隔震设计(2015)——薛彦涛
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设防烈度调整后既有r建筑抗震加固对策与方法薛彦涛【期刊名称】《城市与减灾》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P54-58)【作者】薛彦涛【作者单位】中国中国建筑学会抗震防灾分会【正文语种】中文薛彦涛,中国建筑科学研究院,研究员,博士。
建筑抗震设计规范编制组成员、消能减震加固设计规程主编、隔震建筑设计规程编制组成员。
现任中国中国建筑学会抗震防灾分会理事、中国建筑学会高层建筑结构专业委员会委员、抗震加固改造技术专业委员会委员,中国建筑学会结构减震控制委员会委员。
主持和参与科技部八五科技攻关项目“中高层建筑耗能减震的研究”、十一五项目“大型及重要建筑抗震计算理论与试验技术研究”和二十五项目“建筑抗震前沿理论与技术研究”。
获国家科技进步二等奖、住建部华夏建设科学技术一等奖、二等奖。
在既有建筑的鉴定与加固改造工作方面进行了大量的研究与工程应用工作,主持或参加了全国政协礼堂、北京火车站、北京饭店西楼、北京大学仿古建筑群、301医院病房楼等建筑的抗震鉴定与加固工作。
在减隔震技术方面成绩突出,主持研发金属消能减震器,获多项发明专利,产品在北京轨道交通指挥大厦、海南椰风酒店、301医院等工程中大量应用,负责成都凯德风尚小区高层住宅隔震设计、山西忻州市中小学校舍隔震加固设计咨询工作。
第五代《中国地震动参数区划图》即将颁布实施,全国部分区域抗震设防烈度将有所改变。
第一,全国范围建筑都应进行抗震设计,最低的抗震设防烈度为Ⅵ度,个别原不设防地区甚至调到Ⅶ度(0.10g);第二,部分Ⅵ度区调整到Ⅶ度(0.10g),少数区域调整到Ⅶ度半(0.15g),个别区域调至Ⅷ度(0.20g);第三,部分Ⅶ度(0.10g)调到Ⅶ度半(0.15g),少数调到Ⅷ度(0.20g);第四,部分Ⅶ度半(0.15g)调到Ⅷ度(0.20g),个别区域降低到Ⅶ度(0.10g);第五,部分Ⅷ度(0.20g)调到Ⅷ度半(0.30g),个别区域降低到Ⅶ度半(0.15g);第六,Ⅷ度半(0.30g)和Ⅸ度区维持不变。
建筑减隔震技术薛彦涛 中国建筑科学研究院有限公司1减隔震技术概述建筑结构隔震技术是指通过一些隔震装置将建筑结构与地面隔开,通过隔震层的变形消耗和缓冲地震时地面的振动,以保护上部结构免于地震破坏的一种抗震手段。
根据地震工程学的研究,地震波荷载在短周期内的作用强烈,到长周期后作用将显著减弱。
大量中低建筑,自振周期都处于短周期。
通过隔震技术,可以将整体结构的自振周期延长,避开短周期强烈的地震荷载。
从隔震部位分,隔震结构可以分为基底隔震、层间隔震、高位隔震和局部隔震。
从隔震装置形式,隔震装置又可以划分为普通橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座、滚珠隔震装置、摩擦摆隔震支座、悬挂隔震装置、摇摆隔震支座和滑动隔震支座等。
消能减震技术是将结构的一些非承重构件(如支撑、剪力墙、连接件等)设置成变形能力强的消能构件,或在结构某些部位(层间、节点处、连接缝等)装设消能装置。
这些变形耗能能力强的构件叫做消能器,通过规范约束和试验检测保证消能器具有比较高的耗能性能和大变形下承载力保证率。
在设计中,将消能器作为第一道防线,通过控制消能器及其相连的消能子结构的变形和损伤,保障消能器在结构变形中持续有效地变形耗能,从而保护主体结构的抗震安全。
消能器是消能减震技术的核心,其主要功能在于消能地震能量。
按照消能器力学性能的不同,可以划分为位移相关型消能器、速度相关型消能器、复合消能器等。
依据消能器耗能原理的不同,又可以分为金属屈服型消能器、摩擦型消能器、黏滞消能器、黏弹性消能器、电涡流消能器以及电/磁流变液体、压电材料和电/磁致伸缩材料等新型材料制成的消能器。
2减隔震技术研究我国最早的隔震概念始于五六十年代,最初尝试采用的是砂垫层隔震,隔震造价低,但变量多,性能不易控制,不能自复位。
从90年代开始,逐步地开展了球面摆式滑移支座和橡胶隔震支座的研究和应用。
建筑结构抗震规范最早于2001版加入了减隔震的技术章节,正式将减隔震技术纳入了抗震结构体系。
减震技术40建筑结构隔震技术现状与应用*薛彦涛(中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司,北京100013)[摘要] 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。
隔震结构计算可以采用成熟的软件,如ETABS和MIDAS,它们都有适合普通橡胶支座、铅芯橡胶支座和滑动隔震支座的计算单元,同时还可按照规范的要求进行时程分析计算。
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。
[关键词] 隔震技术;隔震支座;高阻尼橡胶隔震支座;混合隔震;隔震加固Status and application of base-isolation technique of buildingsXue Yantao(CABR Technology Co., Ltd., China Academy of Building Research, Beijing 100013, China)Abstract: Rubber bearing is widely used for its more mature production and design method in base-isolation building. In order to increase the damping of rubber bearing, a high damping-rubber