隔震结构设计 ppt课件

› 地震波对动力时程分析的结果影响很大。 › 地震波至少选择 地震波至少选择2条天然波，1
条人工波。 › 具体波形没有强制要求，但建议按通则的 具体波
形没有强制要求，但建议按通则的。 › 地震波的加速度峰值应按抗震设防烈度对应的峰
值调整。 › 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。
基底隔震 首层隔震 层间隔震
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1.3 隔震层方案
› 隔震层设置在有耐火要求的使用空间中时，隔震 支座和其他部件应根据使用空间的耐火等级采取 相应的防火措施。
› 隔震层所形成的缝隙可根据使用功能要求，采用 柔性材料封堵、填塞。
› 隔震层宜留有便于观测和更换隔震支座的空间。
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第二步 动力分析及计算
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› 隔震层位置：基础隔震，隔震层位于地下室顶部或单 独设置隔震层；柱顶隔震，隔震层布置在一层柱顶； 层间隔震
› 特殊结构如大底盘多塔结构，其柱距较大，为不影响 大底盘层的使用功能，可在上部结构与大底盘层之间， 专门设置层高 1.5m～2.0m 的隔震层。采用隔震技术， 上部结构剪重比依然要满足本地区设防烈度的最小剪 重比要求。
隔震结构设计方法
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隔震结构设计流程
方案选定 动力分析计算 上部结构设计 隔震层设计 下部结构设计
从建筑功能、场地条件、经济性等方面，选择是 否采用隔震，并初步确定隔震结构的方案。 设定上部结构和隔震层参数，取计算模型，进行动力 分析，验证以上方案是否满足预期的设计要求，不满 足，则调整上部结构或隔震层参数，重新计算。
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1.2 结构初步设计
› 上部结构设计根据降低后的水平地震影响系数计算
› 国外大量实践验证，隔震技术对与自振周期超过1s的高层结构同样适用，故 2010 版《抗规》取消了 2001 版结构周期小于 1s 的限制。隔震建筑结构体型宜规则、 对称。

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2.滚动隔震
滚动隔震主要有滚轴隔震和滚珠隔震两种。
在基础与上部结构之间设 置上、下两层彼此垂直的 滚轴，滚轴在椭圆形的沟 槽内滚动，因而该装置具 有自己复位的能力。
双排滚轴隔震装置 1一上部滚轴群;2一下部滚轴群;3一呈弧形沟槽的中间板;4-钢制连接件;
5-销子;6一底盘;7一盖板;8一盖板向下突壁;9一散粒物
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8.3.3吸振减震原理
吸振是通过附加子结构使主结构的能量向子结构转 移的减震方式。
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8.3.4 吸振减震装置
1.调频质量阻尼器(TMD )
这种装置通常做成可滑动的质量块，可以安装在高耸结构或高层建筑的顶部 比较适合于阻尼比较小的钢结构或桥梁结构的风振控制，对于阻尼比较大的混凝 土高层建筑结构的振动控制尤其是地震反应控制，效果往往不太明显。 2.调谐液体阻尼器(TLD)
隔震层通常具有较大的阻尼，从而使结构所受地震作用较非隔震结构 有较大的衰减。隔震层具有很小的侧移刚度，从而大大延长了结构物的周期， 因而，结构加速度反应得到进一步降低。与此同时，结构位移反应在一定程 度上有所增加。
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在进行基底隔震结构设计时应注意: （1）在满足必要的竖向承载力前提下，隔震装置的
然而，延性结构体系的结构，仍然是处于被动地抵御地震作用的 地位。对于一般性建筑物，当遭遇相当基本烈度的地震袭击时，结构 即可能进人非弹性破坏状态，从而导致建筑物装修与内部设备的破坏， 造成巨大的经济损失。对于某些生命线工程(如电力、通讯部门的核 心建筑)，结构及内部设备的破坏可以导致生命线网络的瘫痪，所造 成的损失更是难以估量。所以，随着现代化社会的发展，各种昂贵设 备在建筑物内部配置的增加，延性结构体系的应用也有了一定的局限 性。面对新的社会要求，各国地震工程学家一直在寻求新的结构抗震 设计途径。

