隔震结构及减震结构及传统结构抗震设计(完全版)

4.2
建筑结构消能减震设计
南加州大学医院医院(隔震)
Olive View医院(不隔震)
4隔.2震与非建筑隔结构震消结能减构震设地计 震反应对 比
隔震建筑室内家具完好
非隔震建筑室内家具翻倒
国家精品课程《工程结构抗震与防灾》课件
4.2
建筑结构消能减震设计
一、结构消能减震概述
■ 传统抗震设计方法以概率理论为基础，提出三水准的设防要 求，并通过两个阶段设计来实现 。
东南大学土木工程学院
国家精品课程《工程结构抗震与防灾》课件
4.2
建筑结构消能减震设计
(六)结构消能减震技术的优越性
1. 安全性 消能器在强震中能率先消耗地震能量，迅速衰减结构
的地震反应并保护主体结构和构件免遭破坏。
2. 经济性 消能减震结构是通过“柔性消能”的途径减少结构的
地震反应，因而可以减少剪力墙的设置，减少结构断面和 配筋，并提高结构的抗震性能。
风或可 能施加的其它外力）列向量；
x(t) x (t) x(t) ——分别为结构在外部作用（或荷载）下的加速度、
速度和位移反应列向量；
xg
——是地面的地震加速度反应;
I
——为单位列向量。
结构控制就是通过调整结构的自振频率ω或自振周期T（通
过改变K，M）或增大阻尼C，或施加控制力F(t)，以大大减少
结构在地震（或风）作用下的反应。
东南大学土木工程学院
国家精品课程《工程结构抗震与防灾》课件
4.2
建筑结构消能减震设计
(二)结构消能减震设计的概念
指在房屋结构中设置消能装置，通过其局部变形提供附加 阻尼，以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期设防要求。
地震时结构的能量转换过程：

减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(MD)）
减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(MD)）
减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(MD)）
减震简介
各 类 型 阻 尼 器 比 较
阻尼器类型
设计复杂度 减震效果 建筑外观 造价成本
F K u
软钢阻尼器基本公式 F——阻尼器出力； K——阻尼器初始刚度； u——阻尼器位移； α ——阻尼器屈服后刚度比。 一般取0.02
减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(MD)）
减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(（Metallic Dampers(MD)）
消能器。
减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(MD)）
软钢阻尼器是将软钢作为耗能板，利用软钢屈服后的累积 塑性变形来达到耗散地震能量的效果。 根据耗能板不同变形形式，可将软钢阻尼器分为剪切型软 钢阻尼器和弯曲型软钢阻尼器。
减震简介
3. 软钢阻尼器（Metallic Dampers(MD)）
施工比较方便，基本不增加施工工期；
检修比较方便。
减震简介
缺点：
经济性不明显，有可能增加工程造价； 设计方案时对接频繁，往返沟通与改动较多； 减震专项设计比较繁琐，且难度大，耗时长； 对建筑外观等建筑功能有一定影响； 产品的使用寿命及后期维护有待改进；
震后需检修后才能投入使用；
对室内家具设备、装修、生命等的保护力度不够。
减隔震技术汇报
定义轴网
定义广义位移
定义截面切割
模型反应谱信息

4、屈曲约束支撑
4.1 软钢阻尼输入 .......................................................................................................... 10 4.2 直接建模 .......................................................................................................... 10 4.3 工程实例 .......................................................................................................... 11 1）工程概况 ......................................................................................................................... 11 2）设置屈曲约束支撑 ......................................................................................................... 11 3）计算结果对比 ................................................................................................................. 12 5、橡胶支座 .................................................................................................................. 13 .......................................................................................................... 13 .......................................................................................................... 14

目录
•1
从抗震到隔震 隔震支座 抗震与隔震比较 隔震设计
参考文献
传统抗震结构
•2
小震不坏 中震可修 大震不倒
传统抗震设计的重点在 于发生中小地震时能够 维护建筑物的功能，保 证财产和人身安全；
在发生罕遇 大地震时， 防止建筑物 倒塌，保护 人类生命的 安全。
•3
杆先于节 梁先于柱 弯先于剪 拉先于压
隔震支座在支承竖向荷载的同时要能追随水平变形 ，这时要特别留意竖向荷载可能超出长期荷载的1倍 。
要具备使建筑物恢复到原位置的刚度。复位能力的 大小直接影响到地震后残留变形的大小。
设计时需要把握隔震支座刚度的偏差、隔震支座竖 向荷载与水平变形之间的关系，也要把握隔震支座 产生的拉伸变形与水平变形的相互关系。
隔震限制了地震作用力，因为柔性基础使结构与水 平地面运动在很大程度上解除了耦联关系，结构的 反应加速度一般要比地面加速度小。阻尼装置消耗 了输入地震动的能量，使传递到隔震结构上的作用 力进一步减小。
抗震与隔震比较
•16
房屋与基础牢固连接 结构特点 隔震层减弱这一连接 提高自身的抗震能力 抗震思想 在隔震层消化能量 强化结构刚度与延性 技术措施 过滤大部地震波
提高隔震器的阻尼和 柔性来满足可接受的位移 及隔离较大的地震力的目 的。
抗震与隔震比较
•14
隔震系统增大了结构柔度因而使结构自振周期增 大。减小了结构的地震加速度反应。阻尼的增大 会遏制位移的过度增大。
传 递 系 数
频率比
抗震与隔震比较
•15
隔震是一革新的抗震方法，它旨在依靠限制而非抵 抗地震作用来保护结构不受地震破坏。常规的抗震 设计方法是使结构具有足够的强度、变形能力和消 能能力，以抵御地震作用力，而结构的峰值加速度 反应通常大于地面运动的峰值加速度。

