结构设计中的消能减震措施应用

消能减震技术应用综述(一)摘要：从目前结构消能减震技术的角度出发，论述了在实际设计中这些方法的原理和构造方式。

关键词：基础隔振结构消能减震调谐质量阻尼器0引言基础隔振与结构隔振是目前消能减震技术应用的最广泛，效果最好的方法。

其中基础隔振是主动减震，而结构减震是被动隔振。

结构消能减震技术属于结构减震控制中的被动控制。

1基础隔振技术1.1液压质量(HMS)控制系统。

系统使用适用范围是底层柔性建筑，底层柔性建筑虽然能满足底层大空间的要求，但由于在地展中，柔性底层往往变形过大而导致结构破坏，其抗震性能较差，因此，提出采用结构控制的方法来改善此类建筑的抗震性能。

HMS系统主要由液压缸、活塞和管路等组成，其安装在单层框架上，见图1。

由图1可知，当框架受地面运动而产生振动时，由活塞推动液体，使管路中的液体和质量块随之振动，由于框架的一部分振动能里传递给了液体和质块，从而减小了框架结构的振动。

HMS系统中液体的压缩性必须考虑，并建立了考虑液体压缩性的HMS系统的“弹性”计算分析模型，由“弹性”模型可得到结构和HMS系统组成的控制抗震建筑新体系。

1.2叠层橡胶支座基础隔震。

叠层橡胶支座基础隔震建筑地震反应分析的常用力学模型有层间剪切模型、层间剪弯模型、层间扭转模型及空间杆系模型等，其中应用最多的是层间剪切模型。

当利用层间剪切模型分析基础隔震建筑的动力响应时，首先需要将柔性隔震层的复杂滞回特性简化为可用于数值分析的恢复力模型。

2结构的消能减震技术1]2.1摩擦阻尼器。

摩擦耗能器是一种耗能性能良好、构造简单、造价低、制作方便的减振装置。

普通摩擦耗能器其构造如图2所示，通过开有狭长槽孔的中间钢板相对于上下两块铜垫板的摩擦运动而耗能，调整螺栓的紧固力可改变滑动摩擦力的大小。

试验结果表明:滑动摩擦力与螺栓的紧固力成正比；其最大静摩擦力和滑动摩擦力相差较小，但滑动摩擦力的衰减较大，达到30%，其原因是由螺栓松动引起的；滞回曲线表现出良好的刚塑性性能。

结构消能减震技术1、结构消能减震的基本概念地震发生时地面震动引起结构物的震动反应，地面地震能量向结构物输入。

结构物接收了大量的地震能量，必然要进行能量转换或消耗才能最后终止震动反应。

消能减震技术是将结构的某些构件设计成消能构件，或在结构的某些部位装设消能装置。

在风或小震作用时，这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求；当出现大风或大震作用时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置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或风振能量，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，且迅速衰减结构的地震或风振反应（位移、速度、加速度等），保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌，达到减震抗震的目的。

消能部件（消能构件或消能装置及其连接件）按照不同“构件型式”分为消能支撑、消能剪力墙、消能支承或悬吊构件、消能节点、消能连接等。

消能部件中的消能器（又称阻尼器）分为速度相关型如黏滞流体阻尼器、黏弹性阻尼器、黏滞阻尼墙、黏弹性阻尼墙；位移相关型如金属屈服型阻尼器、摩擦阻尼器等，和其它类型如调频质量阻尼器（TMD）、调频液体阻尼器（TLD）等。

采用消能减震技术的结构体系与传统抗震结构体系相比，具有大震安全性、经济性和技术合理性。

技术指标：建筑结构消能减震设计方案，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，与采用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。

采用消能减震技术结构体系的计算分析应依据《建筑抗震设计规范》GB50011 进行，设计安装做法应遵循国家建筑标准设计图集《建筑结构消能减震(振)设计》09SG610-2，其产品应符合《建筑消能阻尼器》JG/T209 的规定。

