隔震减震与结构控制

第十一章:隔震减震与结构控制

第十一章:隔震减震与结构控制

11.1概述11.2隔震的原理与方法11.3减震的原理与方法11.4结构主动控制初步

11.1概述

产生传递引起震源

地震波建筑物所在场地结构的地震反应

结构抗震设计思想的演化与发展

地震位移反应地震剪力小大小大地震内力

结构抗震设计思想的演化与发展

地震动作用下结构位移过大,实践上的困难延性结构体系刚性结构体系反应接近地面地震运动一般不发生结构强度破坏导致材料的浪费柔性结构体系减少结构物的刚性避免结构与地面运动发生类共振减轻地震力

结构抗震设计思想的演化与发展

“延性结构体系”基本要求实现延性结构体系设计是工程师所追求的抗震基本目标适当控制结构物的刚度与强度结构构件进入非弹性状态后仍具有较大的延性通过塑性变形消耗地震能量“坏而不倒”结构摸抗震济设计沫思想具的演秆化与兔发展当地五基本困烈度兔地震建筑猪物可能坚进入愿非弹码性破和坏状简态装修酿与内信部设备鸦破坏延性挠结构牺体系详的结解构被动洽抵御害地震跑作用作用导致巨大趴经济盛损失某些骑生命霸线工担程损纯失更冷是难挪以估忧量延线性结汗构体景系的授应用恢也有班了一习定的走局限易性隔震剩、减宏震、溪制振繁技术一、概述震源传播途径结构反应消震隔震被动减震主动减震基底隔震悬挂隔震耗能减震冲击减震吸振减振11矮.1概述从控沿制理泊论的乐观点窜，上盾述方孔法又小分为舒两大凉类减丽震方蛋法：（1）被冒动控区制方愚法。者这种付方法精无外塌部能脂源供剂给，史也称俱无源付控制即技术碧。包艰括隔传震技乔术和购被动碧减震岗技术旗。（2）主麦动控疏制方线法。拖这种敬方法龙有外杂部能逼源供虾给，惹也称洽有源默控制秃技术层。与传浩统的仗消极为抗震膊方法腐相比阳，减缠震方规法优膜点：（1）减泊小地疗震作葬用，汗降低喝结构箩造价检，提向高结粥构抗训震可捷靠度千。隔钞震方始法能概够控将制传愉到结妻构上论的地增震力肃，克俭服确达定荷杆载的贫困难航。（2）减角小结渴构在浪地震食作用槽下的摘变形拴，保骡证非酬结构届构件愁不破钳坏，探减小赚震后升维修饥费用缺，对风现代壤建筑物，非慎结构塔构件柜的造张价占仪总造匹价的80％以星上。（3）隔谜震、飞减震含装置蛋的更庙换或傲维修沟比更截换、蛋维修需结构术构件链方便压、经再济（4）精危密加蛙工设浓备、驰核工舒业设否备等镰结构辣物，历只能奔用隔罩震、求减震北的方镇法满透足严覆格的昂抗震登要求结构棵抗震矮设计颈思想浴的演旗化与君发展隔震：地震六动结构隔离坦装置隔开减小神结构杨振动主要驶方法基底茧隔震悬挂另隔震通过绒某种谷装置党，将揪地震快动与谎结构类隔开男，减油弱或杨改变肚地震案动对点结构律作用驻的强席度或泊方式券，达防到减牺小结保构振纪动的他目的11干.1结构幸抗震迫设计阅思想强的演兰化与厘发展香港嘱汇丰谈银行匙（悬衔挂隔朱震）南加护州大承学医武院（掩隔震屑结构监）11洋.1结构法抗震规设计餐思想失的演瓶化与繁发展减震：地震结构减轻痰结构柄振动耗能幼装置紫或附政加子红结构耗能主要饭方法耗能哭减震冲击俊减震吸振筑减震通过线减弱驶震源任振动摊强度涌达到挨减小赤结构策振动哑的方委法11布.1结构效抗震译设计酱思想时的演授化与老发展主动泰控制（狭约义的惭制震糕技术绪）自动毕控制蚁系统施加守控制旨力地震结构减小够结构访振动11渗.1结构花抗震跟设计正思想数的演锅化与前发展研究衔、探阻索并数部分舰应用歪于工广程实印践的杏时期亦。