隔震與耗能減震房屋設(shè)計PPT課件

1、1.概述 ( 3 ）半自動控制不需要外部能源輸人直接提供控制力，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)信息或外界干擾信息的控制方法。 ( 4 ）混合控制不同控制方式相結(jié)合的控制方法。第1頁/共16頁2.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 . 2 . 1 結(jié)構(gòu)隔震的原理與隔展結(jié)構(gòu)的特點 l.結(jié)構(gòu)隔震的概念與原理 （）結(jié)構(gòu)隔震的概念 房屋基礎(chǔ)隔震：在建筑物基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置（或系統(tǒng)）形成隔震層，把房屋結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔離開來，利用隔震裝置來隔離或耗散地震能量以避免或減少地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳輸，以減少建筑物的地震反應(yīng)，實現(xiàn)地震時建筑物只發(fā)生輕微運動和變形，從而使建筑物在地震作用下不損壞或倒塌。第2頁/共16頁3.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、隔震系統(tǒng)一般由隔震器、阻尼器等所構(gòu)成，它具有豎向剛度大、水平剛度小，能提供較大阻尼的特點。 （）結(jié)構(gòu)隔震的原理 基礎(chǔ)隔震的原理就是通過設(shè)置隔震裝置系統(tǒng)形成隔震層，延長結(jié)構(gòu)的周期，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)的阻尼，使結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)大大減少，同時使結(jié)構(gòu)的位移集中于隔震層，上部結(jié)構(gòu)像剛體一樣，自身相對位移很小，結(jié)構(gòu)基本上處于彈性工作狀態(tài)，從而建筑物不產(chǎn)生破壞或倒塌。 2 .隔震結(jié)構(gòu)的特點 提高了地震時結(jié)構(gòu)的安全性； 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計更加靈活，抗震措施簡單明了； 防止內(nèi)部物品的振動、移動、翻倒，減少了次生災(zāi)害； 防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞； 抑制了振動時的不舒適感，提高了安全感和居住性；第3頁/共16頁4.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 可

3、以保持機械、儀表、器具的功能； 震后無需修復(fù)，具有明顯的社會和經(jīng)濟效益； 經(jīng)合理設(shè)計，可以降低工程造價。( a ）傳統(tǒng)抗震房屋、強烈晃動； ( b ）隔震房屋、輕微晃動；第4頁/共16頁5.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.隔震結(jié)構(gòu)適用范圍 醫(yī)院、銀行、保險、通訊、警察、消防、電力等重要建筑； 首腦機關(guān)、指揮中心以及放置貴重設(shè)備、物品的房屋； 圖書館和紀念性建筑； 一般工業(yè)與民用建筑。 ( c ）傳統(tǒng)房屋的地震反應(yīng)； ( d ）隔震房屋的地震反應(yīng)第5頁/共16頁6.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 . 2 . 2 隔震系統(tǒng)的組成與類型 1.隔震系統(tǒng)的組成 隔震系統(tǒng)一般由隔震器、阻尼器、地基微震動與風(fēng)反應(yīng)控制裝置等部分組成。

4、（）隔震器 主要作用：一方面在豎向支撐建筑物的重量，另一方面在水平方向具有彈性，能提供一定的水平剛度，延長建筑物的基本周期，以避開地震動的卓越周期，降低建筑物的地震反應(yīng)，能提供較大的變形能力和自復(fù)位能力。 常用的隔震器有疊層橡膠支座、螺旋彈簧支座、摩擦滑移支座等。 （）阻尼器 主要作用：吸收或耗散地震能量，抑制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的位移反應(yīng)，同時在地震終了時幫助隔震器迅速復(fù)位。 常用的阻尼器有彈塑性阻尼器、粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器、摩擦阻尼器等。第6頁/共16頁7.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 （）地基微震動與風(fēng)反應(yīng)控制裝置 主要作用：增加隔震系統(tǒng)的初期剛度，使建筑物在風(fēng)荷載或輕微地震作用下保持穩(wěn)定。 常用的隔震系統(tǒng)主

5、要有疊層橡膠支座隔震系統(tǒng)、摩擦滑移加阻尼器隔震系統(tǒng)、摩擦滑移擺隔震系統(tǒng)等。 9 . 2 . 3 隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 1.隔震結(jié)構(gòu)方案的選擇 隔震建筑方案的采用，應(yīng)根據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、建筑結(jié)構(gòu)方案和建筑使用要求，進行技術(shù)、經(jīng)濟可行性綜合比較分析后確定。 2.隔震層的設(shè)置 隔震層宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)第一層以下的部位。當(dāng)隔震層位于第一層及以上時，結(jié)構(gòu)體系的特點與普通隔震結(jié)構(gòu)可能有較大差異，隔震層以下的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算也更復(fù)雜，需作專門研究。 3 .上部結(jié)構(gòu)的地震作用和抗震措施第7頁/共16頁8.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 . 2 . 4 隔震結(jié)構(gòu)的抗震計算 隔震結(jié)構(gòu)的抗震計算可采用底部剪力法和時程分

6、析法。 9 . 2 . 5 隔震結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施 . 隔震層的構(gòu)造要求 隔震層應(yīng)由隔震支座、阻尼器和為地基微震動與風(fēng)荷載提供初剛度的部件組成，阻尼器可與隔震支座為一體，亦可單獨設(shè)計。必要時，宜設(shè)置防風(fēng)鎖定裝置。隔震支座和阻尼器的連接構(gòu)造，應(yīng)符合有關(guān)要求。 .隔震層頂部梁板體系的構(gòu)造要求 為了保證隔震層能夠整體協(xié)調(diào)工作，隔震層頂部應(yīng)設(shè)置平面內(nèi)剛度足夠大的梁板體系。 隔震支座附近的梁柱受力狀態(tài)復(fù)雜，地震時還會受沖切，因此，應(yīng)考慮沖切和局部承壓，加密箍筋并根據(jù)需要配置網(wǎng)狀鋼筋。第8頁/共16頁9.隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計 .砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 承重外墻盡端至門窗洞邊的最小距離及圈梁的截面和配筋構(gòu)造應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