bearing is developed, but it has not been applied in the actual building in China. The sliding bearing has no design code, although it has been used in some projects with rubber bearing and got obvious isolation effect. In terms of isolation design, a separate way of design is adopted by designers with reducing coefficients of earthquake force, which can simplify the design and also make use of existing resources effectively. The sophisticated software, such as ETABS and MIDAS, have all suitable elements for rubber bearings, lead-rubber bearing and slide bearing in base-isolation structure and the time history analysis for base-isolation structure is also demanded by Chinese seismic code. The base-isolation technology has been used in the airport terminal building and high buildings and also in the seismic retrofitting for building of elementary and middle school as a new seismic technology. So it is sure that the base-isolation technology will be used more widely in the future. Keywords: base-isolation technique; isolator; high-damping rubber bearing; hybrid isolation; isolation retrofitting0 概述正如日本阪神地震后隔震建筑在日本大量兴起,汶川地震后隔震建筑也受到国人的关注,隔震建筑大量涌现[1-3]。
第50卷增刊建筑结构Vol.50 S2海南8度区某学院高层建筑隔震设计伍华东1,2,罗吉良1,卢振雄1,2,张春龙1,2,胡白杨1(1 万力轮胎股份有限公司,广州510450;2 广州钻石车胎有限公司,广州510450)[摘要] 海南8度(0.3g)区某学院高层建筑为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,建筑高度58m,采用了隔震设计,在隔震层设置了铅芯橡胶支座及天然胶隔震支座。
采用了时程分析法对该建筑进行了隔震分析。
研究结果表明,进行隔震设计后的结构,可显著降低上部结构的地震作用。
罕遇地震下,隔震层的竖向应力、水平位移及支座位移均满足相关规范的要求。
[关键词] 隔震支座;基础隔震;时程分析中图分类号:TU352.1 文献标识码:A 文章编号:1002-848X(2020)S2-0343-05Seismic isolation design for a college high-rise building in the Hainan 8 degree areaWU Huadong1,2, LUO Jiliang1, LU Zhenxiong1,2, ZHANG Chunlong1,2, HU Baiyang1(1 Wanli Tire Corporation Limited, Guangzhou 510450, China;2 Guangzhou Diamond Tire Co., Ltd., Guangzhou 510450, China)Abstract:The high-rise building of a college in 8 degrees south (0.3g) is a reinforced concrete frame and shear wall structure, with a building height of 58m, which adopts a seismic isolation design. The seismic isolation analysis of the building was carried out using the time course analysis method. The results show that the isolation design can significantly reduce the seismic effect of the superstructure. Under rare earthquakes, the vertical stresses, horizontal displacements and bearing displacements of the isolation layer meet the requirements of relevant codes.Keywords: isolated bearing; base isolation; time-history analysis0前言隔震结构通过建筑基础结构与上部结构之间设置隔震层,使上部结构与地震动的水平成分绝缘。