隔震铺技术实用锻阶段减震制振倾技术11肿.2隔震词原理柜与方陶法11负.2扩.1隔震据原理隔震基底以隔震悬挂毙隔震结构必物地叶面以础上部疼分隔震孕层隔中开限制浊地震营动向轮结构渣物的扫传递固结绝于地批基中剩的基祖础11俯.2隔震桌原理生与方钓法11卖.2跨.1隔震驶原理11锣.2隔震惜原理倒与方麻法基底芳隔震优结构菠设计湿应注幕意:(1牙).在满差足必邀要的梢竖向食承载酬力的壮前提狠下，昆隔震愧装置申的水横平刚铸度应颠尽可能小怕，以戒使结晕构周厨期尽拉可能寇远离帆地震蒸动的邪卓越漠周期野范围(2弯).保证父隔震鸦结构共在强砖风作绵用下誉不致矛有太孝大的事位移誓。通常费要求迹在隔素震结草构系声统底珠部安勺装风议稳定电装置狡或用喂阻尼衬器与僚隔震装底置联院合构担成基及底隔趟震系茄统。11旅.2匆.1隔震厦原理11郑.2隔震福原理洋与方译法11楚.2刻.2隔震楼分析众模型隔震允建筑蒸系统动力具分析页模型单质千点模柿型多质汁点模百型空间颠分析贤模型11恳.2隔震淋原理非与方犁法11久.2卸.2隔震去分析赠模型--单质医点模宝型动力石平衡滑方程:—结构愈的总帐质量育；—隔震供层的驶阻尼耳系数铁和水获平刚攻度；—上部崖简化沙刚体毙相对申于地搏面的百加速速度、捧速度喘与位们移；—地面很加速肾度过低程。上部读结构绢侧移别刚度用远大瘦于隔震丧层的胆水平勇刚度上部捏结构阴近似粒为一个草刚体单质俘点模蓝型11匹.2隔震候原理蜡与方镜法11列.2郑.2隔震正分析备模型—多质俯点模疏型隔震撞层简化等效之粘滞扣阻尼污比计攻算式婶为：水平告刚度者为k阻尼毛系数段为c结构巾层隔震馅支座何数量第i个隔罩震支殿座的荡水平叮动刚晒度第i个隔厉震支控座的丘等视效粘迷滞阻恭尼比。水平半动刚昏度计女算式关为:11迎.2隔震河原理界与方膀法11陡.2宴.2隔震幕分析膏模型隔震统装置隔震举层以金上结肾构的臭水平攻地震斩作用有效裤降级采用漆水平仁向减副震系芦数的卧概念位反映扁这一谋特点层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.25层间告剪力办最大余比值拆与水琴平向贴减震液系数呢的对变应关店系水平壳向减齿震系扎数不土宜低饶于0.买25，且占隔震控结构夜的总币水平棚地震愉作用往不得诞低于所非隔胆震结盯构在6度设幻玉防时丢的总饭水平枪地震钳作用11萍.2隔震舍原理城与方甘法11撒.2决.3常用紫隔震扶装置--橡胶边支座故隔震11挑.2隔震严原理标与方哄法1.橡胶忧支座商隔震—实例南加模州大灶学医恼院（汤隔震弃结构任）橄榄参景医跨院（通抗震何结构）19势94年1月17日，界美国避圣菲殿尔南伤多发庆生洛倾杉矶蝴地震姥，震惧级M=副6.唇7，直介下型担地震基础敌加速兽度0.淡49歌g顶层饶加速线度0.挖21膨g加速估度折煮减系牲数为1.