峰值：加速度峰值：270cm/s2隔隔 震震Elcen.NS 波波 加速度峰值：加速度峰值：270cm/s2相同地面加速度相同地面加速度房屋加速度房屋加速度 降低了降低了83%83%加速度减小加速度减小室内安定室内安定主主 要要 内内 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震层二、隔震支座、隔震层三、地震反应观测三、地震反应观测四、隔震设计方法四、隔震设计方法五、工程应用（超高层）和经济性分析五、工程应用（超高层）和经济性分析非隔震结构非隔震结构隔震结构隔震结构阻尼器阻尼器+ +橡胶隔震支座橡胶隔震支座由隔震支座、阻尼器及相连的梁板体由隔震支座、阻尼器及相连的梁板体系、支撑（

6、墩）等组成系、支撑（墩）等组成隔震层组成隔震层组成 隔震建筑物实例隔震建筑物实例 （日本）（日本）隔震建筑物实例隔震建筑物实例橡胶支座橡胶支座 天然橡胶天然橡胶高阻尼橡胶高阻尼橡胶铅芯铅芯+ +天然橡胶天然橡胶U U型减震器型减震器+ +天然橡胶天然橡胶广义的隔震系统还包括摩擦滑移、摩擦摆、广义的隔震系统还包括摩擦滑移、摩擦摆、悬吊系统等，但应用较少悬吊系统等，但应用较少保护胶保护胶铅芯铅芯钢钢- -橡胶复橡胶复合材料体合材料体一层钢板、一层一层钢板、一层橡胶相间叠合橡胶相间叠合隔震支座结构隔震支座结构橡胶层橡胶层数：数：3434厚度：厚度：4.0mm4.0mm钢板层钢板层数：数：3333厚度

7、：厚度：3.1mm3.1mm隔震支座的性能隔震支座的性能 稳定支撑上部结构稳定支撑上部结构隔离地震能量向建筑物的输入隔离地震能量向建筑物的输入叠层橡胶的受力原理叠层橡胶的受力原理橡胶块变形前橡胶块变形前剪力剪力压缩载荷压缩载荷压缩变形大压缩变形大橡胶块压缩剪切变形后橡胶块压缩剪切变形后压缩载荷压缩载荷压缩变形小压缩变形小剪力剪力叠层橡胶变形前叠层橡胶变形前叠层橡胶压缩剪切变形后叠层橡胶压缩剪切变形后直径直径 Dr一一层橡胶的厚度层橡胶的厚度 tr橡胶的层数橡胶的层数 n中间钢板厚度中间钢板厚度rrrrrtDtDD44/2第一次形状系数第一次形状系数第二次形状系数第二次形状系数 中間鋼板内部被覆

8、鉛钢板与橡胶层交替叠层钢板与橡胶层交替叠层隔震装置隔震装置：叠层橡胶叠层橡胶特征特征垂直刚度垂直刚度 水平刚度水平刚度水平变形性能水平变形性能法兰盘法兰盘罩板罩板铅芯铅芯中间钢板中间钢板内层橡胶内层橡胶包覆橡胶包覆橡胶隔震支座压剪试验隔震支座压剪试验隔震支座压剪试验_关松太郎关松太郎隔震支座压剪试验照片照片6.1.4 6.1.4 压缩剪切试验压缩剪切试验 （5005003.75-263.75-26试验体、表面压力试验体、表面压力200kg/cm)200kg/cm)600 隔震支座隔震支座15MPa 400%压剪试验压剪试验 (同济同济大学提供大学提供)叠层橡胶隔离器抗压试验前叠层橡胶隔离器抗压

9、试验前叠层橡胶隔离器抗压试验叠层橡胶隔离器抗压试验 刚刚断裂的试验体刚刚断裂的试验体叠层橡胶隔离器抗压试验叠层橡胶隔离器抗压试验 断裂的瞬间断裂的瞬间叠层橡胶隔离器抗压试验叠层橡胶隔离器抗压试验 试验体的断裂面试验体的断裂面铅芯支座（LRB）600的垂直和水平刚度铅芯支座（铅芯支座（LRBLRB）600600的垂直和的垂直和水平水平刚度刚度mm0.997m100.997002199/22070/3-VVVKLRCRC柱柱 700700700 mm700 mm、高高4000mm4000mm竖向刚度竖向刚度c cK KV V、竖向竖向変形変形c cV V ( (E Ec c=21kN/mm=21k

