12 隔震和消能减震设计
12.1 一般规定
12.1.1 本章适用于设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计, 以及设置消能部件吸收与消耗地震能量的房屋消能减震设计。
采用隔震和消能减震设计的建筑结构，应符合本规范第3.8.1条的规定，其抗震设防目标应符合本规范第3.8.2条的规定。
注：1本章隔震设计指在房屋基础、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，减少输入上部结构的水
平地震作用，达到预期防震要求。
2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阻尼,以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期防震减震要求。
【说明】2001版隔震层位置仅限于基础与上部结构之间，本次修订，隔震设计的适用范围有所扩大，考虑国内外已有隔震建筑的隔震层不仅是设置在基础上，而且设置在一层柱顶等下部结构或多塔楼的底盘上。
12.1.2 建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时，除应符合本规范第3.5.1条的规定外，尚应与采用抗震设计的方案进行对比分析。
【说明】本条2001版的条文为强制性条文，考虑到随着技术的发展，隔震和消能减震设计的方案分析不需要特别的论证，本次修订不作为强制性条文，只保留其与3.5.1条关于抗震设计的规定不同的特点——与抗震设计方案进行对比，这是确定隔震设计的水平向减震系数和减震设计的阻尼比所需要的，也能显示出隔震和减震设计比抗震设计在提高结构抗震能力上的优势。
12.1.3 建筑结构采用隔震设计时应符合下列各项要求：
1结构高宽比宜小于4且变形特征接近剪切变形，其最大高度应满足本规范非隔震结构要求；高宽比大于4的结构采用隔震设计时，应进行详细分析，必要时通过试验确定。
2 建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、III类，并应选用稳定性较好的基础类型。
3风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。
4隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼；穿过隔震层的设备配管、配线，应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。
【说明】本次修订，对隔震设计的结构类型拟不作限制，修改2001版规定的基本周期小于1s和采用底部剪力法进行非隔震设计的结构。在隔震设计的方案比较和可行性论证时仍应注意：
1隔震技术对低层和多层建筑比较合适，但不应仅限于基本自振周期在1s内的结构，因为超过1s的结构采用隔震有可能同样有效，国外大量隔震建筑也验证了此点，故取消了2001版结构周期小于1s的限制。
2 根据橡胶隔震支座抗拉屈服强度低的特点，需限制非地震作用的水平荷载，结构的变形特点需符合剪切变形为主且房屋高宽比小于4的要求。对高宽比大的结构，需进行整体倾覆验算，防止支座压屈或出现拉应力超过1MPa。
3国外对隔震工程的许多考察发现：硬土场地较适合于隔震房屋；软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的周期将增大而不是减小其地震反应，墨西哥地震就是一个典型的例子。2001版的要求仍然保留，当
在Ⅳ类场地建造隔震房屋时，应进行专门研究和专项审查。
4隔震层防火措施和穿越隔震层的配管、配线，有与隔震要求相关的专门要求。2008年汶川地震中，位于7~8度区的隔震建筑，上部结构完好，但隔震层的管线受损，故需要特别注意改进。
12.1.4 消能减震设计可用于钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型的房屋。
消能部件应对结构提供足够的附加阻尼，尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。
【说明】本条仅在文字表达上有所改进。
12.1.5 隔震和消能减震设计时，隔震装置和消能部件应符合下列要求：
1隔震装置和消能部件的性能参数应经试验确定。
2 隔震装置在结构的设计使用年限内应达到免维护要求。
3消能部件的设置部位，应采取便于检查和替换的措施。
4设计文件上应注明对隔震装置和消能部件的性能要求，安装前应按规定进行检测，确保性能符合要求。
【说明】本条继续作为强制性条文。与2001版相比，主要变化是：
1.将隔震支座和阻尼器等组合在一起，统称隔震装置。
2.隔震装置的免维修年限，明确为“结构的设计使用年限”，即50年。
3.为了确保隔震和消能减震的效果，隔震装置和消能部件的性能参数应严格检验。其中隔震装置中的隔震支座采用相应产品的国家标准和行业标准进行检验；而尚未有国家标准和行业标准的隔震装置和消能部件中的消能器，应采用本章12.3节规定的方法进行检验。对黏滞流体消能器等可重复利用的消能器，抽检数量适当增多，抽检的消能器可用于主体结构；对金属屈服位移相关型消能器等不可重复利用的消能器，在同一类型中抽检数量不少于2个，抽检合格率为100％，抽检后不能用于主体结构。型式检验和出厂检验应由第三方完成。
12.1.6建筑结构的隔震设计和消能减震设计，尚应符合相关专门标准的规定；也可按抗震性能目标的要求进行性能化设计。
【说明】本条与2001版的规定相比，明确提醒可采用隔震、减震技术进行结构的抗震性能化设计。
12.2 房屋隔震设计要点
12.2.1隔震设计应根据预期的竖向承载力、水平向减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震装置及抗风装置组成结构的隔震层。
隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。
隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定；其竖向地震作用标准值，8度和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%和40%。
【说明】本条继续作为强制性条文。文字略加修改，删去关于抵抗地基微振动的刚度要求，因微振动对隔震
装置的影响可忽略不计。
12.2.2 建筑结构隔震设计的计算分析，应符合下列规定：
1隔震体系的计算简图，应增加由隔震支座及其顶部梁板组成Array的质点；对变形特征为剪切型的结构可采用剪切模型(图12.2.2)；当
隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心不重合时，应计入扭转效
应的影响。隔震层顶部的梁板结构，应作为其上部结构的一部分进
行计算和设计。
2一般情况下，宜采用时程分析法进行计算；输入地震波的反
应谱特性和数量，应符合本规范第5.1.2条的规定，计算结果可取其
平均值；当处于发震断层10km以内时，输入地震波应考虑近场影
响系数，5km以内取1.5，5km以外取1.25。
3砌体结构及基本周期与其相当的结构可按本规范附录L简
化计算。
【说明】图12.2.2是对应于底部剪力法的等效剪切型结构的示意图；其
图12.2.2 隔震结构计算简图他情况，质点j可有多个自由度，隔震装置也有相应的多个自由度。
本次修订，当隔震结构位于发震断裂主断裂带10km以内时，要求各个设防类别的房屋均应计及地震近场效应。
12.2.3 隔震层的橡胶隔震支座应符合下列要求：
1 隔震支座在表12.2.3所列的压应力下的极限水平变位，应大于其有效直径的0.55倍和各橡胶层总厚度3倍二者的较大值。
2在经历相应设计基准期的耐久试验后，隔震支座刚度、阻尼特性变化不超过初期值的±20％；徐变量不超过各橡胶层总厚度的5%。
3 各橡胶隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过表12.2.3的规定。
表12.2.3 橡胶隔震支座压应力限值
注： 1 平均压应力设计值应按恒荷载和活荷载的组合计算；其中，楼面活荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定乘以折减系数；
2 结构倾覆验算时应包括水平地震作用效应组合；对需进行竖向地震作用计算的结构，尚应包括竖向地震作
用效应组合;
3 当橡胶支座的第二形状系数(有效直径与橡胶层总厚度之比)小于5.0时应降低平均压应力限值：小于5不小
于4时降低20%，小于4不小于3时降低40%；
4 外径小于300mm的橡胶支座，丙类建筑的平均压应力限值为10MPa。
【说明】本次修订，考虑到随着橡胶隔震支座的制作工艺越来越成熟，隔震支座的直径越来越大，建议对隔震支座选型时尽量选用大直径的支座，对300mm直径的支座，由于其直径小，稳定性差，故将其设计承载力由12MPa降低到10MPa。
12.2.4隔震层的布置、竖向承载力、侧向刚度和阻尼应符合下列规定：
1 隔震层宜设置在结构的底部或下部，其橡胶隔震支座应设置在受力较大的位置，间距
不宜过大，其规格、数量和分布应根据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定。隔震层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形；其橡胶支座在罕遇地震的水平和竖
