建筑隔震设计2016

2016年1月15日建筑隔隔震震设计计（试讲讲））试讲人：卢德辉博士研究生教材选用用：结构构抗震设设计（第第2版）高高等教育育出版社社1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座与阻尼器类型及性能3、隔震结构分析与设计4、隔震设计的经济性5、隔震技术前景与展望主要内容容重点掌握握熟悉了解了解了解1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座与阻尼器类型及性能3、隔震结构分析与设计4、隔震设计的经济性5、隔震技术前景与展望主要内容容重点掌握握熟悉了解了解了解1.1、隔震概念隔震建筑筑就是在建建筑物的的基础和和上部结结构之间间设置隔隔震装置置（或系系统），，形成隔隔震层，，以达到到阻隔地地震时地地面振动动向上部部结构传传递地震震力（或或振动能能量），，降低结结构在地地震下的的振动反反应的目目的。1.1、隔震概念1.1、隔震概念1.1、隔震概念以柔克刚1.2、隔震原理刚度越大，，周期越长长，地震力力越小！增加阻尼，，阻尼比越越大，地震震力越小！！1.2、隔震原理刚度小了，，地震力虽虽小了，但但位移却变变大了。为了控制结结构位移，，隔震层刚刚度不能太太小！1.2、隔震原理阻尼器提供供一定刚度度，同时还还能耗散地地震能量，，使得地震震结束时，，结构更快快停下来。。铅芯橡胶垫垫铅棒阻尼器器1.3、隔震特性传统房屋地震时激激烈晃动房屋加速度度放大100%250%梁柱裂,内部装饰,设备破坏隔震房屋地震时缓缓慢平动(长周期)房屋加速度度减少100%40%结构弹性(变形集中在在柔软支座座)保护结构和和内部部装饰,设备隔震/不隔震=1/61.3、隔震特性房屋顶层加加速度隔震/不隔震=1/11隔震建筑在地地震中的表表现美国南加加州大学医医院日本西部部邮电通信大大楼房屋顶层加加速度隔震/不隔震=1/121.3、隔震特性房屋顶层加加速度隔震/不隔震=1/4中国隔震建筑在地地震中的表现中国汶川川县第二小小学中国福建建省地震局局隔震楼房屋顶层加加速度隔震/不隔震=1/4.2老住院楼老门诊楼新门诊楼（（隔震）芦山县人民民医院综合合门诊楼概概况2013年4月20日，四川芦芦山县发生生了7级地震，采采用了隔震震设计的芦芦山县人民民医院门诊诊综合楼在在地震中隔隔震效果显显著，没有有发生破坏坏。1.4、隔震建筑工程实例近30年来，美国国、日本、、新西兰和和意大利等等国减隔震震技术研究究与应用迅迅速发展，，其中日本本的技术发发展最快、、应用最为为广泛。1995年阪神地震震后，日本本公共建筑筑大量采用用隔震技术术，目前已已建成5000栋左右。隔震技术在我我国的应用用方兴未艾艾。据不完完全统计，，目前我国已已经建成近3500栋隔震建筑和和近1000栋减震建筑筑，云南、四川、江江苏、新疆及山西西等地震高烈度度区较为集集中。北京通惠家家园目前世界面积最大隔震震建筑群四川凯德风风尚广东省科学学中心广州大学行行政楼1.5、隔震与传统结果对比的优点隔震结构VS传统抗震结结构：1.大地震时安安全:隔震结构地地震反应降降为1/4-1/12,（安全度提提高4-12倍）住户几代人人生命财产产安全!2.双保护对象象:保护结构,也保护室内设备仪仪器,使用功能不不中断3.结构基本保保持弹性:地震时结构构基本保持持弹性,保护非结构构构件4.建筑设计自自由:适用于规则则结构,也适用于非非规则结构构平面不规则则—隔震支座布布置,调整刚度中中心立面不规则则—隔震支座布布置在薄弱弱层,转换层5.结构造价不不高：5%（高烈度区区可节省省投资）1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座与阻尼器类型及性能3、隔震结构分析与设计4、隔震设计的经济性5、隔震技术前景与展望主要内容重点掌握熟悉了解了解了解2.1、隔震支座的类型隔震支座具备的的特性：一一方面要支撑建筑筑的竖向重量（竖向承载力力），另一方面在在水平方向向提供一个个合适的水水平刚度（水平刚度），同时提供一一定的附加加阻尼（阻尼特性）。有时还还需要一定定的复位能能力（复位能力）。2.1、隔震支座的类型目前建筑常采用用的隔震支支座有：叠层橡胶隔震震支座、滑板支座和摩擦摆支座座。叠层橡胶隔隔震支座滑板支座摩擦摆支座座2.1、隔震支座的类型弹性滑板支支座橡胶支座单独使用或或复合隔震应用最广、、最成熟2.1、隔震支座的类型按材料分类：橡胶隔震支支座(RB)：竖向支持持能力，水水平恢复能能力铅芯橡胶隔隔震支座(LRB)：具有竖向向支持能力力，水平恢恢复能力及及阻尼，可可单独使用用。