适用范围：消能减震技术主要应用于高层建筑，高耸塔架，大跨度桥梁，柔性管道、管线(生命线工程)，既有建筑的抗震(或抗风)性能的改善等。

结构隔震消能减震设计结构隔震和消能减震设计是地震工程领域中的重要技术，其目的是通过特殊的结构和材料设计，减少地震对建筑物及其内部设备的破坏。

一、结构隔震设计结构隔震是一种将结构物与土壤或地基隔开的设计方法，通过降低结构物受地震力的传递，减少地震对结构物的影响。

结构隔震设计一般包括以下几个方面：1.隔震系统选择：结构隔震系统通常包括隔震支座、隔震层和支撑系统。

常见的隔震支座有橡胶隔震支座、钢球隔震支座等。

不同类型的隔震支座具有不同的性能和适用范围，需要根据实际情况选择。

2.隔震层布置：隔震层一般位于地面以上，可以用于减震和减少地震波对建筑物的传递。

隔震层的布置要考虑结构的刚度、强度、稳定性等因素，以及地震的频率和能量。

3.支撑系统设计：支撑系统是隔震层与结构之间的连接，要具有良好的刚度和耐力，以保证隔震系统正常工作。

4.结构模型分析：隔震设计需要进行结构模型分析，考虑地震力、地震波特性、结构响应等因素，通过计算分析得出隔震设计的参数和指标。

隔震设计的优点在于能大幅度减少地震对结构物的破坏，提高结构物的抗震性能和安全性。

然而，隔震设计也存在一些挑战，如隔震支座的设计和施工比较复杂，造价较高等问题。

消能减震设计是通过在结构中引入特殊的减震装置，通过消耗、分散地震能量，减小地震对建筑物的影响。

消能减震设计一般包括以下几个方面：1.减震器选择：减震器是消能减震设计的核心装置，根据荷载类型和地震响应要求，可以选择液压减震器、摩擦式减震器、摇摆巨型减震器等减震器。

不同类型的减震器各有优劣，需要根据具体工程的特点和要求选择合适的减震器。

2.减震器布置：减震器的布置是消能减震设计中的关键环节，需要考虑结构的刚度、强度、减振效果等因素，合理地布置减震器，以达到最佳减震效果。

3.减震装置与结构连接：减震装置与结构的连接需要具有适当的刚度和耐力，以保证减震器的正常工作。

连接部位的设计和施工要符合相关的规范和标准，确保结构的安全性。

建筑隔震和消能减震设计及应用摘要：最近几年，伴随着中国经济以及建筑业的迅速发展，促使建筑消能减震与隔震（减隔震设计技术）设计成为建筑结构设计的关键环节之一。

因为中国是地震多发地带的国家，所以伴随着建筑产业规模的持续扩大，建筑技术水平的持续提升，人们进一步严格要求了建筑工程的量。

发展及改进中国建筑减隔震设计技术，在很大程度上有利于确保建筑物的总体质量以及安全。

除此之外，发展及改进中国建筑减隔震设计技术，还能持续促进中国新型城市化建设进程，因此，对中国建筑减隔震设计技术进行不断创新是非常有必要的。

基于此，文章首先对建筑隔震和消能减震设计的意义进行了简要概述，其次将桥梁结构设计中减隔震设计技术的应用作为主要例子，进行了全面的分析与研究，以供参考。

关键词：建筑隔震；消能减震；设计；应用前言：伴随着中国城市化建设项目的持续发展，经济的迅速发展，科技水平的不断提升，发展及改进建筑减隔震设计技术是保障建筑工程结构设计施工的重要环节。

为此，文章首先对建筑隔震和消能减震设计的意义进行了简要概述，其次将桥梁结构设计中减隔震设计技术的应用作为主要例子，进行了全面的分析与研究，希望给相关建筑设计人员提供借鉴。

1建筑减隔震设计的意义通常而言，消能减震设计与隔震设计，就是使用消能减震与隔震装置，通过更改建筑结构的力学性能，以便将抵抗地震作用的效果更好地发挥出来。

伴随着建筑业的突飞猛进，城市化建设进程的不断推进，人们开始越来越重视建筑物的质量情况以及抗震性能，所以发展和改进建筑减隔震设计技术，不但能确保建筑结构抗震设计工作的顺利实施，保障抗震建筑施工质量，而且还能帮助设计者持续提升建筑减隔震设计技术水平，同时帮助设计者持续提升建筑减隔震设计效率。

设计者应引进先进的减隔震装置以及使用可靠的减隔震设计方案，以此来提升建筑的抗震性能。

发展和改进建筑减隔震设计技术，不但对提升建筑物抗震的有效性有着重要的现实作用，还能促使设计者可以顺应时代发展潮流，更好的洋为中用，推动中国建筑减隔震设计逐渐朝着新的发展发现前进。

新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震隔震与消能减震是新《减震抗震设计规范》中的两个重要概念。