向地震同时作用下，拉应力不应大于1MPa。
2隔震层的水平等效刚度和等效黏滞阻尼比可按下列公式计算：
K h＝ΣK j(12.2.4-1)
ζeq＝ΣK jζj／K h(12.2.4-2) 式中 : ζeq——隔震层等效黏滞阻尼比；
K h——隔震层水平等效刚度；
ζj——j隔震支座由试验确定的等效黏滞阻尼比，设置很多的消能器时，应包
括该消能器的相应阻尼比；
K j——j隔震支座(含消能器)由试验确定的水平等效刚度。
3隔震支座由试验确定设计参数时，竖向荷载应保持表12.2.3的压应力限值；对设防烈度地震的验算，应取剪切变形100%的等效刚度和等效黏滞阻尼比；对罕遇地震验算，宜采用剪切变形250%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比，当隔震支座直径较大时可采用剪切变形100%时的等效刚度和等效黏滞阻尼比。
【说明】橡胶支座随着水平剪切变形的增大，其容许竖向承载能力将逐渐减小，为防止隔震支座在大变形的情况下失去承载能力，故要求支座的剪切变形应满足σ≤σcr(1-γ/S2)，式中，γ为水平剪切变形，S2为支座第二形状系数，σ为支座竖向面压，σcr为支座极限抗压强度。同时支座的竖向压应力不大于30MPa，水平变形不大于0.55D和300%的较大值。
规定隔震支座拉应力σt<1MPa理由是：1）广州大学工程抗震研究中心所作的橡胶垫的抗拉试验中，其极限抗拉强度为2.0～2.5MPa；2）美国UBC规范采用的容许抗拉强度为1.5MPa。
本次修订，将2001版隐含加载频率影响的“动刚度”改为“等效刚度”，用语更明确，方便同国际标准《橡胶支座》接轨；之所以去掉有关频率对刚度影响的语句，因相关的产品标准已有明确的规定。
2001版对支座设计参数的要求，对应于本规范非隔震结构“两阶段设计”的要求，采用对应于多遇地震和罕遇地震的参数，本次修订，改为采用设防烈度和罕遇地震的参数。
12.2.5隔震层以上结构的地震作用计算，应符合下列规定：
1对多层结构，水平地震作用沿高度可采用矩形分布；其水平向减震系数为按设防烈度下弹性计算时隔震与非隔震两种情况各层层间剪力的最大比值。对高层建筑结构，尚应按设防烈度下计算隔震与非隔震两种情况各层倾覆力矩的最大比值，并与层间剪力的最大比值相比较，取二者的较大值。
注：水平向减震系数，宜按隔震支座水平剪切应变为100%时求得。
2 水平地震影响系数可依据水平向减震系数比按本地区设防烈度由第5.1.4条确定的取值减少。其折减系数，当隔震支座只采用普通叠层橡胶支座、阻尼装置只采用速度型消能器、不没置抗风装置时，宜取水平向减震系数的1.25倍；其余情况，宜取水平向减震系数的1.4倍。
3 隔震层以上结构的总水平地震作用不得低于非隔震结构在6度设防时的总水平地震作用，并应进行抗震验算；各楼层的水平地震剪力尚应符合本规范第5.2.5 条对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定。
49度时和8度且水平向减震系数不大于0.3时，隔震层以上的结构应按设防烈度进行竖向地震作用的计算。隔震层以上结构竖向地震作用标准值计算时，各楼层可视为质点，并按本规范第5.3节公式(5.3.1-2)计算竖向地震作用标准值沿高度的分布。
【说明】本次修订，拟对水平向减震系数的概念作某些调整：直接将“隔震结构与非隔震结构最大水平剪力的比值”改称为“水平向减震系数”，采用该概念力图使其意义更明确，以方便设计人员理解和操作。（美国、日本等国也同样采用此方法。）
2001版确定隔震后水平地震作用时所考虑的安全系数1.4，对于当时隔震支座的性能是合适的，随着隔震支座产品性能的提高，该系数可适当减少，表12.2.5有所体现。其中，8度(0.30g)和7度(0.15g)减低“半度”对应的加速度折减系数是2/3而不是8、9度的0.75；而且在7度和6度之间没有“半度”的规定，表中偏于安全确定其水平计算烈度。按照《结构设计统一标准》的要求，确定设计用的水平地震作用计算的烈度，需根据概率可靠度分析提供一定的概率保证，例如取5%分位数对应的数据，今后有可能对表12.2.5加以调整，请设计单位多提出意见。
本次修订，计算水平减震系数的隔震支座参数，由多遇地震改为设防烈度地震，即支座的刚度比2001版减少和阻尼加大，计算的隔震的效果更明显，安全上的保证可能有所降低。对8度设防考虑竖向地震的要求有所加严，由“宜”改为“应”。
本次修订，还补充了高层建筑确定水平向减震系数的方法。
12.2.6隔震支座的水平剪力应根据隔震层在罕遇烈度地震下的水平剪力按各隔震支座的水平等效刚度分配；当按扭转耦联计算时，尚应计及隔震层的扭转刚度。
隔震支座对应于罕遇地震水平剪力的水平位移，应符合下列要求：
u i≤[u i] (12.2.6-1)
u i＝βi u c(12.2.6-2) 式中 : u i——罕遇地震作用下，第i个隔震支座考虑扭转的水平位移；
[u i] ——第i个隔震支座的水平位移限值；对橡胶隔震支座，不应超过该支
座有效直径的0.55倍和支座各橡胶总厚度3.0倍二者的较小值；
u c——罕遇地震下隔震层质心处或不考虑扭转的水平位移；
βi——第i个隔震支座的扭转影响系数，应取考虑扭转和不考虑扭转时i
支座计算位移的比值；当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心
在两个主轴方向均无偏心时，边支座的扭转影响系数不应小于1.15。【说明】本条未修改，同2001版12.2.6条。
12.2.7隔震结构的隔震措施，应符合下列规定：
1隔震结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的下列措施：
1)上部结构的周边应设置竖向隔离缝，缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水
平位移值的1.2倍且不小于200mm。对两相邻隔震结构，其缝宽取最大水平位移值之
和，且不小于400mm。
2)上部结构与下部结构之间，应设置完全贯通的水平隔离缝，缝高可取20mm，并用柔
性材料填充；当设置水平隔离缝确有困难时，应设置可靠的水平滑移垫层。
3)穿越隔震层的门廊、楼梯、电梯、车道等部位，应防止可能的碰撞。
2隔震层以上结构的抗震措施，当水平向减震系数大于0.45时不应降低非隔震时的有关要求；水平向减震系数不大于0.45时，可适当降低本规范有关章节对非隔震建筑的要求，但烈度降低不得超过1度, 与抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低。此时，对砌体结构，可按本规范附录L采取抗震构造措施。
注：与抵抗竖向地震作用有关的抗震措施，对钢筋混凝土结构，指墙、柱的轴压比规定；对砌体结构，指外墙尽端墙体的最小尺寸和圈梁的有关规定。
【说明】本次修订的变化如下：
1、文字表达有改动，按水平向减震系数0.45作为降低抗震措施的分界，且最多降低一度的要求，如下表所示：
表12.2.7 隔震层以上结构抗震措施要求与水平向减震系数的对应关系
水平向减震系数
≥0.450.45 >
2、用“注”的形式明确抵抗竖向地震作用的措施。
3、删去2001版关于钢筋混凝土结构的具体规定。
12.2.8隔震层与上部结构的连接，应符合下列规定：
1隔震层顶部应设置梁板式楼盖，且应符合下列要求：
1)隔震支座的相关部位应采用现浇混凝土梁板结构，现浇板厚度不应小于160mm。
2)隔震层顶部梁、板的刚度和承载力，应满足框支梁和转换层楼板的设计要求；楼面大梁
应进行罕遇地震下的承载力验算。
3)隔震支座附近的梁、柱应计算冲切和局部承压，加密箍筋并根据需要配置网状钢筋。
2隔震支座和阻尼装置的连接构造，应符合下列要求：
1)隔震支座和阻尼装置应安装在便于维护人员接近的部位；
2)隔震支座与上部结构、下部结构之间的连接件，应能传递罕遇地震下支座的最大水平剪
力和弯矩；
3)外露的预埋件应有可靠的防锈措施。预埋件的锚固钢筋应与钢板牢固连接，锚固钢筋的
锚固长度宜大于20倍锚固钢筋直径，且不应小于250mm。
【说明】本次修订，删去2001版关于墙体下隔震支座的间距不宜大于2m的规定，因对于大直径的隔震支座偏严。进一步明确隔震层顶部梁板刚度和承载力的设计要求，按转换层的相关要求执行。
12.2.9 隔震层以下的结构和基础应符合下列要求：
1隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。
2隔震层以下的结构、地下室和隔震塔楼下的底盘中直接支承塔楼结构的相关构件，应满足嵌固的刚度比和设防烈度下的抗震承载力要求，并按罕遇地震下进行抗剪承载力验算。隔震塔楼的底盘在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9要求。
3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，直至全部消除液化沉陷。
表12.2.9 隔震塔楼下部底盘结构罕遇地震作用下层间弹塑性位移角限值
【说明】本次修订，增加了首层顶及大底盘上部的塔楼采用隔震设计时对下部结构的要求，并进一步明确抗震承载力和变形验算要求。
12.3 房屋消能减震设计要点
12.3.1 消能减震设计时，应根据多遇地震下的预期减震要求及罕遇地震下的预期结构位移控制要求，设置适当的消能部件。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁或节点等支承构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其它类型。
