《隔震与耗能减振》课程作业

建筑结构设计隔震减震技术摘要：合理利用隔震和减震技术，可以有效地防止或减少建筑物在地震中受到的破坏，并对人民群众的生活和财产造成危害。

隔震和阻尼技术是建筑物的一种重要的抗震措施。

常用的隔震方法有：基础隔震，悬挂隔震，基础隔震，层间隔震；常用的防震措施包括：采用无胶钢支撑体系，采用耗能型阻尼装置，以及合理布置结构的水平和垂直方向。

此外，通过对工程建设地点及工程技术的科学、合理的选取，可以达到良好的地震作用。

关键字：建筑物；隔振；减振；对策前言由地壳移动引起的地震是各类灾害中最具有毁灭性的一类，比如四川省阿坝藏族自治州汶川县8级强震，造成了学校、民房、工厂、办公楼等大量建筑的坍塌，造成了大量的人员伤亡。

四川汶川大地震给我国的经济和社会带来了巨大的冲击，使得我国在建设项目中运用隔震和防震技术日益受到关注。

1隔振与减振技术对建筑物的影响距离汶川大地震已有14个年头，2023年二月发生在土耳其的7.8级大地震再次唤起人们对那一幕的回忆。

没有足够的防震和防震技术的房屋，一旦发生强烈的强震，将会变得脆弱不堪。

隔震和减震是降低建筑震损影响的有效方法，通过设置隔震和减震设备，可以有效增加结构的阻尼，降低结构的抗震性能。

并且，由于其自身振动周期的增加，能够降低其对横向地震动的作用，因此得到了广的认可，并被运用到了建筑物的抗震设计中[1]。

国内外众多试验与研究表明，利用隔震与减震技术，能够将建筑物所受的水平地震动荷载降低60%以上，从而降低或避免建筑物的震害，提高建筑物的安全性。

增强了建筑物在地震中保持功能的能力。

2隔震减震措施的衡量标准对于建筑的抗震要求，现行抗震设计规范主要分为两类：一类是以破坏程度为标准，另一类是以隔震阻尼设备的防护级别为标准。

房屋的损坏程度可以划分为：无损坏的房屋损坏程度和经过维修后可以修复的房屋损坏程度；抗震设防等级分为甲级，乙级，丙级和丁级。

对于部分RC房屋，目前的抗震设计标准一般采用常规维修及坍塌时的层状变形角做为量化指标，但对于各个抗震等级，采取的抗震措施也不尽相同。

减震与隔震理论结课作业姓名：刘****专业：结构工程学号：132081402009日期：2014/1/15所谓结构振动控制（简称为结构控制）技术，就是指通过采取一定的控制措施以减轻或抑制结构由于动力荷载所引起的反应。

调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper/TMD ）作为被动控制技术之一，在生产实践中不断得到应用。

TMD 是在结构物顶部或下部某位置上加上惯性质量，并配以弹簧和阻尼器与主体结构相连。

因其构造简单，易于安装，维护方便，经济实用，并且不需要外力作用，因此在高层建筑风振控制、桥梁及海洋平台振动控制等领域得到重视。

一、TMD 振动控制机理TMD 对结构振动控制的机理可粗略描述如下：原结构体系由于加入了TMD ，其动力特性发生了变化，原结构承受动力作用而剧烈振动时，由于TMD 质量块的惯性而向原结构施加反方向作用力，其阻尼也发挥耗能作用，从而使原结构的振动反应明显衰减。

如图1所示，将TMD 子系统和被控制的主结构系统模型简化为两自由度的质量、弹簧、阻尼系统，并且直接受有简谐激励的作用。

图 1 两自由度力学模型图中：1M 为主结构质量；1K 为结构刚度；1C 为主结构阻尼；d M 为子结构质量；d K 为子结构刚度；d C 为子结构阻尼；()P t 为外激励，且0()sin P t P t ω=的简谐激励；1x 为主结构的位移反应；d x 为子结构的位移反应。

1. 无阻尼子结构的调谐减振控制假设主结构阻尼10C =，子结构0d C =，按图1所示的两自由度体系，可列出运动方程：1111()()d d d m x K K x K x P t ++-=&& （1）1()0d d d d m x K x x +-=&& （2）为求得主结构和子结构的位移反应1x 和d x ，可采用传递函数解法。