务8底层裕加速幼度0.年82确g，顶层略加速播度2.鼠31题g,加速酿度放献大系览数为2.宿8橡胶浮支座镰隔震律系统烦的更妈优越11备.2隔震顾原理势与方钢法橡胶植支座剑隔震—实例11拦.2隔震晨原理晓与方殖法橡胶央支座抚隔震橡胶赚支座钢板酷叠层弃橡胶隐支座铝芯辆橡胶坦支座石墨况橡胶填支座在天辆然橡问胶中梢加入投石墨遭大幅称度提猛高橡拢胶支旧座的昆阻尼实际两中应勾用还票不多11柿.2隔震盼原理搞与方折法橡胶状支座睬隔震钢板：限制级橡胶瓶片的副横向请变形早使座赵竖向瓦刚度滴较纯纳橡胶辞支座穴大大鲁增加橡胶蚕片：总厚们度越尺小所叉能承抖受的足竖向沫荷载企越大钢板树叠层疼橡胶园支座支座贪内阻慕尼较茶小，帜常需塞配合缘瑞阻尼生器一她起使四用11妥.2隔震赌原理膨与方侦法橡胶耐支座掘隔震叠层汤橡胶当支座谢中间钻疲孔灌脊入铝巨芯提高多支座夏大变扑形时的裳吸能百能力集隔法震器评与阻左尼器羊于一摸身，蕉因而默可以诊独立蒜使用11季.2隔震沫原理皇与方绞法橡胶靠支座农隔震蚊：水平环刚度奶是竖吊向刚冈度的1%左右具有纺显著部的非原线性绩变形禁特征小变搭形，朋刚度暂大，左抗风壁有利大变控形，航橡胶昆剪切赤刚度途下降百，结涝构频厦率降艰低，呢结构吵反应逝减少橡胶荒剪应别变超铃过50糖%以后签，刚秃度又饺逐渐券有所且回升吐，起让到安虏全阀勿的作霞用，稻有利彩于防昂止建送筑的贤过量锐位移11刊.2隔震锯原理踏与方饶法橡胶演支座步隔震：设计蜂的关纠键--合理棒确定他隔震捐支座灾承受慢的应范力我国藏建筑放抗震键设计俘规范烧规定：隔震婶层各沸橡胶沉隔震茧支座病，考妹虑永扭久荷牧载和竹可变钓荷载晶组合萍的竖勒向平悲均压灾应力帅设计钳值不赶应超袍下表昨的规艰定。建筑类别甲类建筑乙类建筑丙类建筑平均压应力（Mpa）101215橡胶目隔震饲支座贿平均胖压应糟力限千值注：1.对需杆验算新倾覆述的结统构，迟平均珠压应拿力设蛙计值序应包凑括水贷平地搂震作测用效萌应；2.对需肃进行务竖向祸地震徒作用种计算延的结狠构，归平均罚压应蝴力设磨计值垃应包帆括竖浓向地震潜作用矩效应巡寿；在罕吨遇地您震作预用下寨，不剖宜出溜现拉淹应力11纱.2隔震喷原理熄与方再法橡胶忘支座葡隔震俊：隔震注支座激对应葬于罕注遇地平震水得平剪涝力的偶水平阻位移砖，应炒符合窝下列校要求肠：罕遇以地震如作用帐下，冈第i个隔俩震支暖座考把虑扭型转的逃水平伪位移第i个隔盐震支掌座的茄水平雀位移征限值鹅；对橡段胶隔恼震支翠座，要不应罩超过嗓该支废座有锋效直裹径的0.泳55倍和币支座充各橡高胶层兼总厚北度3.元0倍二良者的割较小吸值罕遇斧地震蜻下隔杀震层插质心肥处或婚不考亡虑扭葱转的维水平白位移第i个隔某震支辛座的予扭转贫影响梯系数棒，应电取考门虑扭洗转和燥不考卧虑扭锹转时省支限座计虏算位登移的罩比值衰；当赖隔震榜层以零上结侧构的锦质心尚与隔糖震层做刚度井中心族在两枝个主绿轴方点向均钻无偏母心时吧，边胀支座钻的扭痕转影纠响系破数不疫应小裁于1.东1511接.2隔震牢原理姥与方消法2.常用惊隔震备装置--其它槽隔震因装置：滚珠互隔震蓬装置已用燃于墨层西哥钉城内索一座宋五层饭钢筋委混凝绵土框东架结烘构的请学校扒建筑既中，蓄安放智在房翻屋底孩层柱剖脚和中地下月室柱材顶之话间。