注：1 速度相关型消能器指黏滞消能器和黏弹性消能器等；
2 位移相关型消能器指金属屈服消能器和摩擦消能器等。
【说明】本条的文字略有修改。
12.3.2 消能部件可根据需要沿结构的两个主轴方向分别设置。消能部件宜设置在变形较大的位置，其数量和分布应通过综合分析合理确定，并有利于提高整个结构的消能减震能力，形成均匀合理的受力体系。
【说明】本条未修改，同2001版12.3.2条。
12.3.3消能减震设计的计算分析，应符合下列规定：
1 当主体结构基本处于弹性工作阶段时，可采用线性分析方法作简化估算，并根据结构的变形特征和高度等，按本规范5.1节的规定分别采用底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。消能减震结构的地震影响系数可根据消能减震结构的总阻尼比按本规范5.1.5条的规定采用。
消能减震结构的自振周期应根据消能减震结构的总刚度确定，总刚度应为结构刚度和消能部件有效刚度的总和。
消能减震结构的总阻尼比应为结构阻尼比和消能部件附加给结构的有效阻尼比的总和；多遇地震和罕遇地震下的总阻尼比应分别计算。
2对主体结构进入弹塑性阶段的情况，应根据主体结构体系特征，采用静力非线性分析方法或非线性时程分析方法。
在非线性分析中，消能减震结构的恢复力模型应包括结构恢复力模型和消能部件的恢复力模型。
3 消能减震结构的层间弹塑性位移角限值，应符合预期的变形控制要求，宜比非消能减震结构适当减小。
【说明】本条的文字表达，略有调整。其中，2001版规定框架结构的层间弹塑性位移角不应大于1/80，本次修订改为符合预期的变形控制要求，宜比不设置消能器的结构适当减小，体现消能减震提高结构抗震能力的优势。
12.3.4 消能部件附加给结构的有效阻尼比和有效刚度，可按下列方法确定：
1 位移相关型消能部件和非线性速度相关型消能部件附加给结构的有效刚度应采用等效线性化方法确定。
2 消能部件附加给结构的有效阻尼比可按下式估算：
)4(s j
cj a W W πξ∑= （12.3.4-1）
式中 :
ξa —— 消能减震结构的附加有效阻尼比；
W cj —— 第j 个消能部件在结构预期层间位移Δu j 下往复循环一周所消耗的能量，Σ表示安装在结构上的所有消能部件消耗的能量之和； W s —— 设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能。
注：当消能部件在结构上分布较均匀，且附加给结构的有效阻尼比小于20%时，消能部件附加给结构的有效阻尼比也可采用强行解耦方法确定。
3 不计及扭转影响时，消能减震结构在水平地震作用下的总应变能，可按下式估算：
W s ＝ (1/2)∑F i u i (12.3.4-2)
式中 :
F i —— 质点i 的水平地震作用标准值； u i —— 质点i 对应于水平地震作用标准值的位移。
4 速度线性相关型消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量，可按下式估算：
W cj ＝(2π2/T 1 ) C j cos 2θj △u j 2 (12.3.4-3)
式中 :
T 1 —— 消能减震结构的基本自振周期； C j —— 第j 个消能器由试验确定的线性阻尼系数；
θj —— 第j 个消能器的消能方向与水平面的夹角；
△u j —— 第j 个消能器两端的相对水平位移。
当消能器的阻尼系数和有效刚度与结构振动周期有关时，可取相应于消能减震结构基本自振周期的值。
5 位移相关型和速度非线性相关型消能器在水平地震作用下往复循环一周所消耗的能量，可按下式估算：
W c j ＝A j (12.3.4-4)
式中 :
A j —— 第j 个消能器的恢复力滞回环在相对水平位移△u j 时的面积。 消能器的有效刚度可取消能器的恢复力滞回环在相对水平位移△u j 时的割线刚度。
6 消能部件附加给结构的有效阻尼比超过30%时，宜按30%计算。
【说明】 本次修订，文字表达略有调整。对于附加阻尼比的最大值，根据5.1节修改后的反应谱设计参数的适用范围，由2001版的20%调整为为30%。
12.3.5 消能部件的设计参数，应符合下列规定：
1 速度线性相关型消能器与斜撑、墙体或梁等支承构件组成消能部件时，支承构件沿消能器消能方向的刚度应满足下式：
K b ≥(6π/T 1)C D (12.3.5-1)
式中 :
K b —— 支承构件沿消能器方向的刚度； C D —— 消能器的由试验确定的相应于结构基本自振周期的线性阻尼系数；
T 1 —— 消能减震结构的基本自振周期。
2 黏弹性消能器的黏弹性材料单层厚度应满足下式：
t ≥Δu /[γ] (12.3.5-2)
式中 :
t —— 黏弹性消能器的黏弹性材料的单层厚度； Δu —— 沿消能器方向的最大可能的位移；
[γ] —— 黏弹性材料允许的最大剪切应变。
3 位移相关型消能器与斜撑、墙体或梁等支承构件组成消能部件时，消能部件的恢复力模型参数宜符合下列要求：
△u py ／△u sy ≤2/3 (12.3.5-3)
式中 : △u py——消能部件在水平方向的屈服位移或起滑位移；
△u sy——设置消能部件的结构层间屈服位移。
4消能器的极限位移应不小于罕遇地震下消能器最大位移的1.2倍；对速度相关型消能器，消能器的极限速度应不小于地震作用下消能器最大速度的1.2倍，且消能器应满足在此极限速度下的承载力要求。
【说明】本次修订，增加了对黏弹性材料单层厚度以及极限位移、极限速度的规定。
12.3.6消能器的性能检验，应符合下列规定：
1 对黏滞流体消能器，由第三方进行出厂检验，其数量为同一工程同一类型同一规格数量的20％，但至少不少于2个，检测合格率为100％，检测后的消能器可用于主体结构；对其他类型消能器，抽检数量为同一类型同一规格数量的3％，当同一类型同一规格的消能器数量较少时，可以在同一类型消能器中抽检总数量的3％，但不应少于2个，检测合格率为100％，检测后的消能器不能用于主体结构。
2对速度相关型消能器，在消能器设计位移和设计速度幅值下，以结构基本频率往复循环30圈后，消能器的主要设计指标误差和衰减量不应超过15％；对位移相关型消能器，在消能器设计位移幅值下往复循环30圈后，消能器的主要设计指标误差和衰减量不应超过15％，且不应有明显的低周疲劳现象。
【说明】本次修订，根据实际工程经验，细化了2001版的检测要求，试验的循环次数，由60圈改为30圈。性能的衰减程度，由10%降低为15%。
12.3.7结构采用消能减震设计时，消能部件的相关部位应符合下列要求：
1 消能器与支承构件的连接，应符合相关构件连接的构造要求.
2 在消能器施加给主结构最大阻尼力作用下，消能器与主结构之间的连接部件应在弹性范围内工作。
3与消能部件相连的结构构件设计时，应计入消能部件传递的附加内力。
【说明】本次修订，将2001版12.3.7条和12.3.8条合并，并进一步明确消能器与主结构连接部件应在弹性范围内工作。
12.3.8 结构采用屈曲约束支撑作为消能部件时，尚应符合下列规定：
1 屈曲约束支撑并应符合下列性能要求：
1)芯材钢材应有明显的屈服台阶，屈服强度不宜大于235kN/mm2，伸长率不应小于25%；
2)钢套管的弹性屈曲承载力应大于屈曲约束支撑极限承载力计算值的1.2倍；
3)屈曲约束支撑应能在2倍设计层间位移角的情况下，限制芯材的局部和整体屈曲。
注: 屈曲约束支撑指由芯材、约束芯材屈曲的套管和位于芯材和套管间的无粘结材料及填充材料组成的一种支撑构件。
2 屈曲约束支撑宜采用人字支撑、单斜杆支撑等形式，不应采用K型或X型。支撑与柱的夹角宜在35~55度之间。
3 屈曲约束支撑在弹性阶段，可按中心支撑设计；其中，支撑相连的横梁可不考虑支撑屈曲引起的竖向不平衡力。此时，屈曲约束支撑轴力设计值应满足下列要求：
N ≤0.9 N ysc／ηy(12.3.8-1)
N ysc=ηy f ay A1(12.3.8-2)
式中N——屈曲约束支撑轴力设计值；
N ysc——芯板的受拉或受压屈服承载力；
A1——约束屈服段的钢材截面面积；
f ay ——芯板钢材的屈服强度标准值；
ηy ——芯板钢材的超强系数，按表12.3.8-1确定；其实测值不应大于表中数值的15%。
4 屈曲约束支撑的连接承载力设计值应满足下式要求：
ysc c N N ω2.1≥ （12.3.8-3）
式中 N c ——承受屈曲约束支撑轴力的连接作用力设计值；
ω——应变强化调整系数，根据表12.3.8-2确定。
5 屈曲约束支撑应按照同一工程中支撑的构造形式、约束屈服段材料和屈服承载力分类进行抽样试验检验，构造形式和约束屈服段材料相同且屈服承载力在50%至150%范围内的屈曲约束支撑划分为同一类别。每种类别抽样比例为2%，且不少于一根。试验时，依次在1/300，1/200，1/150，1/100支撑长度的拉伸和压缩往复各3次变形。试验得到的滞回曲线应稳定、饱满，具有正的增量刚度，且最后一级变形第3次循环的承载力不低于历经最大承载力的85%，历经最大承载力不高于屈曲约束支撑极限承载力计算值的1.1 倍。
【说明】 屈曲约束支撑，作为位移型消能部件，已在国内的一些工程中得到应用。本条提供有关的基本要求：性能参数、结构布置、弹性阶段内力和连接要求；弹塑性阶段按本节的有关要求设计。文字按征求意见结果修改。
屈曲约束支撑的芯板，厚度不应小于50mm, 截面可采用“一”字形、工字形、十字形等。其核心单元分为无约束非屈服段、约束非屈服段和约束屈服段三部分，屈曲约束支撑的轴向承载力由约束屈曲段控制，因此根据该段的截面面积来计算轴向受拉和受压承载力N ysc 。