简谐激励为0sin P t ω，频率为ω，则主结构和子结构振动反应的传递函数1()H ω和()d H ω为：11()()()x t H P t ω= ()()()dd x t H P t ω=主结构和子结构的位移反应为：1110()()()()sin x t H P t H P t ωωω==0()()()()sin d d d x t H P t H P t ωωω==可以表达为：110()()t x t H P e ωω= 0()()td d x t H Pe ωω=把1x 和d x 的传递函数表达式代入（1），经整理归纳得：2122211()()()d d d d d dK m H K K m K m K ωωωω-=+---（3） 22211()()()dd d d d dKH K K m K m K ωωω=+---（4） 则主结构和子结构的位移反应最大值为：22011042221()1(1)P f h x H P K h h f f ωμ-==⎡⎤-+++⎣⎦（5） 20042221()1(1)d d P f x H P K h h f f ωμ==⎡⎤-+++⎣⎦（6） 式中01/P K —主结构在外激励下的最大等效静力位移；1ω—主结构固有频率，1ω=d ω—子结构固有频率，d ω=f —子结构与主结构的固有频率比，1/d f ωω=；h —外激励与主结构之频率比，1/h ωω=；μ—子结构与主结构的质量比，1/d m m μ=；式（5）（6）可表达为111P x A K = 01d d Px AK = 1A 和d A 为主结构和子结构相对于等效静力位移的位移反应动力放大系数：22142221(1)f h A h h f fμ-=⎡⎤-+++⎣⎦ （7） 242221(1)d f A h h f fμ=⎡⎤-+++⎣⎦ （8） 分析（7）及（8），可得出受简谐激励的结构被动调谐减振机理如下：（1）当子结构的固有频率d ω等于主结构的激励频率ω时，即d ωω=，则f h =此时可得：01110P x A K == 001d d d P P x A K K ==- 10()d d x x K P -=- 10x =表明，当主结构直接被简谐激励振动时，使主结构达到最优调谐减振效果（振动消失）的调谐条件是，子结构的固有频率等于直接激励主结构的激励频率。

建筑隔震与消能减震设计建筑隔震与消能减震设计是在建筑设计的过程中考虑到地震与震动的因素，并采取一系列措施，以减少地震造成的破坏和危险。

随着科技的发展，建筑隔震与消能减震设计已经成为建筑工程设计的重要组成部分。

下面将重点介绍建筑隔震与消能减震设计的原理、方法和应用。

建筑隔震设计的原理主要是通过将建筑结构与地面分离，使建筑对地震产生的震动具有能动响应，从而减小地震对建筑结构的破坏作用。

常见的隔震装置包括摩擦隔震器、弹簧隔震器、液体阻尼器等。

这些装置能通过减震弹簧、摩擦等消耗部分地震能量，减小地震产生的冲击力，从而减小地震对建筑的破坏。

消能减震设计的原理主要是通过在建筑结构中设置减振器，将地震的能量转化为其他形式，达到减轻结构震动和减小地震影响的效果。

常见的减震器包括液体阻尼器、颤振器、摆锤阻尼器等。

这些装置能有效消耗地震能量，并通过减振措施减小建筑结构的震动，从而减轻地震对建筑的破坏。

建筑隔震与消能减震设计的方法包括减震隔震体系设计、基础隔震设计和结构减震设计。

减震隔震体系设计是指通过设置隔震垫、减震器等减震装置，将建筑结构与地面分离，从而减小地震对建筑的冲击。

基础隔震设计是指在建筑的基础中设置隔震垫、减震器等装置，将地震产生的冲击力传导到地下，从而减小地震对建筑的影响。

结构减震设计是指通过设置减振器、增加耗能装置等措施，减小地震对建筑结构的振动，从而减小地震对建筑的破坏。

建筑隔震与消能减震设计已经在实际工程中得到广泛应用。

例如，日本的隔震建筑技术被广泛应用于地震频繁的地区。

这些建筑结构采用隔震装置，通过地震时的隔离和衰减作用，大大减小地震对建筑的破坏。

同时，在高层建筑中广泛使用了减振器和液体阻尼器等减震装置，通过抑制结构的振动，有效减少了地震对建筑的影响。

综上所述，建筑隔震与消能减震设计是一种通过隔震和消能装置来减小地震对建筑的破坏和影响的设计方法。

在实际工程中，通过合理地应用隔震器、减振器等装置，可以提高建筑的地震抗灾能力，确保人们的生命财产安全。

结构抗震与隔震学生姓名：马慕蓉学号：094811084专业：研桥梁09级指导老师：杨孟刚目录题目1： (1)1.1 动力特性分析，绘出前5阶振型。

(2)1.2 反应谱分析 (3)1.3 时程分析 (5)题目2： (7)2.1 减隔震技术工作机理 (7)2.2 减隔震系统的组成 (7)2.3 常用的减震隔震措施 (8)2.4 减隔震方案 (8)2.5 方案工作原理及研究现状阐述 (9)2.6 结论 (11)参考文献 (12)题目1：根据题意，每层的质量为每层质量为6800㎏，层间剪切刚度为20000kN/m。

分析可知，可以用软件MIDAS建立符合上述条件的模型，进行分析计算。

将结构划分为38节点、42单元的结构；楼面弹性模量取为无限大模拟成刚性结构，取相应的容重，使其满足每层的质量要求；立柱截面设计成满足层间剪切刚度；将每层的质量作为均布荷载加在相应的单元中；约束1、20号节点的所有自由度，即设置为刚性支座节点。

计算模型如下图所示：1.1 动力特性分析，绘出前5阶振型。

运行软件进行分析，得结构的前5阶振型分别如图3~7所示。

图3 第一阶阵型图4 第二阶振型图7 第五阶振型1.2 反应谱分析利用MIDAS反应谱分析功能，设计反应谱函数取China(GB50011-01)，即采用《建筑结构抗震规范》中的反应谱进行分析。

