结构隔震与耗能减振5

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。

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 ym +=++ 2222222max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R•R称为绝对隔震传递率。

2011NO .13 China New 中国新技术新产品建筑技术浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制吴嘉强(重庆中科建设 (集团有限公司, 重庆 401120一、建筑结构的隔震与消能减振原理分析传统的建筑结构建设以“ 小震震不坏、设防烈度可修、大震震不倒” 为建筑设计的设防标准, 建筑结构主要依靠其结构变形吸收、消耗地震带来的能量。

按这种设防标准设计的建筑结构在遇到小、中型地震时, 依赖结构吸收、消耗地震带来的能量具有可行性。

这种建筑结构在设计时虽然采取严格的设计,但在遇到超过设计所能抵抗的大地震时,仍不能保证建筑结构的安全。

这也使得很多专家致力于寻找在各方面优于传统建构结构设计的新体系。

(一建筑结构的隔震原理基础建筑结构的防震体系通过对隔震层得设置, 将建筑结构分为三部分:上部结构、隔震层、下部结构。

这样由地震释放出的能量先经下部结构传输到隔震层,再由隔震层隔震装置吸收、消耗大部分地震能量后, 将仅有的少部分地震能量上传到上部结构。

建筑结构隔震层的设计改变了建筑上部结构的周期,从而降低了上部结构对地震的反应,进而确保了上部结构即使在遇到强烈地震时也仍处于弹性状态,甚至能保持在自然弹塑性变形的初期状态。

(二耗能减振结构原理耗能减振结构,是指在建筑结构抗侧力构件中, 通过设置耗能部件来实现耗能减振的。

当建筑结构承受地震带来的能量时,耗能装置和耗能部件通过产生弹塑性来滞回变形, 从而, 吸收、消耗地震带来的巨大能量, 减少主体建筑结构受地震巨大能力的影响, 进而达到减振、控震目的, 这与传统建筑设计“ 硬碰硬” 思想相反, 它属于“ 以柔克刚” ,在后面笔者还会对其进行详细介绍。

二、建筑结构的振动控制技术传统建筑抗震设计,主要利用结构自身来吸收、消耗地震带来的能量以满足设防抗震的标准, 虽然能在遇到较小地震, 起到比较好的效果,但毫无疑问这是一种比较消极被动的抵抗地震的方法。

科学有效的抗震方法是通过采用结构振动控制技术来达到抗震目的,即通过对结构本身施加振动控制系统,让其与结构本身一同发挥抗震作用,以减轻建筑结构的抗震反应。

试析建筑结构的隔震、减振及振动控制措施一.隔震与消能减振原理建筑结构在地震过程能够相互消除荷载力，使建筑结构变成良好的变形吸收形式，并且在建筑建设中通过建筑自身能力来提高主要因素，在建筑结构中，隔震和消能是一套系统。

建筑结构处于小型地震中可以起到良好的低于作用，但是在7级以上地震时，这种减灾能力就显得十分脆弱。

二.主动控制主动控制是使用现代结构控制技术，对建筑的地震结构施行联机观测，在根据实际监控分析来对结构进行调整。

对结构提高控制力，使其实现自动控制。

主动控制在很多结构中和动力形态中，都被设置到实际允许的控制范围，是结构在调整的过程中保护整体的问题性。

主动控制是电子机械和工程结构的产物，它在结构尺寸和荷载的控制上来说十分稳定，但是在建设成本和投资上十分巨大，如果以保护单体建筑的角度来说十分适用，并且控制形式有效。

三.油阻尼板主动控制这种控制结果能够兼顾被动控制和主动控制等优点，并且在控制效果上能够通過电能调节改变结构性能。

非常适合结构工程的抗震设计。

通过调控油孔流量可以使几点控制阀门的调节度加大，并且通过流动阻尼达到更换的目的。

我国已经能够自主研发变阻尼半主动控制系统，根据不同的油路设计方案来提高应用设备的控制方法，提出合理的分析设计软件。

根据电液伺服阀发展成变阻尼半主动控制系统。

以此提出了两套油路设计方案，另外这项技术针对隔震房屋的隔震层中，应用广泛，在变阻尼半主动控制非常活跃。

阻尼的减振效果十分有限。

尤其以自由度体系基座受到运动机理中，阻尼越大，结构的相对运动移位会使速度和加速度的不断减少，对绝对运动干扰程度较低，当干扰频率和自振频率相互比较，阻尼的移动会加大位移有研究表明当结构周期地震发生地震情况下会出现类似的情况，阻尼增加中能够根据荷载进行制动，以此降低地震反应，其中包括对位移和加速度的控制反应。

变阻尼的半主动控制效果没有上限阻尼的控制效果好，这是因为在对中和短周期结构下，抗震设计都是针对短周期，不惜要使用半主动阻尼，但是在长周期的结构中，半主动变阻尼的控制方法与上限阻尼相比时能够可以降低速度的反应，对相对的反应也不会出现不利影响。