线为保呆证不览在风盟载下汤产生怀过大祸的水盗平位糟移，皮在地傍下室侮采用钉了交树叉钢膀拉杆后风稳猴定装吧置11泼.2隔震肌原理屑与方如法其它遭隔震绩装置劣：摇事摆式浅隔震健支座是一根种摇熄摆隔眠震支辩座。屿在杯南形基魂础内笑设一吵个上柔下两息端有汪竖孔毫的双序圆筒取摇摆咏体。爪竖孔议内穿浓预应董力钢否丝束低并锚辫固在席基础州和上椅部盖首板上哑，起机到压厦紧摇属摆体牧和提市供复承位力茄的作番用。穿在摇咏摆体兵和基企础壁缩慧之间添填以顿沥青让或散幻玉粒物虑，可淘为振滔动时驶提供若阻尼觉。经爪试验贵证实巾：当疗地面坡加速增度幅僵值达33白0c向m/慢s2时，母被隔汽震房饰屋的造加速植度反愿应被岸降低妻到无锄隔震军反应昌的1/诱3左右坊。我浅国山焦西省即的悬桂空寺创，历幅史上毙经历释多次氏大地绸震而变仍完忙整无手损。屑分析唤认为大是其苦特有摄的支抬撑木悔柱起艇到了丸摇摆浴支座欣隔震喉的作己用山西顾悬空思寺11勺.2隔震挡原理卖与方秤法其它公隔震铃装置炭：不肤倒翁揭式隔勺震伊朗星人设牛计的回不倒吹翁式仔隔震陈房屋换。该涂房屋煎顶面柿半径家显著滔大于积底面珠半径伤，能树起提错供复鸡位力穗的作艰用。11聪.3减震跨原理瞒与方壮法11肺.3恢.1耗能双减震醒原理地震结构减轻暴结构剑振动耗能做构件耗能地震炉时，滚结构矩在任住意时还刻的链能量糕方程绞为：地震毫过程蜡中输蜻入给普结构呢的能斩量附加画耗能吉构件趣的耗彩能结构替主体渠自身盾的耗党能能量享观点赌：篮一定结构唇地震弊反应违的降统低动力代学观铃点：出耗能目装置叮的作爹用，相当霜于结什构的台阻尼去，必使狮结构初地震头反应11瓣.3减震虾原理安与方赏法11榆.3稼.1耗能徒减震测原理风和芦小震耗能界装置较大谜的刚宝度结构减轻拥结构星振动耗能应具绕有结构释的使丛用性昼能保证强烈那地震喜作用耗能祝装置结构减轻衰结构碎振动耗能非弹库性状铁态应率验先进入大量篮消耗偿地震蹄能量有试抹验表隆明，堡耗能栽装置菌可做垄到消左耗地欲震总洞输入顶能量闸的90起%以上镰。11喜.3减震叔原理徒与方关法11渡.3拴.1耗能饿减震型原理驾：耗能摧元件拔附加悦给结合构的文有效嗽阻尼府比可来按下俊式估班算：耗能卖减震胃结构摩的地需震反堵应分轧析非线盘性时夸程反搂应分限析方第法(本书蒜第三漆章所拣述)可以颗利用通常风需要盖耗能画元件捞的试葛验数旺据，朝以确梦立结狼构动毅力方指程中络的阻槐尼矩窃阵耗能僚减震汗结构勾的附甲加有强效阻县尼比所有片耗能缎部件蛛在结介构预厉期位够移下结往复蚊一周此所消械耗的餐能量设置拍耗能敌部件犬的结催构在析预期吼位移水下的斯总应饶变能11冲.3减震推原理麻与方盯法11贱.3单.2耗能沟减震互装置阻尼肠器耗能醉交叉祸支撑耗能识墙11吵.3减震尾原理洽与方够法阻尼许器与速羽度相支关的别粘弹套型阻宝尼器以摩禽擦或并金属愚屈服宴为特恰征的围位移员相关负型阻稳尼器阻尼尿器支撑铜处框架事与剪灿力墙猜的连头接处梁柱擦连接却处上部帜结构性与基塌础连霸接处有相捕对变便形或榴相对位移慌的地聪方安装狠于11扑.3飞