[文章编号] 1002-8412(2009)05-0093-08汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策薛彦涛,黄世敏,姚秋来,葛学礼,曾德民,尹保江,荣维生,于 文(中国建筑科学研究院抗震所,北京100013)[摘 要] 汶川大地震造成了部分钢筋混土框架结构的严重破坏和倒塌,震害包括结构的整体倒塌、部分倒塌、薄弱层倒塌、底层柱的柱顶和柱底的弯曲破坏、短柱的剪切破坏、框架梁端的弯曲破坏等等;此外原先抗震设计时不被注意的楼梯出现受拉破坏,有的甚至被拉断;填充墙是框架结构破坏严重的非结构构件。
框架结构这些震害产生的原因多种多样,如实际地震影响烈度大大超过设计设防烈度、建筑的施工质量问题、设计不合理(刚度突变,强梁弱柱),等等。
在对倒塌破坏的框架的震害进行深入分析后,本文提出了解决框架结构抗倒塌的方法:加强柱的抗震设计、适当布置抗震墙、采用隔震或消能减震技术。
楼梯设计时应考虑地震下楼梯受力情况,采用刚性连接时,要求计算出楼梯地震效应,并进行配筋;楼梯一端与结构采用滑动连接时,可消除楼梯地震作用下的内力,设计时可不考虑地震影响;加强结构填充墙抗震性能,确保罕遇地震下不致倒塌伤人。
[关键词] 汶川地震;框架结构;震害;破坏倒塌;强柱弱梁[中图分类号] P315.9 [文献标识码] ASeismic Damage and Design Concept from the Buildings of RC Frame Structure in WenchuanEarthquakeXue Yan -tao ,Huang Shi -min ,Yao Qiu -lai ,G e Xue -li ,Zeng De -min ,Yin Bao -jiang ,Rong W ei -sheng ,Yu We n(China Academy of Building Res earch ,Beijing 100013,China )A bstract :Wenchuan 5.12earthquake caused severely damage in RC frame .In this paper ,many kinds of damage on RC frame structure are introduced ,such as the integral structure collapse ,soft story collapse ,bending damage at the bottom and or the top of columns ,shear failure in short column ,etc .The stairs without seis mic design appear pulling damage and s ome of them are even pulled down .Filling walls are also badly damaged .The causes of the damage in RC Frame under earthquake are that earthquake intens ity ,the construction quality ,the unreasonable design such as the mutation in vertical stiffness and the strong beam and the soft colu mn ,etc .After a thorough anal y s is ,the anti collapse methods of RC frame structure are proposed :strengthening the aseismic ability of the column in design ,adding shear walls in RC frame and using base isolation or energy dissipation technology .Earthquake should be considered in stair design if stairs connect with the structure directly ,but if setting slid ing link bet ween stair and structure ,the effect of earthquake could be neglected .Strengthening the anti -earthquake performance of filling wall could ens ure no collapse happening during severe earthquake .Keywords :Wenchuan 5.12earthquake ;RC frame structure ;Seis mic damage and collapse[收稿日期] 2009-02-121 引言2008年5月12日四川省汶川县发生的里氏8级特大地震,震中位于四川省映秀镇。
汶川地震结构震害与结构设计特邀专家简介:薛彦涛中国建筑科学研究院工程抗震研究所研究员,中国建筑学会抗震防灾分会理事,中国建筑学会高层建筑结构专业委员会委员,中国建筑学会高层抗震专业委员会委员,抗震加固改造技术专业委员会委员,中国建筑学会砌体建筑结构学组副秘书长。
主要从事高层结构分析、结构抗震加固和消能减震方面的研究。
薛彦涛:各位代表上午好,这次汶川地震给我们的建筑业的抗震做一个很大的提示。
我们第一批专家是14号到达汶川地震现场,24号去了都江堰,然后又去了汶川。
正好有时间在都江堰做些的详细的调查。