钢材屈服点越低，延性越好，但芯板不一定要用低屈服点钢材。由于钢材依据于屈服强度的最低值——强度标准值供货，造成钢材的实际屈服强度可能明显高于屈服强度标准值。为了确保屈曲约束支撑框架中屈曲约束支撑首先屈服，并使其他构件基本保持在弹性范围内，设计中宜采用实际屈服强度来验算。由于实际屈服强度有一定的离散性，表12.3.8-1给出了三种钢材的超强系数中间值。
屈曲约束支撑的性能可靠性完全依赖于支撑的构造形式是否合理，并且对设计和制作缺陷十分敏感，难以通过一般性的设计要求来保证。因此，不能将屈曲约束支撑当作一般的钢结构构件来设计制作，必须由专业厂家作为产品来供货，其性能须经过严格的试验验证，其制作应有完善的质量保证体系，并且在实际工程应用时进行抽样试检验。一般要求是：在1/300、1/200、1/100、1/80支撑长度的拉伸和压缩各往复3次以上，滞回曲线基本不变，在使用位移下反复30次后按滞回曲线换算的阻尼比的最大相对误差不超过15%。
支撑布置要求用人字形或单支撑，因K 形支撑在地震作用时会对柱间产生集中力，容易造成柱失稳；X 型支撑不便于屈曲约束支撑的布置。由于屈曲约束支撑的芯板屈服后不失稳，不需要考虑支撑屈曲导致的竖向不平衡力。
屈曲约束支撑在多遇地震下不发生屈曲。考虑到芯板钢材在强烈地震下经过多次拉压屈服以后会发生应变强化，应力会超过屈服强度，应变强化调整系数ω是钢材应力因应变强化可能达到的最大值与实际屈服强度的比值。根据“强节点弱杆件”的抗震设计原则，屈曲约束支撑的连接应在屈曲约束支撑发生应变强化以后仍保持
弹性。屈曲约束支撑因套筒约束的关系，其受压承载力大于受拉承载力，在应变强化系数中将这一因素一并考虑。式(12.3.8-3)中的系数1.2是安全系数。 N ysc即支撑的极限承载力计算值。
12.3.9当消能减震结构的抗震性能明显提高时，主体结构的抗震构造要求可适当降低。降低程度可根据消能减震结构地震影响系数与不设置消能减震装置结构的地震影响系数之比确定，最大降低程度应控制在1度以内。
【说明】本条是新增的。当消能减震的地震影响系数不到非消能减震的50%时，可降低一度；当介于50%~75%之间时，可降低“半度”，但由于结构的抗震构造要求按烈度划分，因此，降低“半度”意味着，部分构造减低一度，部分构造不降低。
隔震和消能减震与常规抗震的对比分析 在实际的建筑行业发展中，為了有效避免地震对建筑以及人民生命财产安全带来的影响，要对相应的隔震、消能减震等情况进行分析，同时与常规的抗震进行有效对比，做好最佳的抗震预防。基于此，文章分别对三种防震方法进行分析，最后结合题目就隔震和消能减震与常规抗震之间进行对比分析，以期人们更好的开展防震工作。 标签：常规抗震；隔震；消能减震 随着经济的快速发展，建筑行业蒸蒸日上，且在国民经济的发展中也越来越重要。以此同时，随着建筑行业的发展，相关的安全预防措施也要予以充分的重视。在实际的生活当中，为了避免地震给人们以及建筑行业带来巨大的经济损失，要对相关的防震举措予以充分重视，如此才能将其更好的应用在实际的工程建筑当中，为人们提供更多的安全保障。 1、常规抗震分析 1.1原理 延性抗震设计主要是利用一些结构部件的塑性变形来对地震能量进行消耗，从而实现一定的抗震作用，该种抗震的能量表达为Ein =ER +ED +ES ，其中ES 是主体结构和承载构件的不变弹性所消耗的能量；Ein 是发生地震时输入的结构能量；ED 是阻尼消耗的能量；ER 地震反应能量。 1.2特点 （1）砌体结构。该种结构相对较脆，实际的抗拉、康佳能力相对较弱，实际地震中的抗震于延性能也不理想。砌体结构在地震中受到破坏的几率相对较大，具体因素主要与窗间承载力不足、施工不当、设计问题以及整体抗剪强度弱等有关。在5.12地震中，由于建筑物的抗震设防性能较差，致使其中的很多砌体结构出现了一定的倒塌。在海地的某些地区，由于实际砌体结构建筑并不具有一定的抗震措施，致使相关建筑出现了不同程度的坍塌。（2）钢结构。钢结构具有延性好、轻质高强以及环境污染小的特点，其缺点主要是很难确保实际施工质量，且有很多的节点。在5.12地震中由于钢结构而造成的危害相对较轻，很多的轻屋房建设由于实际的屋架与屋面之间没有明确的固定，进而使得屋面板出现脱落。 2、隔震与消能减震 2.1隔震 （1）隔震的基本原理。隔震是指隔离地震对实际建筑结构的影响，主要原
第十五讲建筑隔震与消能减震设计规定 一、隔震与消能减震是减轻建 筑结构地震灾害的新技术 地震释放的能量以震动波为载体向地球表面传播。 通常的建筑物因和基础牢牢地连接在一起，地震波携带的能量通过基础传递到上部结构，进入到上部结构的能量被转化为结构的动能和变形能。在此过程中，当结构的总变形能超越了结构自身的某种承受极限时，建筑物便发生损坏甚至倒塌。 1、什么是房屋结构的“隔震设计” 《隔震》，即隔离地震。在建筑物基础与上部结构之间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，减少输入到上部结构的地震能量，降低上部结构的地震反应，达到预期的防震要求。地震时，隔震结构的震动和变形均可只控制在较轻微的水平，从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。表15.1列出了隔震设计和传统设计在设计理念上的区别。 表 15.1 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比 隔震器的作用是支承建筑物重量、调频滤波，阻尼器的作用是消耗地震能量、控制隔震层变形。隔震器的类型很多。目前，在我国比较成熟的是“橡胶隔震支座”。因此，本《规范》所指隔震器系指橡胶隔震支座（规范12.1.1条注1）。在隔震设计中采用其他类型隔震器时，应作专门研究。 2、什么是房屋建筑的“消能减震设计” 在建筑物的抗侧力结构中设置消能部件（由阻尼器、连接支撑等组成），通过阻尼器局部变形提供附加阻尼，吸收与消耗地震能量。这样的房屋建筑设计称“消能减震设计”。 采用消能减震设计时，输入到建筑物的地震能量一部分被阻尼器所消耗，其余部分则转换为结构的动能和变形能。这样，也可以达到降低结构地震反应的目的。阻尼器有粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、金属阻尼器、电流变、磁流变阻尼器等。 3、隔震和消能减震设计的主要优点
建筑结构的隔震、减振和振动控制 发表时间：2016-08-19T16:22:57.960Z 来源：《低碳地产》2015年第19期作者：刘振洪 [导读] 传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏“为建筑防震设计的标准。 刘振洪 海门市轻工建筑安装工程有限责任公司 【摘要】我国属于地震频发的国家之一，唐山大地震、汶川大地震造成了巨大的经济损失和人员伤亡，新建楼房需采用防震性能好的建筑材料和方法，提高建筑结构隔震、减振性能，建筑结构的稳定性很大程度上取决于楼房的隔震、减振能力。文章首先分析了隔震、减振的原理，介绍了相关的技术，并探讨了建筑结构隔震、减振控制应用与趋势，为建筑结构隔震、减振和振动控制提供参考与借鉴。 【关键词】建筑结构；隔震；振动控制；类型；研究 近年来，人们的安全意识逐步增强，对建筑质量的要求越来越高，建筑结构隔震、减振与振动控制应用越来越多，实践中也取得了很大的进步。为了最大最大程度上降低震动给建筑带来的损害，应从材料、结构和地形等多个方面进行分析[1]。文章在对建筑结构隔震、减振原理介绍的基础上，探讨了各种技术应用和发展。 一、建筑结构的隔震、减振原理 传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏“为建筑防震设计的标准。但一般而言，建筑结构主要依靠结构吸收变形，来消减地震造成破坏的力量。根据设防标准设计建筑结构，对于中小型地震，可通过变形设计抵消地震破坏力量，此方法具有可行性，而遇到大地震，则无法确保建筑结构的安全。这也是专家工程师研究新结构设计的根本原因所在。 （一）隔震原理 建筑结构防震系统通常是在隔震层设计的，其将建筑结构分为下部结构、隔震层和上部结构3部分。此种结构设计可降低地震破坏力，将下部结构力量传到隔震层，并经隔震层后的抗震装备，消耗和吸收掉大部分的破坏能量，并将另外一小部分能量转移至上部结构[2]。在设计建筑结构中隔层时，需对上部结构做出一定改变，以应对可能由地震而引起的一系列反应，确保建筑上部结构遭遇强烈地震时处于弹性状态，不至于被破坏。 （二）减振原理 耗能减震结构是指建筑结构抗侧力装置，经过有效耗能部件设置进一步实现减振。在建筑结构遭受地震侵袭时，耗能装置与部件可产生弹塑性，通过产生变形来吸收、消耗地震所带来的巨大能量波，使其不能造成巨大的破坏，从而达到有效控震、减振的目标[3]。减振原理与隔震原理恰好相反，也是抗震技术的重大突破之一。 在建筑结构中，隔震、减振技术主要应用于被动减震，属于消能构件减震体系。这一结构体系非承重构件属于消能装置结构减震体系，一般包括摩擦耗能支撑、耗能较差支撑、消能支撑，以及耗能偏心支撑、耗能隔撑等。消能剪力墙包括竖缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙和横缝消能剪力墙。在遭遇较强地震时，建筑结构部位会发生较大宾星，此部位的阻尼器可发挥重要的消能作用。 主动控制减震体系是指利用外部能源，兼有主动控制和被动控制两种优点。