消能 ” 的方 式减 少结 构的 地震 反应 ，主体结 构和 消能 装 置分 工 明确 ，主体 结构 的承 重构 件 负责 承受 主要 荷载 ，而 消 能装 置并 非承 重 构 件 ，仅承 担为 结构 提供 较 大阻 尼 ，耗 散输 入 结构 的地 震能 量的 作用 ，这 样 ，一 方面 能 够 减 少结 构 构 件 的设 置 、断面 和 配 筋 ， 另一
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ ３ １
隔震 、消 能减 震结构与传统抗震结构 的比较分析
李 媛
兰 州 资 源 环 境 职 业 技 术 学 院 ，甘 肃 兰 州 ７ ５ ； ０ ０ ２ 摘 要 本文介 绍 了传 统抗 震结 构 、常规 延性抗 震结
构 以 及以 结构 减震控 制 技 术 为主 要 设计 依据
的隔 震、 消 能减震 结构 的工 作原 理和 特 点 ，
并重 点从安 全角度 、减 震 效果 、经 济收 益、 技 术 先进 性和 适 用范 围等 方 面 ，将 隔 震、 消 能减 震结 构 与传 统抗 震结 构进 行 了比较 和 分 析 ，体现 出 了前者 的优 越性 。 关键 词 传 统 抗 震 ；常 规 延 性 抗 震 ； 隔震 ； 消 能 减
题
体结 构在 强地 震 中免遭 损伤 。
４与传统抗震结构体系相比，以结构减震 控制技术为主要设计依据的隔震、消能减 震结构体系的优势
（ １ ）隔 震 、 消 能减 震 结 构体 系更 为安 全 。传 统抗 震结 构 体系 的耗 能依 赖于 主体 结 构 构 件 的弹 塑 性 滞 回耗 能 ， 允 许 结 构本 身 及 构 件在 地震 中出现 一定 程度 的损 坏 ，这将 导 致 结 构 构 件 的损 伤破 坏 。同时 ， 由于地 震 烈 度 的 随机 变化 性 和 实 际 抗 震 能 力 计 算 的 误 差， 结 构 的破 坏位 置和 损 坏程 度 难 以控 制 ， 特 别 是 出 现 超 强 地 震 时 ，结 构 难 以 确 保 安 全 。与此 相 比 ，由于 隔震装 置 的水 平刚 度远 远小 于上 部结 构 的层 间水平 刚 度 ，所以 ，上 部结 构 往地震 中 的水 平变 形从 传统 抗震 结构 激 烈 的 、 由下 往 上 不 断 加 大 的 “ 放 大 晃动 型 ”变 为隔 震结 构长 周期 、缓慢 的 、 由下至 上 比较 均衡 的 “ 整体 平动 型” ，从 有较 大 的 层 间变 形变 为仅 有很 微小 的 层间 变形 ，从而 保 证 上部结 构在 强震 中仍 处于 弹性 状态 ，提 高 了整 体结 构的 安全性 。同样 的 ，消能 减震 结 构 体 系 的耗 能 装 置位 置 明确 ， 并 作为 结 构 体 系 中耗散 地震 能量 的 主体 能够耗 散 大部 分 地 震输 入能 量 ， 减小 结构 地震 反 应 ， 从而 可 避 免主体 结 构构件 的 损伤 破坏 。此 外 ，消能 构 件 （ 或 装 置 ）属于非 承 重构 件 ，仅在 结构 变 形 中 发挥耗 能作 用 ，所 以不 对结 构的 承载 力 和安 全性 构成 威胁 。根 据有 关实 验数 据 ，隔 震结 构 能 降低 水 平地 震 作 用５ ０ ％～７ ０ ％，消 能减 震结 构的地 震 反应 比传 统抗 震结 构 能够 降低 ５ ０ ％ 左 右 。 （ ２ ）隔 震 、消 能 减震 结 构 体 系 更 为经 济 。传统 抗 震结 构主要 是通 过 增设 剪 力墙 、 加大 结构 构 件截 面尺 寸或者 增加 配 筋等 途径 来提 高 结 构 的抗 震 能 力 ， 这 将导 致 结 构 造价 增 高 。而隔 震 、消能 减震 结构 是通 过 “ 柔性