隔震体系的基本特性 ① 承载特性：隔震装置具有较大的竖向承载能力 ② 隔震特性：隔震装置具有可变的水平刚度特性 ③ 复位特性：小震时，隔震装置具有水平弹性功能，地震后，上部
结构能恢复到初姑状态，满足正常使用要求 ④ 阻尼耗能特性：隔震装置具有足够的阻尼以耗散地震输入的能量
隔震装置 ➢ 上部结构与基础之间 ➢ 层间隔震（底部框架上部砖房结构顶部设置水箱，巨型框架中的子框
✓ 结构消能减震和阻尼减震——通过装设消能装置，使结构在轻微 地震或阵风脉动时，消能杆件或阻尼器处于弹性状态，结构物具 有一定抗侧刚度，可以满足正常使用要求。强震时消能杆件或阻 尼器进入非弹性状态，大量耗散地震能量。
✓ 结构被动控制——在建筑物特定部位附加子结构，改变结构的动 力特性，达到降低结构动力反应的目的。如调频质量阻尼器 （TMD），调频液体阻础抗震验算和地基处理仍应按原设防烈度进行。甲、乙类建筑的抗液 化措施可按提高一个液化等级确定，直到全部消除液化沉陷。 隔震结构的构造要求
(1)隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的 措施，包括：上部结构的周边应设置防震缝，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；上部结构(包括与其相连的任 何构件)与地面(包括地下室与其相连的构件)之间，宜设置明确的水平隔 震缝，确有困难时，应设置可靠的水平滑移垫层；在走廊、楼梯、电梯 等部位，应无任何障碍物。
✓ 结构主动控制——利用外部能源，在结构振动过程中瞬时改变结 构的动力特性，并施加控制力以衰减结构地震反应，如主动调频 质量阻尼器（AMD）、锚索控制等。
8.2 、隔震
隔震的本质与机理
隔震是通过某种装置，将上部结构与地震地面运动分离或切断， 削减地面运动向上部结构的传输。

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隔震层以下结构设计
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隔震层以下结构设计
• 《抗规》12.2.9 ： • 1、隔震层支墩、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震
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（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）中直接支
承隔震层以上结构的相关构件，应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地 震的抗震承载力要求，并按罕遇地震进行抗剪承载力验算。隔震层以 下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值应满足表12.2.9要 求。
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查看隔震支座应力
• 为了得到隔震支座 的应力，必须在隔 震参数中正确输入 隔震支座的面积， 如果在参数中没有 输入隔震支座的面 积，隔震支座应力 菜单输出的结果将 是0
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查看隔震支座位移
• 使用“隔震支座位移 ”菜单查看各个隔震 支座位移；
• 按照《抗规》12.2.3隔 震支座在表12.2.3所列 的压应力下的极限水 平变位的限值要求。
14482.121 17916.424 21359.904 22776.092
隔震FNA时程法剪力 2020.284 3478.296 4086.388 4315.748 3139.032
剪力比 0.24 0.24 0.23
-
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对非隔震模型输入β/ψ的反应谱法计算
• 在非隔震模型中输入β/ψ并进行反 应谱法计算，得到上部结构的最 终配筋结果；
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隔震层支墩、支柱的计算
• 取隔震支座验算结果的各 组合下支座内力（轴力u1 ，剪力u2、u3）值；
• 弯矩可按轴力与水平位移 乘积取值，取较大值；
• 以上轴力、剪力、弯矩可 用于支柱的设计内力；
• 支柱设计可采用此内力用 工具箱手核。

(4)在风荷载作用下，隔震层不应产生水平位移。
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2.1.3 隔震层以下结构设计

支墩——罕遇地震、基础——设防地震
注意：此条均指按隔震后的受力和变形进行验算。
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2.1.3 隔震层以下结构设计 常规结构抗倒塌要求
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2.2主要隔震措施

不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形
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2.2主要隔震措施
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2.1 隔震计算分析

2.1.1 隔震层以上结构地震作用
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2.1.1 隔震层以上结构地震作用

水平地震作用
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2.1.1 隔震层以上结构地震作用 《抗规》12.2.5条文说明：
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2.1.1 隔震层以上结构地震作用 《抗规》 12.2.7条文说明：
上部结构的计算重点：水平向减震系数的计算。
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3.2 计算分析软件：ETABS、PKPM

PKPM模型
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3.2 计算分析软件：ETABS、PKPM

ETABS模型
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3.3上部结构
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3.3上部结构

《抗规》第12.2.2条2款规定建筑结构隔震设计的计算分析，一般情 况下，宜采用时程分析法进行计算。由上表，根据《抗规》第12.2.5 条，隔震与非隔震层间剪力比最大值为0.258，隔震层以上结构水平 地震作用可以降低一度进行设计。
此工程基础计算时未考虑地震作用，采用隔震后PKPM模型下的 JCCAD进行基础计算。
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3.6 基础

如果不满足《抗规》4.2.1的要求，则按4.2.2条计算。
地震作用效应标准组合，即为5.4.1基本组合各荷载分项系数取为1。 注意当同时考虑水平和竖向地震时的分项系数0.5=1.3x0.4。