隔震是指通过设置隔震层，将结构与地震动进行隔离，使结构对地震的响应减小。

消能减震则是通过在结构中设置能够吸收和耗散地震能量的装置，实现地震能量的消耗和减震效果。

隔震是一种较为传统的减震措施，它通过设置隔震层，将结构与地震动进行隔离，使结构受到的地震力和位移减小，从而减小结构的破坏程度。

隔震层通常由隔震支座、隔震垫板等组成，这些装置能够在地震过程中自由移动，吸收和消散地震能量。

隔震的优点是能够有效减少结构的响应，保护结构的完整性，减小地震灾害的损失。

然而，隔震也存在一些问题，如隔震支座和隔震垫板的制造和安装难度较大，需要考虑地震过程中的水平限制等。

消能减震是相对较新的一种减震措施，它通过在结构中设置能够吸收和耗散地震能量的装置，实现地震能量的消耗和减震效果。

这些装置通常由减震器、摇摆框架等组成，它们能够在地震过程中发挥吸能和耗能的作用，从而减小结构的震动响应。

消能减震的优点是能够在地震过程中吸收和耗散大量的地震能量，降低地震对结构的破坏力度，提高结构的抗震性能。

然而，与隔震相比，消能减震要求设备的制造和维护难度较大，需要考虑装置的可靠性和耐久性等问题。

新《减震抗震设计规范》对隔震与消能减震提出了较为详细的要求和规范。

其中，对于隔震层的设置，规范要求应根据结构的抗震性能要求和场地条件进行合理的选择。

对于消能减震装置的设计，规范要求需要考虑装置的材料、减震效果以及装置的可靠性和耐久性等方面。

同时，规范还对隔震与消能减震的施工和验收提出了一系列具体的要求和标准，以保证减震措施的有效实施和质量控制。

总的来说，隔震与消能减震是新《减震抗震设计规范》中重要的减震措施。

它们通过不同的方式和装置，实现对结构的减震和减小地震响应的效果。

隔震通过隔离结构与地震动，减小结构的破坏程度；消能减震通过吸能和耗能装置，消耗地震能量，提高结构的抗震能力。

隔震与消能减震设计隔震与消能减震设计是在工程结构设计中常常遇到的问题。

隔震设计是通过减少结构与地基之间的相互作用，将地震的水平振动转移到隔离结构上，从而减小地震对结构的影响。

而消能减震设计则是在结构中增加能够吸收地震能量的装置，通过吸收和转化地震能量，减小结构的震动峰值，从而保护结构和降低地震风险。

隔震设计将结构与地基隔离，可以有效地减小地震对结构的影响。

常见的隔震装置包括球形隔震器、弹簧隔震器和摇摆支撑等。

球形隔震器是一种通过球面的压缩和张开来减小地震峰值加速度的装置。

弹簧隔震器则是通过将结构与地基分离，使结构可以在地震中相对自由地运动，从而减小地震对结构的冲击力。

摇摆支撑则是一种通过摇摆运动来减小地震冲击的装置，能够将地震能量转化为结构的具有抵抗地震作用的摇摆动能。

消能减震设计则是在结构中安装能够吸收地震能量的装置，通过吸收和转化地震能量来减小结构的震动峰值。

常见的消能装置包括液压阻尼器、摇摆框架和摩擦阻尼器等。

液压阻尼器通过液体的流动来消耗地震能量，减小结构的振动响应。

摇摆框架则是通过框架的摆动来转化和耗散地震能量，从而减小结构的振动。

摩擦阻尼器则是通过材料之间的摩擦力来吸收地震能量，减小结构的振动。

在进行隔震与消能减震设计时，需要根据具体的工程情况和设计要求选择适合的装置。

一般来说，隔震设计适合于对结构振动峰值要求较低的工程，而消能减震设计则适合于对结构振动峰值要求较高的工程。

此外，在进行设计时还需要考虑装置的可靠性、经济性和施工的可行性。

隔震与消能减震设计能够有效地减小地震对结构的影响，提高结构的抗震性能，降低地震风险。

然而，设计与施工中的错误和不合理的选择可能会导致装置的失效和使用寿命的降低。

因此，在进行隔震与消能减震设计时，需要仔细考虑各种因素，并在设计和施工过程中进行严格的控制和监测，以确保装置的有效性和可靠性。

总之，隔震与消能减震设计是提高工程结构抗震能力和减少地震风险的重要手段。