10、N/mm2 2) )17. 1/kN/m2572500)1052199/(0.85/mm855. 01014. 24000102.144.49/21000/N/mm49. 4/700102199/3-44-223VVcVcVVcVVccVVrVVKKLKhEAL刚刚度度大体大体相相同同 主主 要要 内内 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震层二、隔震支座、隔震层三、地震反应观测三、地震反应观测四、隔震设计方法四、隔震设计方法五、工程应用（超高层）和经济性分析五、工程应用（超高层）和经济性分析邮电中心邮电中心 震后支座震后支座耐震対策_中国研修BRI.ppt / 52 /2004年地震

11、隔震建筑物的地震反应隔震建筑物的地震反应u综合医院竣工年月竣工年月：1997年3月结构类别结构类别：钢筋混凝土层B1层损坏较轻的隔震建筑物损坏较轻的隔震建筑物http:/www.taisin- f 800mm、f f 900mm的天然橡胶系列叠层橡胶支座，的天然橡胶系列叠层橡胶支座，10个个f f 90的钢棒阻尼器和的钢棒阻尼器和40个个f f 180的铅阻尼器，尽可能均匀设置使隔震层的铅阻尼器，尽可能均匀设置使隔震层不产生偏心。根据反应预测分析，阻尼器的屈服力总和设定为建筑物总重不产生偏心。根据反应预测分析，阻尼器的屈服力总和设定为建筑物总重量的量的2.1%，（铅、钢棒的负担比约为，（铅、钢

12、棒的负担比约为1：1），）， 某超高层中间层隔震 (1)用途：住宅层数： 地上36F，塔楼1F高度： 123m结构形式： 地上RC隔震层：3-4F隔震器：LRBx40，RBx11层建筑面积：3,448总建筑面积：51,856竣工日期：2011/01主主 要要 内内 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震层二、隔震支座、隔震层三、地震反应观测三、地震反应观测四、隔震设计方法四、隔震设计方法五、工程应用（超高层）和经济性分析五、工程应用（超高层）和经济性分析1 1 隔震层布置隔震层布置（1）基底隔震）基底隔震 （2）首层隔震）首层隔震 （3）层间隔震）层间隔震国立国际医院隔震结构设计国立国

13、际医院隔震结构设计, ,地上地上1616层，地下层，地下2 2层，层，SRCSRC加加RCRC结构，结构，采用基础隔震，地下一层为隔震层，地采用基础隔震，地下一层为隔震层，地下二层为停车场下二层为停车场荷载情况荷载情况建筑基本情况建筑基本情况经济条件经济条件 隔震性能目标确定隔震性能目标确定根据荷载与结构布局等初步估计隔震支座数量和位置、直径和规格根据荷载与结构布局等初步估计隔震支座数量和位置、直径和规格对砌体结构或对砌体结构或相似的结构可相似的结构可采用简化方法采用简化方法计算剪力比计算剪力比确定减震系数确定减震系数对周期偏长的结构对周期偏长的结构可采用时程分析法可采用时程分析法计算剪力比计

14、算剪力比中国隔震设计流程中国隔震设计流程上部结构设计上部结构设计隔震层设计隔震层设计下部结构基础设计下部结构基础设计根据减震系数根据减震系数来折减上部结来折减上部结构所受地震作构所受地震作用，计算基底用，计算基底剪力；剪力；上部结构的地上部结构的地震作用分布可震作用分布可用矩形代替传用矩形代替传统的倒三角形统的倒三角形验算支座的验算支座的面压是否满面压是否满足规定；足规定；验算罕遇地验算罕遇地震作用下隔震作用下隔震层位移是震层位移是否满足规定否满足规定按罕遇地震作按罕遇地震作用下隔震体系用下隔震体系分析结果，验分析结果，验算隔震层以下算隔震层以下结构结构; ;地基基础抗震地基基础抗震验算仍按原

15、设验算仍按原设防烈度考虑防烈度考虑满足隔震构造要求满足隔震构造要求分步设计分步设计 分步设计方法分步设计方法隔震层上部结构、隔震层、基础和下上部结构、隔震层、基础和下部结构部结构分别进行设计、验算分别进行设计、验算。上部结构上部结构下部结构与基下部结构与基础础（）橡胶受拉后内部有损伤，降低了支座的弹性性能；）橡胶受拉后内部有损伤，降低了支座的弹性性能；（）支座出现拉应力，意味着上部结构存在倾覆危险；）支座出现拉应力，意味着上部结构存在倾覆危险；（）支座在拉伸应力下滞回特性的实物试验尚不充分。）支座在拉伸应力下滞回特性的实物试验尚不充分。2 2 隔震支座一般不允许出现拉应力，主要考虑：隔震支座一