严重影响灾后抗震救灾工作的建筑物
政府指挥中心、通讯枢纽、医院、学校、银行等
.
3
隔震技术的应用范围
有重要历史价值、纪念意义的建筑
文物建筑
业主对房屋抗震性能有特殊要求的项目 旧房改造、平移项目
.
4
隔震类型及设计依据
隔震类型
叠层橡胶支座隔震
天然橡胶支座 铅芯橡胶支座 高阻尼橡胶支座 配合其他抗风装置和阻尼装置
.
5
隔震类型及设计依据
隔震类型
滑移隔震
钢摩擦滑板 石墨 砂垫层 聚四氟乙烯板 弹性滑移支座 直线轨道式滑移支座 摩擦摆支座 配合其他抗风装置和阻尼装置
.
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隔震类型及设计依据
隔震类型
混合隔震（各种隔震装置的混合应用）
叠层橡胶支座和滑移支座混合应用 （高层隔震的主流技术）
.
建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，并应选用稳定性 较好的基础类型
.
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解读规范隔震设计要点
隔震设计的一般条件
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％
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适应隔震层的罕遇地 震水平位移
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的平均压力限值；
对多遇地震验算，宜采用水平加载频率为0.3Hz且 隔震支座剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻 尼比；
对罕遇地震验算，直径小于600mm的隔震支座宜采 用水平加载频率为0.1Hz且隔震支座剪切变形不小 于250%时的水平动刚度和等效粘滞阻尼比，直径不 小于600mm的隔震支座可采用水平加载频率为0.2Hz 且隔震支座剪切变形为100%时的水平动刚度和等效 粘滞阻尼比。

兀-1.4隔震层方案-〉隔震层设置在有耐火要求的使用空间中时，隔震-支座和其他部件应根据使用空间的耐火等级采取-相应的防火措施。-〉隔震层所形成的 隙可根据使用功能要求，采用-柔性材料封堵、填塞。-〉隔震层宜留有便于观测和更换隔震支座的空间。-PPT课件-11
兀-1.5橡胶隔震支座的选型与布置-隔震支座布置：-1剪力墙结构的隔震支座布置原则是纵横向承重墙交接处、墙体端部和墙身下。-2一个建筑物的隔震支座 以放置在同一标高上，也可以放置在不同标高上。-隔震支座放置在不同标高上并不影响隔震效果，但由于隔震支座周围须留有足-够的变形空间。因此，隔震支座尽 能放在同一标高。同一建筑物中选用多-个型号的隔震支座时，一般保证支座的顶标高相同。-3隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合。-4隔震支座的平面 置宜与上部结构和下部结构中竖向受力构件的平面位置相-对应。-PPT课件-12
兀-1.3隔震设计的一般要求-1隔震建筑的体型应基本规则，上部建筑重心尽可能与隔震层的刚-度中心接近，保证隔震结构地震时不至因太大的扭转而发生意外 破-坏。-2合理设置隔震结构的基本周期，避开场地周期和上部结构的周期，-有效发挥隔震技术的效用。-3隔震设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要 ，选择适-当的隔震支座和阻尼器（消能器）。如果需要，还要设置抵抗风荷载-的部件（如抗风拉杆或抗风销键。-4隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震 水平位移的验算。-PP置-高夫座下支量-隔程支举-架摆支座下支增-PPT课件-13
兀-1.5橡胶隔震支座的选型与布置-隔震支座布置：-5同一房屋选用多种规格的隔震支座时，应注意充分发挥每个隔震支-座的承载力和水平变形能力。-6同 支承处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距应大于安装-和更换时所需的空间尺寸。-7设置在隔震层的抗风装置宜对称、分散地布置在建筑物的周边。-8隔 层在罕遇地震下应保持稳定，不宜出现不可恢复的变形。-PPT课件-14

Vc s1( )G 9601 .49kN
,隔震层的总刚度为53504KN/m。每个GZY400隔震支座受到水平剪力为218.22KN。
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最大加速度
m10/ .s62.8 隔震结构时程分析验算
1．分析模型
上 部 结 构
隔 震 层
地震波 ART EL CENTRO ART HACHINOHE
ART KOBE
力。根据抗震规范相应要求，丙类建筑隔震支座平均应力限制不应大于15MPa，由此 确定每个支座的直径（隔震装置平面布置图如图10.10所示，即各柱底部分别安置橡胶 支座）。
图10.10 隔震支座布置图
5
1.确定轴向力 竖向地震作用
Fevk vG
柱底轴力设计值
N 1.2 (恒载 0.5 活载）1.3 竖向地震作用 53608 .25kN
图10.11 隔震结构时程分析模型 2．输入地震波
本工程8度(0.15g)设防，时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值取为：
多遇地震1.10 m / s2
罕遇地震5.10m / s2
输入地震波如表10.7： 表10.7时程分析地震波参数
相位特性
时间间隔 (s)
EL CENTRO 1940 NS HACHINOHE 1969 EW JMA KOBE 1995 NS
Kh K j 2.092 44 92.048kN/ mm
由式(10.3)
eg
K j j 44 2.092 0.292 0.292
Kh
92.048
6
。
由式(10.1)
T1 2
G Khg
1.27S
5Tg
5 0.4 2.0s
。
2
1
0.05 eg 0.06 1.7eg