建筑结构设计隔震和消能减震措施分析摘要：随着社会经济的不断发展，城市化进程也在加速推进，我国建筑行业也随之得到了迅猛的发展。

随着大批超高超限建筑的出现以及高烈度地区的建设活动的频繁开展，传统单一的结构抗震设计方法已经不能满足该类建筑的抗震设防要求。

目前，隔震和消能减震在建筑结构设计抵抗地震措施中的所占的比例正呈现出逐年递增的趋势。

我国近几年来地震频发，对人们的生命财产安全带来了巨大的威胁，同时也为我国经济的发展造成了一定的负面影响。

因此针对建筑结构隔震和消能减震设计措施进行研究已经成为现阶段的主要发展方向。

本文将对建筑结构中的减震措施进行分析，并对建筑结构设计中的隔震减震措施进行主要阐述。

关键词：抗震；隔震；效能减震；建筑结构引言地震是一种突发性的自然灾害，它不仅给人带来心理上的阴影而，且对建筑物造成巨大危害。

当地震来袭时，建筑结构是承受灾难的主要载体，如果建筑结构遭到严重破坏，将会给人们的生命财产安全带来重大损失如果建筑结构遭到严重破坏，就会直接导致人们的生命财产的重大损失。

近年来，我国各个地区均有自然灾害的出现，这也让人们对建筑物的抗震性的重要性有了一定的认识，相关部门已经提出了更高的要求。

在对建筑震害分析的基础上，建立并推广有效的抗震技术体系，成为当前抗御地震灾害最重要和紧迫的任务之一。

1.我国减隔震技术发展分析我国对隔震技术的研究最早开始于上世纪六十年代，在1996年左右，我国研究者提出了以砂砾层为摩擦材料的滑移隔震思想，到了上世纪八十年代，我国对隔震技术的研究开始转入橡胶支座隔震领域，针对叠层橡胶支座滞回性能、测试和检测技术、振动台实验验证、分析和设计方法以及标准编制等方面进行了大量的科学研究，并在上世纪末取得了巨大成果，橡胶支座隔震技术已经基本形成系统。

与此同时，我国国产橡胶垫的大量生产同样也在一定程度上推动了的橡胶支座隔震技术的研究推广。

进入新世纪以后，我国相继出台了隔震技术规范、规程以及标准图集，我国隔震技术应用也变得更加成熟。

浅谈建筑结构设计隔震和消能减震措施摘要：结合工作实践,对建筑结构设计抗震措施进行了探讨,分别介绍了建筑物不同部位的隔震或消能减震措施,并对结构设计中常见的隔震和消能减震技术作了阐述,指出建筑物结构设计过程中应着重考虑抗震问题,并采取适当的措施。

隔震设计指房屋基础、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；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，达预期防震减震要求。

关键词：建筑结构设计隔震消能减震引言建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题,关于建筑物抗震问题的研究也有相当长的一段历史,从世界建筑设计领域和我国建筑设计领域来看,均取得了一定的成效,但是在我国连续发生四川汶川地震、玉树地震等地质灾害以后,人们更加注重建筑物的抗震设计。

一直以来,我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则,虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失的例子,分析原因,最主要的就是施工人员从思想上不够重视,存在侥幸心理,偷工减料,私自修改设计方案,没有真正将抗震措施落到实处。

在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究,以期和同仁交流学习。

1、建筑结构的主要隔震措施建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

1.1建筑物地基采用特殊材料隔震建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。

新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震资料3、隔震和消能减震设计的主要优点隔震体系能够减小结构的水平地震作用，已被理论和国外强震记录所证实。

国内外的大量试验和工程经验表明：“隔震”一般可使结构的水平地震作用降低60％左右，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性，增加震后建筑物继续使用的能力。

采用消能方案可以减少结构在风作用下的位移已是公认的事实，对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。

4、隔震和消能减震设计的适用范围1)、隔震设计的适用范围规范12.1.3条对隔震结构提出了一些使用要求。

根据研究：隔震结构主要用于体型基本规则的低层和多层建筑结构。

日本和美国的经验表明，不隔震时基本周期小于1.0秒的建筑结构减震效果与经济性均最好，对于高层建筑效果较差。

国外对隔震建筑工程的较多考察资料表明：硬土场地较适合于隔震建筑；软弱场地滤掉了地震波的中高频分量，延长结构的周期有可能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。

日本“隔震结构设计技术标准”（草案）规定，隔震建筑适用于一、二类场地。

我国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的反应谱周期均较小，故都可建造隔震建筑。

隔震设计中对风荷载和其他非地震作用的水平荷载给予一些限制（规范12.1.3条3款）是为了保证隔震结构具有可靠的抗倾覆能力。

就使用功能而论，隔震结构可用于：医院、银行、保险、通讯、警察、消防、电力等重要建筑；首脑机关、指挥中心以及放置贵重设备、物品的房屋；图书馆和纪念性建筑；一般工业与民用建筑；建筑物的抗震加固。

2)、消能设计的适用范围消能部件的置入，不改变主体承载结构的体系，又可减少结构的水平和竖向地震作用，不受结构类型和高度的限制，在新建和建筑抗震加固中均可采用。

二、隔震与消能减震设计要求1、设计方案建筑结构的隔震和消能减震设计，应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求，与建筑抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后，确定其设计方案。