16、般不允许出现拉应力，主要考虑：1.1.隔震层支墩、支柱及相连构件隔震层支墩、支柱及相连构件：罕遇罕遇地震下地震下隔震支座底部的隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩竖向力、水平力和力矩进行进行承承载力载力验算；验算；2.2.隔震层隔震层以下的结构以下的结构（包括地下室和隔震塔楼（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）下的底盘）中直接支承中直接支承隔震层以上结构的相关隔震层以上结构的相关构件：构件：嵌固刚度比和设防地震的抗震承载力嵌固刚度比和设防地震的抗震承载力要要求，求，罕遇地震下抗剪罕遇地震下抗剪承载力验算；地面以上隔承载力验算；地面以上隔震层以下震层以下罕遇罕遇地震地震下层间位移限值下层间位移限值满足

17、要求满足要求 1/100 1/200 1/2501/100 1/200 1/25020012001版：隔震层以下结构（包括地下室）的地震版：隔震层以下结构（包括地下室）的地震作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座底作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行计算。部的竖向力、水平力和力矩进行计算。2） 基础的验算和处理原则隔震建筑地基基础的抗震验算和地隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍应按本地区抗震设防烈度基处理仍应按本地区抗震设防烈度进行，甲、乙类建筑的抗液化措施进行，甲、乙类建筑的抗液化措施应按提高一个液化等级确定，直至应按提高一个液化等级确定，直至全部消除

18、液化沉陷。全部消除液化沉陷。防火措施 耐火包覆 耐火被覆材 （ 酸板） 熱膨張耐火材 （ ） 上部鉄筋 柱 下部鉄筋 柱 積層 耐火包覆材料耐火包覆材料（硅酸钙板）（硅酸钙板）上部钢筋混凝土柱上部钢筋混凝土柱叠层橡胶叠层橡胶下部钢筋混凝土柱下部钢筋混凝土柱热膨胀耐火材料热膨胀耐火材料（FiblockFiblock）缝隙缝隙施工完成电梯配置原则说明 立面原则隔震层往下倒吊，可采用RC或钢构方式配置，并于电梯基坑下方配置滑动支撑倒吊电梯原则上不宜超过3个楼层。若超过3个楼层则需配置可挠式電梯，但成本相对提高甚多。隔震設計隔震設計Q&A機坑隔震層4F3F-IP免震層 FL2F1F倒吊式電梯倒

19、吊式電梯滑動支承滑動支承1FISOF2F中间层隔震 隔震支座的耐火保护中中间层间层隔震隔震（停停车场车场）的耐火保的耐火保护护材料材料隔震建筑物 告示牌地地铁铁入口相入口相邻邻的隔震建筑告示的隔震建筑告示 隔震医院的告示牌隔震医院的告示牌示示主主 要要 内内 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震层二、隔震支座、隔震层三、地震反应观测三、地震反应观测四、隔震设计方法四、隔震设计方法五、工程应用（超高层）和经济性分析五、工程应用（超高层）和经济性分析 摩擦滑移体系 摩擦材料耐久性、可靠性、施工难度大、震后复位问题 橡胶隔震支座体系 研究应用发展迅速，支座国产化，技术成套，逐渐成为应用主流

20、 小规模试点 1993-1994 扩大试点 1995-1996 推广应用 1997-2000 稳步发展 2001-2007 加速发展 2008至今1994年以前 1995199619971998199920002001-0605101520253035404550556065建造年份 建筑面积/万平方米 框架 砖混 总和1997年前6.25%2001-0618.13%19978.73%199818.63%199924.75%200023.51%7度区22.7%8度区56.33%9度区20.28%6度区0.69% 国家标准国家标准建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB500111)第第12章章“隔

21、震与消能隔震与消能” 2001年年 2010年年设计技术标准化设计技术标准化 建工行业标准建工行业标准隔震建筑施工与验收规范隔震建筑施工与验收规范1)第第12章章2011年年9月启动月启动 2012年完成年完成施工验收技术标准化施工验收技术标准化行业标准行业标准建筑隔震橡胶支座建筑隔震橡胶支座 JG118-2000 2000年年产品标准化产品标准化建筑结构隔震构造详图建筑结构隔震构造详图 （03SG610-1） 2003技 术 审 定 人主编单位技术负责人主 编 单 位 负责人设 计 负 责 人 研 建 建筑结构隔震构造详图 国 研 计 学 科 筑 国 中 ： 建 筑 建 ： 国 中 月年 设 准 标 人 华 ：中 和 共 民 目 录 院 究 日 所 究 部 设 03SG610-1检测检验技术标准化检测检验技术标准化北京通惠家园地铁大平台隔震北京通惠家园地铁大平台隔震隔震支座隔震支座层间隔震层间隔震 1111层，地下层，地下3 3层层 框剪