图4、抗拔装置
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• 昆明机场航站楼
昆明新机场航站楼拟建场地于昆明东北部浑水塘，跨
越多个地貌单元，地形起伏不平，多条断层从场区穿 过 ， 属于高地震烈度区。航站楼主体结构采用基础隔震技术。 整个隔震层共使用1 800余个直径为1 000 mm的叠层橡胶 支座，建成后，这座航站楼将成为目前世界上最大、最复 杂的单体减隔震建筑。航站楼的主体结构南北长约324. 0m ，东西宽256. 0m，其结构体系非常特殊，下部5层是钢筋 混凝土框架 — 剪力墙结构体系，基本柱网12m x 12m， 12m x 18m，而上部是一个由钢结构飘带支撑的大跨度钢 结构双层网架，柱距约24 m x 26 m。
5、混合隔震
6、典型工程
2021
1
1、简介
目前，国内隔震建筑大量采用的是叠层橡胶支座，
其生产工艺和设计方法较为成熟；旨在提高橡胶隔震支座 阻尼的高阻尼橡胶隔震支座仍处在研发中，还未应用于实 际工程；滑动隔震支座在一些工程中与橡胶支座联合使用 构成混合隔震，隔震效果明显，但设计缺乏规范的支撑。 在隔震设计方面，借助减震系数，采用分离式方法，一方 面简化了设计，另一方面能有效利用现有的设计资源，为 设计人员所接受。隔震技术的应用范围逐渐扩大，已在机 场航站楼和高层建筑中得到应用。同时在中小学抗震加固 中也成功应用，为抗震加固提供了一种新方法。未来隔震 技术将会获得更广泛的应用。
图1、滑板式隔震支座
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• 摩擦摆隔震支座
摩擦摆隔震装置(简称FPS)
是一种具有自复位能力的摩擦
隔震体系,其支座构造见图2，
其原理是滑块置于一个凹形曲
面的底盘中，当水平位移发生
后，滑块滑至底盘曲面的高处

二、隔震支座的分类
摩擦摆隔震支座：
二、隔震支座的分类
2.3、混合隔震:
日本某隔震建筑隔震支座布置图
三、隔震结构的设计计算方法
3.1、规范方法
目前隔震结构的设计采用的是分离式计 算方法，即将隔震结构的楼层剪力与非隔震结 构的楼层剪力分层比较，取比值最大的作为减 震系数，对于高层结构还要比较楼层倾覆力矩。
一、简介
一、简介
83个橡胶隔震支座顶起芦山"楼坚强"
一、简介
1.2、隔震技术的发展与应用
隔震技术被美国地震专家称之为“40年来 世界地震工程最重要的成果之一。”隔震即隔 离地震,在建筑物和构筑物的基底或某个位置 设置隔震装置隔离或耗散地震能量,以避免或 减少地震能量向上部结构的传输,减轻结构振 动反应,建筑物只发生较轻微运动和变形,从而 保障地震时建筑物安全。
隔震加固的关键在于换托
四、隔震结构的应用
结构隔震加固节点详图
五、结束语
隔震结构是一项卓有成效的减震技术， 历次地震中隔震建筑的表现良好，目前我国越 来越多的建筑采用这项技术，更多的开发商也 开始关注这项技术，相信在不久的未来隔震技 术将获得更加广泛的应用。
六、参考文献
参考文献：
[1]曲哲,叶列平,潘鹏. 高层建筑的隔震原理与 技术[J]. 工程抗震与加固改造,2009,05:58-63+51.
[2]高杰. 高层建筑变刚度隔震技术试验研究 [D].中国建筑科学研究院,2013. [3]薛彦涛.建筑结 构隔震技术现状与应用[J].建筑结构,2011,11:82-87.
[3]周锡元,阎维明,杨润林. 建筑结构的隔震、 减振和振动控制[J]. 建筑结构学报,2002,02:2-12+26.