其中，主动控制效果，是通过较小的电能来调节和改变结构性能，减少地震破坏，适用于改善工程结构的抗震设防。混合控制是被动控制与主动控制相结合的一种控制形式，采用复合控制方法所以称之为复合控制，一般常用的形式是HMS。三种控制方式在使用中，均需实时观测结构反应，实时分析与反馈控制，由于系统结构负责，因此在推广应用上收到了诸多现实，而增加了结构阻尼、防止共振的被动控制技术，在工程中得到了广泛应用。 二、建筑结构振动控制技术分析 传统建筑结构抗震设计中，通常利用结构自身消耗吸收地震的巨大能量波，以实现降低地震破坏的目的。在遭遇中小地震时，此种设计可起到良好的作用，但事实上此种设计是一种消极抵抗地震的设计。因此，积极应对地震的方法需加大研究，通过应用结构振动的控制技术来达到有效抗震的目的。目前，建筑结构振动控制技术主要包括以下几种“ （一）主动控制技术 主动控制技术是指借助外部能量实现减振控制目的的一种技术，通过外来振动相反控制力的施加，实现建筑结构减振控制目的。主动控制技术原理包括四点：一是监测建筑而机构外部刺激与动力响应使用传感器；二是传感器监测获取的数据均传输到计算机；三是经计算机程序定义的计算方式，准确计算出需施加的力度；四是在外部能源驱动之上，产生对系统有效的控制力度[4]。 （二）混合控制技术 混合控制技术是指主动控制技术和被动控制技术联合作用的技术，综合了两者的优点，通过被动装置控制消耗地震破坏力量，并且通过主动控制装置的有效利用，确保有效控制地震的效果[5]。因此，在建筑结构设计之中，混合控制技术有着良好的应用，有着很高的应用价值。混合控制装置有阻尼耗能装置、主控制值混合装置等。 （三）被动控制技术 在建筑结构振动控制中，被动控制是指不借助外力量来进行地震控制的一种控制技术，该技术一般是经过建筑结构某个空间部位，添加子系统或经过建筑结构自身构造设置一系列特殊点，有效改善建筑结构自身特性。在控制技术中，被动控制技术是研究的重点之一，并且实际应用范围也越来越广。 （四）半主动控制技术 对主动控制技术的利用就是半主动控制，其是将建筑结构地震中的参数给予科学合理的自动调节，来达到有效减振的目的。这种半主动控制技术，也需要寻求外部力量，但用不到强电，仅需利用弱电便可。半主动控制及时经常用于开关控制中，并经过一系列操作来控制系统工作状态，对建筑结构力特性有一定改变。 在上面介绍的四种技术中，主动控制技术效果最佳，但由于建筑体型巨大，因此需要利用更多的外部能源。同时，主动控制装置与程序算法相当复杂，主动控制技术应用少于其他三种技术。而被动控制技术减振效果好、造价低、易实现，成为四种技术中一种应用广和发展快的控制技术。 半主动控制技术是介于被动控制与主动控制之间的技术，其控制精度高，且造价低，技术应用的前景广阔。而混合控制技术，由于是多种控制技术的联合，集合了多种控制技术的优点，也有着广阔的发展空间。
浅述建筑结构隔震与消能减震设计 崔XX XX理工大学XX学院XX学员大队江苏XX 02XXXX 内容摘要 摘要：本文对建筑结构“隔震”与“消能减震”设计的基本原理及其特点进行简要的介绍和说明，并对结构抗震设计、隔震设计和消能减震设计进行分析和对比，供初学者参考。 主题词：抗震设计隔震设计消能减震设计 1 引言 地震是一种突发性的破坏性极强的自然灾害，罕遇的大地震会给建筑物及构筑物造成极大的破坏，造成极大的人员伤亡和经济财产损失。回顾21世纪发生的几次大地震如尼泊尔大地震，汶川大地震，智利地震等无一不对人们和社会造成不可估量的破坏和损失。当前的科技水平尚无法预测地震的到来，未来相当长的一段时间内，地震也是无法预测的。而且即使做到了震前预报，如果工程设施的抗震性能薄弱，也难以避免经济损失。地震时不可控的，但工程结构是可控的，因此，实施有效的抗震设防是当前防震抗灾的关键性工作，而隔震和消能减震技术在建筑结构中应得到广泛应用。 传统的建筑结构抗震设计是依靠增加结构的强度、刚度和延性来增加结构各构件的承载力和变形能力来抵御地震作用，，来实现“大震不倒，中震可修，小震不坏”的防御目标，立足于“抗”，是一种消极的设计方法。随着科技水平的发展和传统抗震结构在地震中的表现，传统建筑结构抗震设计暴露出很多问题，不能满足现代建筑在抗震设防方面的需求。所以抗震减灾事业的发展，不能局限于传统的建筑结构抗震设计，更应该搭上科技创新的这辆快车，用新技术来提高和改善建筑物的抗震性能。在建筑物中设置隔震层和消能减震装置来减轻地震的破坏这种新型结构体系就是其中之一。本文就这一新结构体系做一简要阐述。 2 “隔震设计”与“消能减震设计”的基本设计原理 2.1 隔震设计 “隔震”即隔离地震，分为基础隔震和层间隔震。在建筑物适当部位设置隔离装置，切断或削弱地面运动向上部结构的传递，并提供适当的阻尼，从而使上部结构的地震作用大大降低，耗能能力加强，达到预期的防震要求。如叠层橡胶垫支座、高阻尼橡胶垫支座、滑移隔震支座和混合隔震装置等。 2.2 消能减震设计 消能减震技术是把结构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接件）设置耗能 阻尼器，通过该装置产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）直回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。 在消能减震结构体系中，消能（阻尼）装置在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态，充分发挥耗能作用，消耗掉输入机构体系的大量地震能量，式结构本身需消耗的
《减隔震建筑结构设计指南与工程应用》教学大纲 总教学课时：60 一、教学目的 贯彻中央城市工作会议精神，落实住房和城乡建设部印发的《关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见（暂行）》（建质[2014]25号）的工作要求，帮助结构工程师更好地了解与掌握减隔震技术的概念与发展历程、设计标准与研究现状、减隔震结构设计方法、减隔震技术在建筑工程中的应用。 二、教学要点 与结构工程师设计工作相关的减隔震技术概念与工作原理，减隔震建筑结构设计参考依据与设计关键要点、减隔震技术工程应用方法等。 三、重点内容与课时分配 第一章减隔震技术概述（4学时）： 减隔震技术的概念与原理（1学时）、减隔震技术发展历程（1学时）、减隔震技术设计标准（1学时）、减隔震技术研究现状（1学时）。 第二章减震结构设计指南（12学时）： 减震结构概念设计（2学时）、减震结构性能设计的基本要求（2学时）、减震结构计算分析的基本要求（2学时）、
减震装置的基本要求（2学时）、减震结构的抗震构造措施要点（2学时）、减震装置的施工、验收和维护（2学时）。 第三章隔震结构设计指南（12学时） 隔震结构概念设计（2学时）、隔震结构性能设计的基本要求（2学时）、隔震结构计算分析的基本要求（2学时）、隔震装置的基本要求（2学时）、隔震结构的抗震构造措施要点（2学时）、隔震装置的施工、验收和维护（2学时）。 第四章减震技术在建筑工程中的应用（16学时）： 屈曲约束支撑应用案例（2学时）、黏滞阻尼支撑应用案例（3学时）、黏滞阻尼伸臂应用案例（3学时）、黏滞阻尼墙应用案例（4学时）、日本典型减震案例（4学时）。 第五章隔震技术在建筑工程中的应用（16学时）： 基础隔震案例（6学时）、层间隔震案例（4学时）、组合减隔震案例（2学时）、日本典型隔震案例（4学时）。 四、教学延伸阅读参考书目 1.周福霖. 工程结构减震控制[M]．北京：地震出版社， 1997. 2.李爱群，瞿伟廉. 工程结构减振控制[M]. 北京：机械 工业出版社，2007. 3.丁洁民，吴宏磊. 黏滞阻尼技术工程设计与应用[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，2017. 4.日本隔震构造协会. 隔震结构入门[M]. 东京：OHM出
12 隔震和消能减震设计 12.1 一般规定 12.1.1本章适用于设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计，以及设置消能部件吸收与消耗地震能量的房屋消能减震设计。 采用隔震和消能减震设计的建筑结构，应符合本规范第3.8.1条的规定，其抗震设防目标应符合本规范第3.8.2条的规定。 注：1，本章隔震设计指在房屋基础、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，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求。 2，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阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达到预期防震减震要求。 12.1.2建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时，除应符合本规范第3.5.1条的规定外，尚应与采用抗震设计的方案进行对比分析。 12.1.3建筑结构采用隔震设计时应符合下列各项要求： 1，结构高宽比宜小于4，且不应大于相关规范规程对非隔震结构的具体规定，其变形特征接近剪切变形，最大高度应满足本规范非隔震结构的要求；高宽比大于4或非隔震结构相关规定的结构采用隔震设计时，应进行专门研究。 2，建筑场地宜为I、Ⅱ、Ⅲ类，并应选用稳定性较好的基础类型。 3，风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。 