高阻尼橡胶胶隔震支座座(HRB)：具有竖向向支持能力力，水平恢恢复能力及及阻尼，但但阻尼力略略不足，和和其它阻尼尼器配合使使用。2.2、隔震支座的性能橡胶隔震支支座力学性性能和耐久久性能（1）竖向承载载力—极限承载力力(90MPa)（2）竖向抗拉拉能力—拉断试验Pt2Mpa（3）水平剪压压力刚度,阻尼比测定定--剪压试验（4）水平变位位能力—大水平变位位试验（5）相关性能能试验：对对水平刚度度,阻尼比的影影响竖向承载力力,水平变形大大小,水平加荷频频率,温度变化（6）耐久性试试验—长期试验（（要求60年）1.耐疲劳试验验（150）次2.耐徐变试验验（185h）3.耐老化（185h）2.2、隔震支座的性能Tensilebreakingσu≧5MpaTensileyieldingσy≧2.5MPa橡胶胶支支座座受受拉拉试试验验2.2、隔震支座的性能橡胶胶支支座座老老化化情情况况调调查查结结果果2.3、隔震中常用的阻尼器类型黏滞滞阻阻尼尼器器蝶形形钢棒棒阻阻尼尼器器铅阻阻尼尼器器钢棒棒阻阻尼尼器器1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座与阻尼器类型及性能3、隔震结构分析与设计4、隔震设计的经济性5、隔震技术前景与展望主要要内内容容重点点掌掌握握熟悉悉了解解了解解了解解3、隔震结构分析与设计《建筑筑抗抗震震设设计计规规范范》GB500112010《叠层层橡橡胶胶隔隔震震支支座座技技术术规规程程》CECS126:2001《建筑筑结结构构隔震震构构造造详图图》03SG610-13、隔震结构分析与设计隔震支座的选型和布置结构体系计算,对比水平向减震系数计算罕遇地震下隔震层位移验算上部结构设计下部结构设计构造措施隔震震设设计计的的一一般般步步骤骤3、隔震结构分析与设计防震震缝缝与管线线柔柔性性连连接接1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座与阻尼器类型及性能3、隔震结构分析与设计4、隔震设计的经济性5、隔震技术前景与展望主要要内内容容重点点掌掌握握熟悉悉了解解了解解了解解4、隔震设计的经济性35隔震震支支座座造造价价50–100元/M2（3-5%左右右））相应应构构造造10-15元/M2（1-2%左右右））上部部结结构构（（8,9度降降1度））可可省省5-20%（按按不不同同地地区区））（6,7度不不降降度度））可可省省0%总造造价价±5%(对比比房房屋屋装装修修100元-1000元/M2,只佔佔很很少少比比例例)日本本隔隔震震商商品品房房房房屋屋售售价价可可提提高高15-20%(热销销)1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座与阻尼器类型及性能3、隔震结构分析与设计4、隔震设计的经济性5、隔震技术前景与展望主要要内内容容重点点掌掌握握熟悉悉了解解了解解了解解5、隔震技术前景与展望政策策背背景景减隔隔震震技技术术作作为为建建筑筑结结构构减减轻轻地地震震灾灾害害的的新新技技术术，，近近年年来来得得到到不不断断应应用用，，一一些些建建筑筑由由于于使使用用该该类类技技术术，，在在经经历历汶汶川川、、芦芦山山等等地地震震考考验验后后没没有有受受到到损损坏坏，，与与周周围围大大量量房房屋屋倒倒塌塌形形成成鲜鲜明明对对比比，，从从而而保保障障了了人人民民生生命命财财产产安安全全，，产产生生了了良良好好的的社社会会效效益益。。有有鉴鉴于于此此，，建建筑筑减减隔隔震震技技术术具具有有重重大大的的应应用用推推广广价价值值，，中央及地地方各级级政府也也曾先后后发文强强制或推推荐在房房屋建筑筑工程中中推广应应用减隔隔震技术术。5、隔震技术前景与展望2009年，新修订的的《中华华人民共共和国防防震减灾灾法》正正式施行行，其中中第四十十三条强强调：国国家鼓励励、支持持研究开开发和推推广使用用符合抗抗震设防防要求、、经济实实用的新新技术、、新工艺艺、新材材料。5、隔震技术前景与展望云南省，，2011年5、隔震技术前景与展望云南省，，2011年其目标任任务是：：2015年以前，，在我省抗抗震设防防烈度8度和9度设防区区内，凡凡符合适适用条件件的新建建中小学学教学用用房、学学生宿舍舍和医院院必须使用用减隔震震技术；符合适用用条件的的其他建建筑工程程积极鼓鼓励采用用减隔震震技术，，使我省省减隔震震技术研研发能力力及减隔隔震技术术应用有有关产业业初具规规模。2020年以前，，在我省抗抗震设防防烈度8度和9度设防区区内，凡凡符合适适用条件件的中小小学教学学用房和和学生宿宿舍、医医院、通通信、电电力及交交通枢纽纽等重大大工程、、生命线线工程全面推广广使用减隔隔震技术术，使