我的报告主要是砌体结构。
其一,因为砌体结构是我们国家建筑面积比较大的结构之一。
其二就是我们做好砌体结构是非常重要的,主要是加固的问题。
这次砌体结构已经在这次地震中造成的很大的伤害。
我们这次在都江堰是属于四川成都地区,这个城市特点是规模相对很大,距震中地区是20公里,我们在都江堰看到的震害是非常严重的。
这个是跟汶川县城距离很近的地方。
这个是都江堰的卫星图。
大家可以看到一个很清晰的情况,中间有一个老城区。
这个是老城区的一些地区,这些地方的破坏是比较集中的,这些地方房屋建造大部分是在八十年代开始建筑的。
从建筑损害的情况看,都是非常严重的。
都江堰的地震烈度是8~9度,地面加速度为200~400mm/s2之间。
这个是都江堰实际遭遇的一个的震害现象。
他们的房屋虽然没有倒,但是破坏的程度是非常严重的。
都江堰结构类型主要:砖混结构;底框结构;框架结构;框架剪力墙结构;框架简体结构;厂房排架结构;农村民房。
这些地方有成片倒塌的,也有逐个倒塌的,这些房屋虽然有的没有倒塌,但是都已经不能再用了。
从这个的方面值得我们反思的是结构的设计是否到位,应该给我们一些警示。
农村的民房离震中近的地方倒塌比较严重,但是人员伤亡的不多。
人员都没有死亡,所以他们的心情是比较轻松的。
讲一些其他的震害,一是砖混结构的震害,砖混结构使用范围:1,住宅;2,学校教室;3,政府办公楼;4,医院。
8度区某小学教学楼隔震设计摘要:采用橡胶隔震支座依据《隔标》对甘肃省某小学教学楼进行基础隔震设计。
结合实际工程从隔震设计方法、性能目标选择、隔震层设计、计算结果分析等方面逐一梳理《隔标》、《抗规》异同,供设计人员参考。
关键词:高烈度区;基础隔震设计;橡胶支座;新旧规范对比1、工程概况甘肃省某小学教学楼总建筑面积7512.87㎡,其中地上6111.47㎡,地下1401.40㎡,为地上五层(不含屋顶)地下一层钢筋混凝土框架结构。
建筑平面为矩形,隔震层高2.6m,一至四层高3.8m,五层层高5.1m。
长65.8m,宽17.8m,高23.97m,长宽比为3.7,高宽比为1.35。
2、设计参数建筑抗震设防类别为乙类,结构安全等级为一级。
抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.20g,场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第三组,场地特征周期为0.45s。
框架抗震等级二级,局部单跨框架一级。
3、隔震设计方法以往隔震设计依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016版)(简称“抗规”)采用分离式计算方法,通过引入减震系数上部结构可以采用传统的反应谱计算方法设计,实现了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
《建筑隔震设计标准》(GBT51408-2021)(简称“隔标”)提出了包含隔震层在内的直接设计方法,采用中震进行内力计算和构件设计,进一步引入性能化设计,实现“中震不坏、大震可修、巨震不倒”的抗震设防目标。
4、确定隔震目标4.1结构体系与抗震等级房屋高度涉及结构体系选择、抗震等级确定这两个重要问题。
对于隔震建筑来讲,通过对大震下工况的各种验算、较为严格的高宽比限制,能够有力地保证结构体系的抗倾覆能力、整体刚度与稳定性、整体承载能力等的宏观指标。
虽然结构隔震层设置位置有所不同,但隔震建筑能够保证各结构体系的适用高度与普通结构基本一致,故《隔标》6.1.2条规定隔震建筑宜符合《抗规》对建筑高度的规定,用于结构体系的选择。
耗能减震技术在抗震加固工程中的简化设计张军涛;宫海;程美涛【摘要】介绍了阻尼器型屈曲约束支撑和阻尼器型屈曲约束钢板墙这两种耗能减震技术的简化设计方法,并通过这种简化设计方法使阻尼器型屈曲约束支撑这种耗能减震技术在抗震加固工程中的得到了应用,从案例分析结果看,这种耗能减震技术简化设计方法为结构抗震设计提供了可靠、便利的设计依据,是一种合理有效的抗震途径或结构振动控制技术手段,可应用于抗震加固工程的设计理论和分析.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2015(038)002【总页数】4页(P297-300)【关键词】阻尼器;屈曲约束支撑;屈曲约束钢板墙;耗能减震;抗震加固【作者】张军涛;宫海;程美涛【作者单位】上海蓝科建筑减震科技股份有限公司,上海200433;上海蓝科建筑减震科技股份有限公司,上海200433;上海建工五建集团有限公司,上海200062【正文语种】中文【中图分类】TV352耗能减震技术属于一种结构被动控制措施,采取结构振动控制技术,对结构施加控制机构或系统,与结构自身共同发挥作用,以减轻主体结构的地震反应,是一种合理有效的抗震途径(高杰等,2010)。
耗能减震结构中所用的耗能装置一般称作阻尼器,目前研究开发的阻尼器种类很多,笔者主要对阻尼器型屈曲约束支撑和阻尼器型屈曲约束钢板墙在抗震加固工程中的简化设计方法进行了介绍,并针对及其工程应用做了相关总结与探讨(GB50011—2010)。
阻尼器型屈曲约束支撑和阻尼器型屈曲约束钢板墙均属于位移型阻尼器,基本原理是其芯材的屈服耗能为主体结构提供附加阻尼。
由于它们的耗能模式不同,所以其耗能减震原理与耗能减震性能也不同,阻尼器型屈曲约束支撑是一种拉压屈服型位移阻尼器,而阻尼器型屈曲约束钢板墙则是一种剪切屈服型位移阻尼器(高杰等,2011)。
阻尼器型屈曲约束支撑通过在低屈服点钢核心外部套管,可以完全避免受压屈曲,是一种效率很高的结构构件;同时屈曲约束支撑在达到其屈服强度极限状态时受压和受拉均可进入屈服状态,且滞回曲线饱满,又是一种性能优越的耗能减震器(李国强等,2009),其基本组成如图1所示。