4，隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼；穿过隔震层的设备配管、配线，应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。 12.1.4消能减震设计可用于钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型的房屋。 消能部件应对结构提供足够的附加阻尼，尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。 12.1.5隔震和消能减震设计时，隔震装置和消能部件应符合下列要求： 1，隔震装置和消能部件的性能参数应经试验确定。 2，隔震装置和消能部件的设置部位，应采取便于检查和替换的措施。 3，设计文件上应注明对隔震装置和消能部件的性能要求，安装前应按规定进行检测，确保性能符合要求。 12.1.6建筑结构的隔震设计和消能减震设计，尚应符合相关专门标准的规定；也可按抗震性能目标的要求进行性能化设计。 12.2 房屋隔震设计要点 12.2.1隔震设计应根据预期的竖向承载力、水平向减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震装置及抗风装置组成结构的隔震层。 隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。 隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定；其竖向地震作用标准值，8度(0.20g)、8度(0.30g)和9庋时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%、30%和40%。 12.2.2建筑结构隔震设计的计算分析，应符合下列规定： 1，隔震体系的计算简图，应增加由隔震支座及其顶部梁板组成的质点；对变形特征为剪切型的结构可采用剪切模型(图12.2.2)；当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心不重合时，应计入扭转效应的影响。隔震层顶部的梁板结构，应作为其上
隔震与减震 一、概述 二、基底隔震 三、悬挂隔震 四、耗能减震 五、冲击减震 六、吸振减震 七、主动控制减震 一、概述 ?地震引起结构振动的全过程是：由震源产生地震动，通过传播途径传递到结构上，从而引起结构的振动反应。 ?通过在不同部分采取振动控制措施，就成为不同的积极的抗震方法。
1、消震 通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。 2、隔震 通过某种装置，将地震动与结构隔开，减弱或改变地震动对结构作用的强度或方式，达到减小结构振动的目的。 隔震方法：基底隔震 悬挂隔震 3、被动减震 通过采用一定的措施或附加子结构，吸收或消耗地震传递给主结构的能量，达到减小结构振动的目的。 被动减震方法： 耗能减震 冲击减震 吸震减震 4、主动减震 根据结构的地震反应，通过自动控制系统的执行机，主动给结构施加控制力，达到减小结构振动的目的。 ? 两大类减震方法： （1）被动控制方法。这种方法无外部能源供给，也称无源控制技术。包括隔震技术和被动减震技术。 （2）主动控制方法。这种方法有外部能源供给，也称有源控制技术。 ? 与传统的消极抗震方法相比，减震方法优点： （1）减小地震作用，降低结构造价，提高结构抗震可靠度。隔震方法能够控制传到结构上的地震力，克服确定荷载的困难。 （2）减小结构在地震作用下的变形，保证非结构构件不破坏，减小震后维修费用，对现代建筑，非结构构件的造价占总造价的80％以上。 （3）隔震、减震装置的更换或维修比更换、维修结构构件方便、经济。 （4）精密加工设备、核工业设备等结构物，只能用隔震、减震的方法满足严格的抗震要求 二、基底隔震 1、原理 ? 基底隔震是在结构物地面以上部分的底部设置隔震层，限制地震动向结构物的传递。 ? 基底隔震，主要用于隔离水平地震作用。隔震层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度。此时可近似为上部结构是一个刚体，如图8.18所示。设结构的总质量为m ，绝对水平位移为y ，地震动的水平位移为xg ，隔震层的水平刚度为k ，阻尼系数为c ，则底部隔震系统的运动平衡方程为： ? ? 上部结构绝对位移（加速度）振幅与地震动位移（加速度）振幅的比值R 为 g g kx x c ky y c y m +=++ 222222 2max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R
浅析建筑隔振消能减震技术 1 地震的危害 建筑物除了承受竖向荷载外, 还要承担风和地震水平荷载的作用, 建筑物越高,这个水平荷载效应就越明显。我国 41%的国土、 50%以上的城市位于地震烈度 7度以上的地区, 面临的地震灾害形势非常严峻。地震是人类面临的最严重的突发性的自然灾害之一, 对人民的生命和财产安全造成很大的危害。 1.1 造成大量人员伤亡 1976年唐山发生的 7.8级强烈地震, 顷刻间, 百余万人口工业城市被夷为平地,造成 24.2万人死亡, 16.4万余人重伤。自 1900年有记录以来,我国死于地震的人数达 55万之多,占全球地震死亡人数的 53%。 1.2 破坏人类赖以生存的环境 自我国 1900年有记录以来,地震成灾面积达 30多万平方公里, 房屋倒塌达 700万间。 1.3 冲击人类社会的正常运行秩序和造成大量的经济损失 唐山地震的直接经济损失近百亿元,震后重建投资达百亿元。 1995年,日本阪神地震中经济损失超过 1000亿美元。随着经济的高速发展, 城市化使人口和财富高度密集, 强烈地震造成的伤亡和损失将越来越大, 地震后的修复和城市的复兴就越有难度, 对国家经济发展和社会稳定的冲击也将更为剧烈。 2 传统抗震方法 地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。而我们结构工程师 们一直没有停止过对建筑物抗震的研究。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害, 通常的建筑结构设计采用的是
抗震设计,强调的是“ 抗” ,即采用“ 延性结构体系” 适当控制结构物的刚度,但容许结构构件(如梁、柱、墙、节点等等在地震时,进入非弹性状态,并且具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反映,使结构物“ 裂而不倒” 。 这种体系在很多情况下是有效的,但也存在很多局限性:首先, 由于结构物的承重构件在地震时进入非弹性状态, 对某些重要的结构物是不容许的(纪念性建筑、装饰昂贵的现代化建筑、原子能发电站等 ;其次,对于一般性建筑,当遭遇超过设防烈度地震时,由于主体结构已发生严重非弹性变形, 在地震后难以修复或在强地震中严重破坏, 甚至倒塌, 其破坏程度难以控制; 再次, 随着地震强度的增大, 结构的断面和配筋都相应增大,造成经济的“ 浪费” 。 3 隔震、消能减震 3.1 隔震与消能减震原理 隔振、减震控制的基本原理是在结构构件之间或建筑物与基础之间设置隔震、减震装置,通过隔震、减震装置的耗能特性,减小振动能量向周围环境的传递,达到减小振动对周围环境影响的目的。 3.2 隔震与减震方法 3.2.1 粘弹性阻尼结构 粘弹性阻尼结构的风洞试验、地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明,在结构中安装粘弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应 40%~80%,可确保主体结构在强风和强震中的安全性,并使结构在 强风作用下, 结构的舒适度控制在规定的范围内。西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下,顶部几层有明显的不舒适感,安上粘弹性阻尼器后,不再有不舒适感,效果良好。若采用加大刚度的方法来获得同样的效果, 需要把现有的柱尺寸扩大一倍, 粗算价值约 800万美元,显然采用增加刚度的办法是难以接受的,而采用粘弹性阻尼器所用的试验及安装费用仅 70万美元。在北京的银泰中心也设置了粘滞阻尼器,试验结构证明有很好的减振效果。由此可见,采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震效应在经济上是相当可观的。 3.2.2 吸能减震
浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施潘克君 摘要：地震灾害已经成为当前对于人类生活造成破坏严重性最大的一种地质类 自然灾害，随着建筑行业的不断发展和进步，很多高层建筑拔地而起，对于当代 建筑结构设计中的隔震减震措施也需要提供相应的重视，目前已经逐步通过了各 种结构来增强建筑的隔震减震效果，隔震减震结构是一种能够通过建筑物内部相 关结构吸收地震过程中所产生巨大能量的构造物。 关键词：高层建筑；结构设计；隔震减震 1 抗震技术在高层建筑结构设计中的应用的必要性 我国是世界上地震频发的国家，每年，地震对我国经济造成的损害数以亿计，地震的存在严重威胁到人们的生命安全和财产安全，其破坏的巨大性和不可预测 性给我国的许多建筑物和构筑物造成了巨大的破坏。在国家抗震规范中明确规定：“小震不坏，中震可修，大震不倒”，对于小的地震，要求是在地震中建筑物和构 筑物的不发生破坏，不影响主体结构的受力；对于中型的地震，要求建筑物和构 筑物在地震后能够通过修理可继续使用；对于大型地震，要求建筑物和构筑物在 地震中不倒塌。随着我国在实际工程项目中的不断探索和实践，我国对于抗震已 经积累了丰富的经验，使得在地震中由于建筑物和构筑物的损害造成的人员伤亡 不断减少，对房屋的影响和造成的经济损失也不断减少。尽管我们在控制人员伤 亡方面和控制经济损失上面取得了长足的进展，也反映了我国对于人们的住房结 构设计以生活安全为主要目标的原则，但是由于地震的破坏力和不可预见性，在 地震中还是有许多建筑物和构筑物发生了破坏，使得其不能够再继续使用，造成 了较大的经济损失。在此背景下，进一步优化建筑物的抗震设计，避免人员伤亡 和保护房屋建筑已成为亟待解决的问题，同时也是建筑设计单位必须考虑的问题。房屋结构作为住宅建设中最关键的部分，合理的设计可以保证房屋的安全系数， 从而提高整个工程的质量。大多数房屋在设计时遵循“经济、实用、安全”的原则，还要以抗震设计原则为依据，结合瞬变地震本身的特点和不确定性，确保安全和 设计思路，以应对自然灾害。 2建筑结构隔震减震介绍 建筑物内部的阻尼大小有利于地震能量消耗。而减震措施恰好利用这一点， 借助建筑阻尼增加吸取地震能量，以此来维护主体结构，降低震害。隔震技术被 广泛应用到高层建筑中，特别是汶川地震后涌现出较多的隔震建筑。因隔震设计 选取的材料和以往设计存在差异，和传统抗震设计对比，当前的隔震设计，特别 是高层隔震设计具有一定难度。隔震措施存在时间限制，不仅能应用到新建结构，而且在建筑物建成后可通过阻尼增加来实现减震。从适用部位层面而言，减震措 施较为广泛，无论是上部结构，还是隔震夹层均适用。而消能减震技术利用消能 减震装置配设来提高结构阻尼比，进而防控结构变形问题，借助附加装置来吸取 地震能量，实现主体结构的全面防护，让主体结构遭受地震灾害时不会出现严重 破坏。依照数据统计可知，消能减震结构能够显著增强抗震性能。另外，抗震构 造还能够依据未采用消能减震之前的结构来降低。 3 隔震措施 3.1 隔震构造措施 隔震结构在地震时会发生较大的水平位移，为保证隔震层在罕遇地震下具有 发生较大变形的能力，设计时在上部结构的周边设置竖向隔离缝，缝宽取为
建筑结构隔震减震措施分析 发表时间：2019-08-22T17:43:24.237Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年10期作者：陈彧 [导读] 高层建筑是超高层建筑作为建筑行业发展的主流，在提升城市土地资源利用效率的同时，也对新时期建筑结构隔震减震提出了更高的要求。 昆明市建设工程质量安全监督管理总站 摘要：高层建筑是超高层建筑作为建筑行业发展的主流，在提升城市土地资源利用效率的同时，也对新时期建筑结构隔震减震提出了更高的要求。建筑结构设计中，优化设计结构可以有效吸收地震产生的能量，减少对建筑结构耐久性和稳定性带来的影响，维护人们生命财产安全。本文就建筑结构隔震减震展开分析，立足实际情况，优化建筑结构设计思路，提出切实可行的隔震减震措施。 关键词：隔震减震；建筑结构；支撑体系；基础隔震 建筑行业蓬勃发展下，建筑工程规模不断扩大，大量新式建筑涌现，对于新时期的建筑结构设计提出了更高的要求。尤其是近些年来屡屡出现的地震灾害，造成了严重的经济损失和人员伤亡。故此，在建筑结构抗震设计中，选择合理的隔震减震措施，有助于维护建筑结构稳定性和安全性，打造高质量的建筑工程项目。综合分析建筑结构隔震减震相关内容，及时改进其中的问题，寻求合理措施改革予以实践，为后续建筑行业发展奠定基础。 一、建筑结构设计中的隔震减震问题 纵观当前建筑行业发展现状，尽管建筑行业取得了可观的经济效益，但是受到客观因素影响，在隔震减震设计中存在很多不足，具体表现在以下几个方面。 （一）抗震墙影响抗震性能 在建筑结构隔震减震设计中，抗震墙的设置十分重要，需要分散设置，避免在建筑周围布设，这就地震事故发生时，抗震墙会承受较大的倾覆力，对支座拉力的负面影响较大[1]。受力较大区域，设置抗震减震支座，间距在2m以上，如果未达到2m，建筑结构会长期处于超负荷状态，影响到建筑结构稳定性。尤其是高层建筑和超高层建筑，楼层较高，通过隔震减震支座产生较大的拉应力，不仅影响到建筑整体隔震减震效果，建筑的整体水平变形能力随之下降。 （二）建筑物走向影响抗震性能 地震是一种危害较大的自然灾害，是由于地壳运动导致，一旦爆发将会破坏建筑结构，威胁到人们的生命财产安全。所以，在建筑结构设计中，应该综合考量地质结构特点，确定地震中房屋震动方向，确保建筑物走向和震向保持平行状态。如果建筑物选址和震向平行，在发生地震时域建筑性产生较大的震动。 （三）建筑结构的选择 建筑结构隔震减震设计较为复杂，涉及到众多内容，以往主要是意义剪切框架结构为主，而高层建筑则采用橡胶支座隔震减震，提升框架整体避震能力。 二、建筑结构中的隔震减震措施 （一）优化建筑物走向 在建筑结构的隔震减震设计中，需要设计人员正确看待地震对建筑结构的影响。发生地震后，房屋建筑结构可能受到损坏发生崩塌，垂直于震向的建筑物结构稳定，不容易倒塌[2]。通过长期实践研究可以了解到，对于与震向平行的建筑物，倒塌率较高；与震向平行的建筑物容易倒塌，在地震发生时运动幅度较大。故此，建筑物结构设计中，需要综合考量地质条件，避免建筑物和震向平行，保持垂直状态。 （二）无粘结制成体系 在建筑结构设计中，无粘结支撑体系稳定性较为突出，内核钢支撑与钢管之间涂抹无粘结漆，属于可滑移的界面，构建无粘结支撑体系，在建筑物结构中应用效果较为突出。外包层支撑中段，内核钢支撑露出支撑两端位置，使用高强度螺栓连接，这样可以将拉力和应力在内核钢支撑中集中[3]。为了可以满足各层之间的滑动需要，规避内核钢支撑变形，应该选择合适的材料和几何尺寸，优化设计和施工。这样在发生地震时，通过内外钢密切配合，消耗地震能量。但是，此种设计对部件计算精准度要求较高，内钢承受了建筑物大部分的重量，需要外钢配合，规避内钢变形。 （三）跷动震动控制 跷动减震方式在实际应用中，下部基础和结构中地震力较大的支撑部件连接不牢固，或是上部结构和下部基础竖向连接不牢固，受到地震作用下，建筑物在竖向形成拔力[4]。 三、建筑结构中的隔震减震措施 （一）建筑结构的隔震措施 在建筑结构隔震减震设计中，隔震措施较为多样，需要充分契合工工程项目实际情况来选择最佳的隔震措施，提升隔震效果。通常情况下，在隔震设计中将多种隔震措施整合在一起，契合不同地质地貌选择隔震措施，主要表现在以下几点。 （1）特殊材料地基隔震。在建筑工程中，地基作为工程的基础部分，同时也是地震发生时最为直接的接触环节，承受地震力影响较大。以往建筑设计中，地基主要是采用粘土或是砂子制作，或是在建筑基础部分交替铺设。为了最大程度上降低地震对建筑地基带来的损害，使用沥青为主制成的隔震材料，可以有效提升隔震效果，适合高层建筑和超高层建筑中应用。 （2）基础隔震。基础隔震在基础和上部建筑逐渐设置隔震装置，在地震发生时，减少地震波向上层建筑的传递。但是，在具体施工中此种方式存在很大的局限性，更是个一些多层建筑，高层建筑采用这一措施隔震效果较差，不仅会延长建筑物自震周期，还会对地基带来更大的竖向作用力，影响到建筑物整体抗震能性能[5]。 （3）结构悬挂隔震。结构悬挂隔震，将建筑多数结构悬挂起来，即便发生地震也不会对悬挂部分结构产生强烈冲击，最大程度上降低
2，解析基础隔震、消能减震、振动控制的原理和分类。 工程中的隔震（振）分两种情况：（书本内容） （1）阻止振动的输出。（主动隔震） （2）阻止振动的输入。（被动隔震） 第一种隔振情况实际上是力的隔离，即使动力机器产生的不平衡力或地铁车辆产生的冲击力降低，不传入或减少传入到地基中。 第二种隔振情况实际上是基底振动的隔离。 隔震的原理： 隔震的基本思想就是在建筑与基础之间设置一个柔软的隔震层，利用水平刚度相对很小的隔震装置减少地震对上部结构的作用。在建筑的上部与下部结构之间设置隔震支座，当发生地震时，隔震支座上下结构发生相对水平位移使隔震支座发生弹性变形耗散能量、使结构的基本周期由常规的 0.3s～1.2s延长至隔震结构的2.0s～4.0s、使上部结构的震动近似为缓慢的“整体平动”和使结构处于弹性状态，从而地震作用大大减少。 建筑隔震的分类： 1，按技术类型划分：1）叠层橡胶支座隔震技术 2）摩擦滑移隔震技术 3）滚动隔震技术 4）碟形弹簧竖向隔震技术 5）复合隔震技术 2，按隔震层位移划分：1）基础隔震2）层间隔震3）大跨空间屋架或网架支座隔震4）房屋内部 局部隔震 消能减震的原理： 结构消能减震技术是在结构某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接构件）设置耗能（阻尼）装置（或元件）。在主体进入非弹性状态前装置（或元件）率先进入耗能工作状态，通过该装置产生摩擦、弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）滞回变形来耗散能量或吸收地震输入结构的能量，以减少主体结构的地震反应。 耗能元件分为： 1）数度相关型耗能元件，如线性粘滞或粘弹性阻尼器。 2）位移相关型耗能元件，如金属屈服型或摩擦型阻尼器。 3）调谐吸震型耗能元件，如TMD，TLD。 振动控制原理： 在工程结构的特定部位装设某种装置(例如隔震垫等)或某种机构(例如消能支撑、消能剪力墙、消能节点、消能器等)或某种子结构(例如调频质量等)或施加外力(外部能量输入)或调整结构的动力特性，使工程结构在地震(或风)的作用下，其结构的动力响应(加速度、速度、位移)得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人员仪器设备的安全和处于正常的使用环境状况。 振动控制分类： 1）从控制对外部能量需求的角度，结构控制可分为：被动结构控制、主动结构控制、半主动结 构控制、混合结构控制。 2）从被控结构的特性划分，结构控制可分为柔性结构控制与刚性结构控制。