.2耗能魂减震筝装置--阻尼降器11株.3减震泡原理醒与方板法粘弹利型阻四尼器最大术长度91巾5m翼m，最悠小长爬度59抱5m旋m，冲沉程32脑0m佛m11偶.3赢.2耗能凳减震羞装置11惰.3减震拣原理旬与方尿法摩擦旬阻尼烫器33臂012芦.52512皇.510陵011畏.3宜.2耗能杠减震泡装置--阻尼药器11赏.3减震钞原理抵与方姓法各种大形状并的软累钢阻卖尼器更（弹界塑性千阻尼询器）11制.3恰.2耗能孟减震私装置--阻尼律器11惕.3减震趴原理叔与方矩法11着.3监.2耗能耽减震扶装置--耗能搭支撑耗能悼交叉盖支撑摩擦勇耗能植支撑耗能兰偏心居支撑耗能巴耦撑屈服狗约束吸支撑11势.3减震略原理抖与方盼法塑性授耗能岂支撑耗能为交叉按支撑支撑各交叉登处通过所钢框便或钢炭环的货塑性杰变形熄消耗例地震婶能量11希.3减震涌原理府与方蛋法摩擦则耗能屠支撑在支诊撑杆玻或节沟点板详上开础长圆都孔11掠.3减震译原理味与方低法耗能掘偏心泄支撑偏心飞支撑描框架11狮.3减震题原理贷与方萍法耗能恳隅撑耦撑醋框架11蚂.3减震绘原理元与方纷法屈曲欲约束类支撑屈曲鄙约束摸支撑勒的基车本部狠件屈曲慕约束笋支撑的轴斑力－尽位移禁关系11茫.3减震丧原理继与方浊法屈曲全约束惭支撑屈曲朽约束送支撑捏的一程些典锋型截粱面形着状11锹.3减震疏原理杯与方统法周边缴耗能厉墙摩擦字耗能印墙11盒.3得.2耗能俯减震续装置--耗能狗墙11隶.3减震档原理闻与方培法11并.3通.3吸振投减震暖原理地震结构减轻泉结构蒜振动附加肃子能量必转移11霞.3减震杆原理勺与方悼法运动愉平衡温方程搬：--刚度--阻尼璃系数--主体岁结构悬质量--附加峰子结篇构质予量、阻尼晴系数爱、刚故度11桐.3蒙.3吸振慢减震洁原理逝：11降.3减震薄原理才与方钻法考虑驼简谐踩地面孔运动葬输入考虑属无阻鄙尼体彼系的醒反应宋特征主结取构振晕幅为伍零系统扶振动柔能量棋集中姿于子光结构以而主躲体结瞎构得猛到了梢保护数学雨推导地震垮动含羞有多限种频论率分名量结构脑系统与也必沾然是哭有阻狐尼系床统子结衬构的请频率盐等于录地面珠运动插输入占频率实际触情况子结贡构频枣率接渴近或闯等于腔主结食构频劈燕率时主结绢构的壤地震昨反应鸽总是可以乒得到恭一定亚程度平的降计低11齿.3辜.3吸振门减震专原理11煎.3减震娘原理蓬与方般法按照滩随机框振动畏原理雅的分渐析结撇果R是主它结构钥的振脉动控吨制频膜率参很数当R<恰1时，蓝表示锁具有汽减震债效果大量爬理论痰分析丑结果宽表明牙：主结贡构的印阻尼粗比越沈小，吸振限装置牧的减阔震作返用越预大质量症比增钳加，顷减震亩作用伤增大11恒.3沃.3吸振魂减震破原理卫：11催.3减震减原理碑与方内法11摔.3塞.4吸减早震装宴置调频笛质量悲阻尼环器（TM添D）通过巡寿弹簧脏连接狂于主谅体结帆构，违可安即装在字高耸程结构渐或高蝇层建勿筑的秩顶部调频风质量辨阻尼趴器是茂包括济质量艇系和跌弹簧第、阻爷尼系粒的小昼型振埋动系婆统11朴.3减震盯原理罪与方极法调谐锤液体炮阻尼饥器（TL辨D）将装饥水的营容器异置于这结构正物上钉，结树构振叔动时钻，水穴的振疏荡也