7、 隔震后磚房構(gòu)造柱設(shè)置要求 .鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 第9頁/共16頁10.耗能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 . 3. 1 結(jié)構(gòu)耗能減震原理與耗能減震結(jié)構(gòu)特點 結(jié)構(gòu)耗能減震：在結(jié)構(gòu)物某些部位（如支撐、剪力墻、節(jié)點、連接縫或連接件、樓層空間、相鄰建筑間、主附結(jié)構(gòu)間等）設(shè)置耗能（阻尼）裝置（或元件），通過耗能（阻尼）裝置產(chǎn)生摩擦，彎曲（或剪切、扭轉(zhuǎn)）彈塑（或粘彈）性滯回變形耗能來耗散或吸收地震輸人結(jié)構(gòu)中的能量，以減小主體結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，達到減震控震的目的。 耗能減震結(jié)構(gòu)：裝有耗能（阻尼）裝置的結(jié)構(gòu)。 在傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)中，主要依靠結(jié)構(gòu)體系的滯回耗能消耗輸人結(jié)構(gòu)的地震能量，但因結(jié)構(gòu)構(gòu)件

8、在利用其自身彈塑性變形消耗地震能量的同時，構(gòu)件本身將遭到損傷甚至破壞，某一結(jié)構(gòu)構(gòu)件耗能越多，則其破壞越嚴重。 在耗能減震結(jié)構(gòu)體系中，耗能（阻尼）裝置或元件在主體結(jié)構(gòu)進人非彈性狀態(tài)前率先進人耗能工作狀態(tài)，充分發(fā)揮耗能作用，耗散大量輸入結(jié)構(gòu)體系的地震能量，則結(jié)構(gòu)本身需消耗的能量很少，第10頁/共16頁11.耗能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計 這意味著結(jié)構(gòu)反應(yīng)將大大減小，從而有效地保護了主體結(jié)構(gòu)，使其不再受到損傷或破壞。 耗能減震結(jié)構(gòu)具有減震機理明確，減震效果顯著，安全可靠，經(jīng)濟合理，技術(shù)先進，適用范圍廣等特點。結(jié)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換途徑對比( a ）地震輸人； ( b ）傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)； ( : ）消能減震結(jié)構(gòu)第11頁/共16

9、頁12.耗能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 . 3 . 2 耗能減震裝置的類型 根據(jù)耗能機制的不同分：摩擦耗能器、鋼彈塑性耗能器、鉛擠壓阻尼器、粘彈性阻尼器和粘滯阻尼器等； 根據(jù)耗能器耗能的依賴性分：速度相關(guān)型（如粘彈性阻尼器和粘滯阻尼器）和位移相關(guān)型（如摩擦耗能器、鋼彈塑性耗能器和鉛擠壓阻尼器）等。 9 . 3 , 3 耗能減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求 . 耗能部件的設(shè)置 耗能減震結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)罕遇地震作用下的預(yù)期結(jié)構(gòu)位移控制要求，設(shè)置適當(dāng)?shù)暮哪懿考?，耗能部件可由耗能器及斜支撐、填充墻、梁或?jié)點等組成。 耗能減震結(jié)構(gòu)中的耗能部件應(yīng)沿結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別設(shè)置，耗能部件宜設(shè)置在層間變形較大的位置，其數(shù)量和分布應(yīng)通過綜合分

10、析合理確定。第12頁/共16頁13.耗能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計 .耗能部件的性能要求 耗能器應(yīng)具有足夠的吸收和耗散地震能量的能力和恰當(dāng)?shù)淖枘?；耗能部件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比宜大于 10 % ，超過 20 時宜按 20 計算。 耗能部件應(yīng)具有足夠的初始剛度，并滿足有關(guān)要求。 耗能器應(yīng)具有優(yōu)良的耐久性能，能長期保持其初始性能； 耗能器構(gòu)造應(yīng)簡單，施工方便，易維護； 耗能器與斜支撐、填充墻、梁或節(jié)點的連接，應(yīng)符合鋼構(gòu)件連接或鋼與鋼筋混凝土構(gòu)件連接的構(gòu)造要求，并能承擔(dān)耗能器施加給連接節(jié)點的最大作用力。 3 .耗能器附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比和有效剛度 當(dāng)采用底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法和靜力非線性法時，耗能部件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比可按下式估算第13頁/共16頁14.耗能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計 當(dāng)耗能器的阻尼系數(shù)和有效剛度與結(jié)構(gòu)振動周期有關(guān)時，可取相應(yīng)于耗能減震結(jié)構(gòu)基本自振周期的值。 當(dāng)采用非線性時程分析法時，耗能器附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比和有效剛度宜根據(jù)耗能器的恢復(fù)力模型確定。 . 耗能減震結(jié)構(gòu)體系的抗震計算分析 耗能減震結(jié)構(gòu)體系的抗震計算分析，一般情況下，宜采用靜力非線性分析或非線性時程分析方法。當(dāng)耗能減震體系的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件基本處于彈性工作階段時，可采取線性分析方法作簡化估算，并根據(jù)結(jié)構(gòu)的變形特征和