建筑结构隔震与减震控制关键技术 1．概况 建筑结构减振防灾关键技术是利用控制理论的基本思想，通过在建筑结构上附加隔减震装置，通过对地震、强风等动力作用的抑制和利用，实现提高建筑结构综合防灾能力，保障人民生命和财产安全，减轻和避免地震等自然灾害对建筑结构损伤作用的目的。本项目根据国内建筑结构的特点和我国处于高烈度地震多发区的客观情况，以先进实用的隔震与减振装置开发为重点，立足于工程应用和产学研联合，经过多年的研究开发与技术攻关，开发了系列的具有自主知识产权的新型的隔震与减振装置，对这些装置进行了系统的理论和实验研究工作，提出了若干分析计算算法，并在具体工程中得到试点应用。形成了从设计和验算方法、配套装置到施工方法的完整系统的科技成果。在减隔震体系分析设计理论和算法方面，形成了建筑结构地震反应机理与评价、减隔振系统模型与分析计算方法、主动智能半主动控制算法三部分共十项理论成果，对于抗震设计具有一定的指导意义和参考价值；在新型减隔震控制装置方面，根据使用对象和控制目标研制了包括新型隔震控制装置、新型耗能减振控制装置、智能型和其他控制装置三类十种装置；在减隔震技术的产业化与技术标准化方面，通过积极的工程推广应用，不仅发现和解决了理论上和试验条件下难以显现的工程技术问题，并且积累了加工和施工经验，培育和锻炼了相关设计、生产和施工队伍，为我国隔震和减振技术的普及打下了基础。 ２.科技成果内容 本项目在国家计委重点科技项目（攻关）计划专题（编号*****）、国家自然科学基金项目（编号*****）、****筑总公司科技研究开发计划等科研课题的支持下，通过***建设集团有限公司、*****集团有限公司等科研院校和企事业单位近30名科研人员历时10余年的不懈努力和联合攻关，对建筑结构地震和风致振动控制的基本理论和方法进行了研究，发展和完善了建筑结构减隔震（振）控制的理论体系和相应的实用设计方法，研制了多种性能优异的具有自主知识产权的新型减隔震控制装置，研制了多种性能优异的具有自主知识产权的新型减隔震控制装置，形成了从设计和验算方法、配套装置到施工方法的完整系统的科技成果，部分已应用于北京****（****办公楼）等近20余项实际工程，推动了结构减振
结构隔震与减震简介 汶川地震和日本福岛大地震让民众实实在在的体验到了大自然可怕的破坏力，也让我们对地震破坏产生了一种更深刻的敬畏。很明显，从今以后隔震减震的设计将以更大的比重加入到建筑结构的整体设计之中。作为一个未来的土木工程技术人员，在学习完结构动力学之后，结合网络知识的补充，对结构的隔震减震做一个简单的介绍。 抗震结构主要分为：抗震结构、隔震结构和消能减震结构。抗震结构利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用，吸收地震能量，立足于“抗”。隔震结构在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递，立足于“隔”。耗能隔震利用结构上的耗能装置来耗散或吸收地震输入结构的能量以减小主体结构的地震反应，立足于“消”。本文主要介绍后两种原理。 一、隔振 隔震技术原理：隔震系统的柔性层使结构的振动周期加大并远离地震动的卓越周期；增大了结构体系的阻尼。隔震包括基础隔震和层间隔震。 房屋基础隔震的概念：在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装置（或系统）形成隔震层，把房屋结构与基础隔离开来，利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能量向上部结构传输，以减少建筑物的地震反应，实现地震时建筑物只发生轻微运动和变形，从而使建筑物在地震作用下不损坏或倒塌的抗震方法。 基础隔震的原理：通过设置隔震装置系统形成隔震层,延长结构的周期，适当增加结构的阻尼,使结构的加速度反应大大减少,同时使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，从而建筑物不产生破坏或倒塌。 隔震结构的组成及特性：隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所构成，它具有竖向刚度大、水平刚度小，能提供较大阻尼的特点。 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。 隔震设计的步骤： a.隔震方案的确定。 b.确定隔震层位置。 c.隔震支座的选型、布置。 d.计算水平减震技术；计算隔震后各层分布的地震力。 e.验算隔震层的水平位移。 f.隔震层下部的计算。 g.验算竖向地震力。
高层建筑结构隔震减震技术研究 焦涛 南京理工大学理学院土木工程系 摘要近年来高层建筑隔震减震技术理论和应用进展,主要包括隔震技术措施与减震技术措施，并分析了在隔震减震技术研究与应用中所存在的问题。 关键词高层建筑结构；隔震；减震；耗能装置 1 引言 地震是一种多发自然灾害。据统计，世界上平均每年发生造成严重破坏的地震约18次，每年平均有10000人死于地震中。我国是世界上地震多发的国家之一，发生过破坏性地震的城市占全国城市总数的10%以上，给人民的生命财产和国民经济造成了巨大的损失。地震引起地面剧烈的颠簸和摇晃对房屋建筑特别是高层建筑会产生毁灭性的破坏。目前，城市建筑都朝着中高层建筑发展。因此，如何减少地震对高层建筑的影响是目前房建设计与施工所面临的一个重要问题。为防止地震对建筑的危害，传统的方法是采用抗震结构体系，依靠结构的承载力和变形能力，来耗散地震能量，使结构免于倒塌。但由于它是一种“被动防震”法，不免存在很多不足之处： 1. 由于地震的不确定性，实际地震力有时超出设计地震力较多，从而使地震设计失效； 2.地震力不是常值，它是随结构承载力和刚度的增大而加大，在高烈度区，单靠结构的承载力和刚度来抵御地震是不经济的； 3.结构破坏后，不但造成重大经济损失，而且修复工作十分困难； 4.随着生产、办公、生活的日益现代化，楼内的仪器设备的价值有时远远大于建筑物本身的造价，良好的抗震设计即使保住了建筑物本身，但剧烈的震动使仪器设备中断工作，甚至遭到破坏[1]。 建筑隔震减震技术作为一种新型的抗震防灾技术能大大提高高层建筑的抗震能力，已经在1994年美国圣费南尔多地震、1995年日本阪神地震中得到验证，并且表现出了良好的效
浅谈隔震与消能减震设计 1 引言 地震是威胁人类安全的主要自然灾害之一，地震具有突发性强、破坏性大和比较难预测的特点。目前地震的监测预报还是世界性难题，很难做出准确的临震预报，而且即使做到了震前预报，如果工程设施的抗震性能薄弱，也难以避免经济损失。因此，实施有效的抗震设防是当前防震减灾的关键性工作。 抗震减灾事业的发展，离不开科技进步，提高建筑工程抗震设防水平是一项技术含量高，难度大的工作。从目前的抗震措施来看，主要是保证建筑物结构的抗震性能，达到“大震不倒，中震可修，小震不坏”这一防御目标。为此必须加强科技创新，用新技术来提高和改善建筑物的抗震性能才能达到这一目标。在建筑物中设置隔震层和消能装置来减轻地震破坏这种新型结构体系就是其中之一。本文就这一新结构体系作一简要阐述。 2 “隔震设计”与“消能减震设计”的基本设计原理 2．1 隔震设计 “隔震”即隔离地震。在建筑物基础与上部结构之间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，减少输入到上部结构的地震能量，降低上部结构的地震反应，达到预期的防震要求。 2．2 消能减震设计 在建筑物的抗侧力构件中(由阻尼器、连接支撑等组成)，通过阻尼器局部变形提供 附加阻尼，吸收与消耗地震能量，来控制预期的结构位移 (中震下或大震下的控制位 移要求)，从而使主体结构构件在罕遇 地震下不发生严重破坏，达到减震的目的，这样的房屋建筑设计称“消能减震设计”。 采用消能减震设计时，输入到建筑物的地震能量一部分被阻尼器所消耗，其余部分则转 换为结构的动能和变形能，这样也可达到降低结构地震反应的目的。 3 “隔震设计”与传统抗震设计的区别 3．1 “隔震设计”与传统抗震设计理念的区别，见表 抗震房屋与隔振房屋设计理念对比表 抗震房屋隔振房屋结构体系上部结构与基础牢固连接削弱上部结构与基础的有关连接 科学思想提高结构的自身抗震能力隔离地震能量向建筑物输入 方法措施强化结构的刚度与延性滤波 通常的建筑物应和基础牢牢地连接在一起，地震波携带的能量通过基础传递到上 部结构，进入到上部结构的能量被转化为结构的动能和变形能，在此过程中，当结 构的总变形超越了结构自身的某种极限时，建筑物便发生损坏甚至倒塌。而隔震建筑 物在地震时，隔震结构的震动和变形均可只控制在较 轻微的水平，上部结构基本处于平动状态，因此，上部结构水平地震作用可采用矩形分布，从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。 3．2 对隔震房屋，同样层数且无地下室的多层砖房将增加房屋造价 10 ，考虑隔震后可增加层数，减去土地分摊费用后，单位造价增加约为 5 ，对于框架结构，则因柱截面尺寸和配筋明显减少，房屋造价可减少 3 ～5 。