阻尼比取0.05，地震设防烈度取7，Ⅰ类场地类别，多遇地震作用，最大周期取为5秒。

反应谱荷载工况取1个，工况1地震作用在水平方向上，即X-Y平面内，结构将产生最大水平位移；运行程序进行反应谱分析。

各节点水平位移如下表所示：结构变形如下图所示：由以上分析可得，在水平地震波，第六层的水平位移最大，为0.003239米。

1.3 时程分析任采用以上模型进行分析。

利用MIDAS的时程分析功能，输入地震波函数EL-CENTRO 波(1940, El Centro Site ,270 Deg)。

时程荷载工况中，采用线性分析类型、瞬态时程类型以及振型叠加方法进行分析。

耗能减振结构的抗震设计方法一、本文概述随着地震活动的频繁发生，如何提高建筑结构的抗震性能已成为土木工程领域的研究热点。

耗能减振结构作为一种有效的抗震设计方法，近年来受到了广泛关注。

本文旨在深入探讨耗能减振结构的抗震设计方法，分析其在不同地震动条件下的耗能机制与减震效果，以期为土木工程实践提供有益的参考和指导。

本文首先介绍了耗能减振结构的基本原理和耗能元件的类型，包括阻尼器、隔震支座等。

随后，详细阐述了耗能减振结构的设计原则和设计流程，包括结构的动力特性分析、耗能元件的选型与优化、结构的地震动响应分析等。

在此基础上，通过对比分析不同耗能减振结构在不同地震动条件下的抗震性能，揭示了耗能减振结构在减小结构地震响应、提高结构安全性方面的优势。

本文还探讨了耗能减振结构在实际工程中的应用情况，分析了其在实际应用中的优缺点及适用条件。

针对耗能减振结构在设计、施工、维护等方面存在的问题和挑战，提出了相应的解决方案和建议。

本文旨在全面系统地介绍耗能减振结构的抗震设计方法，以期为土木工程实践提供有益的参考和指导。

通过深入研究耗能减振结构的耗能机制与减震效果，有助于推动土木工程领域在抗震设计方面的技术创新与进步，为保障人民生命财产安全做出积极贡献。

二、耗能减振结构的基本原理耗能减振结构是一种通过引入耗能元件，利用其在地震动作用下产生非弹性变形来耗散地震输入能量的结构体系。

其基本原理是在结构的关键部位安装耗能元件，这些元件在地震时会产生塑性变形或摩擦滑移，从而吸收并耗散地震能量，降低结构的地震响应，达到减震的目的。

耗能减振结构的设计关键在于选择合适的耗能元件和耗能机制。

耗能元件需要具备耗能能力大、耐久性好、性能稳定等特点，以确保结构在多次地震作用下仍能保持良好的减震效果。

耗能机制则需要根据结构的动力学特性、地震动特性以及使用要求等因素进行综合考虑。

耗能减振结构的优点在于其能够有效地减小地震对结构的影响，提高结构的抗震性能。

设置粘滞阻尼器的框架结构动力分析摘要：为改善框架结构的抗震性能，本文对某一7度（0.15g）区框架模型设置粘滞阻尼，通过动力时程分析，从结构的位移、加速度、变形、塑性发展等角度表明粘滞阻尼器对于减小结构地震反应具有很好的性能，能够用力地控制结构在地震下的反应。

关键词：粘滞阻尼器框架结构能量1 引言结构减震控制是指在工程结构的特定部位，装设某种装置（如隔震垫等），或某种机构（如消能支撑、消能剪力墙、消能结点、消能器等），或某种结构（如调频质量等），或施加外力（外部能量输入），以改变或调整结构的动力特性或动力作用。

这种使工程结构在地震作用下的动力反应(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、仪器、设备、装修等的安全和处于正常使用环境状况的结构体系，称为“工程结构减震控制体系”，其相关理论、技术和方法，统称为“工程结构减震控制”。

工程结构减震控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制[1]。

被动控制是无外加能源的控制，其控制力是控制装置随结构一起振动变形，应装置自身的运动而被动产生的。

被动控制可分为基础隔震技术、消能减震技术和吸能减震技术。

基础隔震技术是指在建筑物或构筑物基底设置控制机构来隔离地震能量向上部结构的传输，使结构震动减轻，防止结构破坏。

目前应用最多的吸能减振装置有：调协质量阻尼系统（TMD),调谐液体阻尼系统（TLD)。

利用吸能减震技术时，需要对原结构的频率准确的把握。

本文主要研究的是框架结构的消能减震，下面将着重对消能减震技术做简要介绍。

2 结构消能减震消能减震体系是把结构的某些非承重构件(如支撑、剪力墙等)设计成消能杆件，或在结构的某些部位(如节点、联结处等)装设阻尼器。

在风荷载或轻微地震时，这些消能杆件或阻尼器处于弹性状态，具有足够的初始刚度，使结构满足正常使用要求;在强震发生时，随着结构变形的增大，这些消能杆件和阻尼器率先进入非弹性状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，使主体结构避免进入明显的非弹性状态，并迅速衰减结构的地震反应，从而保护主体结构在强震中免遭损坏[2]。