建筑隔震設(shè)計(jì)三

2016年1月15日建筑隔震設(shè)計(jì)（試講）試講人：盧德輝

博士研究生教材選用：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)（第2版）高等教育出版社1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座與阻尼器類型及性能3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性5、隔震技術(shù)前景與展望主要內(nèi)容重點(diǎn)掌握熟悉了解了解了解1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座與阻尼器類型及性能3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性5、隔震技術(shù)前景與展望主要內(nèi)容重點(diǎn)掌握熟悉了解了解了解1.1、隔震概念隔震建筑就是在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置（或系統(tǒng)），形成隔震層，以達(dá)到阻隔地震時(shí)地面振動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)傳遞地震力（或振動(dòng)能量），降低結(jié)構(gòu)在地震下的振動(dòng)反應(yīng)的目的。1.1、隔震概念1.1、隔震概念1.1、隔震概念以柔克剛1.2、隔震原理剛度越大，周期越長，地震力越小！增加阻尼，阻尼比越大，地震力越?。?.2、隔震原理剛度小了，地震力雖小了，但位移卻變大了。為了控制結(jié)構(gòu)位移，隔震層剛度不能太小！1.2、隔震原理阻尼器提供一定剛度，同時(shí)還能耗散地震能量，使得地震結(jié)束時(shí)，結(jié)構(gòu)更快停下來。鉛芯橡膠墊鉛棒阻尼器1.3、隔震特性傳統(tǒng)房屋地震時(shí)激激烈晃動(dòng)房屋加速度度放大100%250%梁柱裂,內(nèi)部裝飾,設(shè)備破壞隔震房屋地震時(shí)緩緩慢平動(dòng)(長周期)房屋加速度度減少100%40%結(jié)構(gòu)彈性(變形集中在在柔軟支座座)保護(hù)結(jié)構(gòu)和和內(nèi)部部裝飾,設(shè)備隔震/不隔震=1/61.3、隔震特性房屋頂層加加速度隔震/不隔震=1/11隔震建筑在地地震中的表表現(xiàn)美國南加加州大學(xué)醫(yī)醫(yī)院日本西部部郵電通信大大樓房屋頂層加加速度隔震/不隔震=1/121.3、隔震特性房屋頂層加加速度隔震/不隔震=1/4中國隔震建筑在地地震中的表現(xiàn)中國汶川川縣第二小小學(xué)中國福建建省地震局局隔震樓房屋頂層加加速度隔震/不隔震=1/4.2老住院樓老門診樓新門診樓（（隔震）蘆山縣人民民醫(yī)院綜合合門診樓概概況2013年4月20日，四川蘆蘆山縣發(fā)生生了7級地震，采采用了隔震震設(shè)計(jì)的蘆蘆山縣人民民醫(yī)院門診診綜合樓在在地震中隔隔震效果顯顯著，沒有有發(fā)生破壞壞。1.4、隔震建筑工程實(shí)例近30年來，美國國、日本、、新西蘭和和意大利等等國減隔震震技術(shù)研究究與應(yīng)用迅迅速發(fā)展，，其中日本本的技術(shù)發(fā)發(fā)展最快、、應(yīng)用最為為廣泛。1995年阪神地震震后，日本本公共建筑筑大量采用用隔震技術(shù)術(shù)，目前已已建成5000棟左右。隔震技術(shù)在我我國的應(yīng)用用方興未艾艾。據(jù)不完完全統(tǒng)計(jì)，，目前我國已已經(jīng)建成近3500棟隔震建筑和和近1000棟減震建筑筑，云南、四川、江江蘇、新疆及山西西等地震高烈度度區(qū)較為集集中。北京通惠家家園目前世界面積最大隔震震建筑群四川凱德風(fēng)風(fēng)尚廣東省科學(xué)學(xué)中心廣州大學(xué)行行政樓1.5、隔震與傳統(tǒng)結(jié)果對比的優(yōu)點(diǎn)隔震結(jié)構(gòu)VS傳統(tǒng)抗震結(jié)結(jié)構(gòu)：1.大地震時(shí)安安全:隔震結(jié)構(gòu)地地震反應(yīng)降降為1/4-1/12,（安全度提提高4-12倍）住戶幾代人人生命財(cái)產(chǎn)產(chǎn)安全!2.雙保護(hù)對象象:保護(hù)結(jié)構(gòu),也保護(hù)室內(nèi)設(shè)備儀儀器,使用功能不不中斷3.結(jié)構(gòu)基本保保持彈性:地震時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)基本保持持彈性,保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件4.建筑設(shè)計(jì)自自由:適用于規(guī)則則結(jié)構(gòu),也適用于非非規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)平面不規(guī)則則—隔震支座布布置,調(diào)整剛度中中心立面不規(guī)則則—隔震支座布布置在薄弱弱層,轉(zhuǎn)換層5.結(jié)構(gòu)造價(jià)不不高：5%（高烈度區(qū)區(qū)可節(jié)省省投資）1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座與阻尼器類型及性能3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性5、隔震技術(shù)前景與展望主要內(nèi)容重點(diǎn)掌握熟悉了解了解了解2.1、隔震支座的類型隔震支座具備的的特性：一一方面要支撐建筑筑的豎向重量（豎向承載力力），另一方面在在水平方向向提供一個(gè)個(gè)合適的水水平剛度（水平剛度），同時(shí)提供一一定的附加加阻尼（阻尼特性）。有時(shí)還還需要一定定的復(fù)位能能力（復(fù)位能力）。2.1、隔震支座的類型目前建筑常采用用的隔震支支座有：疊層橡膠隔震震支座、滑板支座和摩擦擺支座座。疊層橡膠隔隔震支座滑板支座摩擦擺支座座2.1、隔震支座的類型彈性滑板支支座橡膠支座單獨(dú)使用或或復(fù)合隔震應(yīng)用最廣、、最成熟2.1、隔震支座的類型按材料分類：橡膠隔震支支座(RB)：豎向支持持能力，水水平恢復(fù)能能力鉛芯橡膠隔隔震支座(LRB)：具有豎向向支持能力力，水平恢恢復(fù)能力及及阻尼，可可單獨(dú)使用用。高阻尼橡膠膠隔震支座座(HRB)：具有豎向向支持能力力，水平恢恢復(fù)能力及及阻尼，但但阻尼力略略不足，和和其它阻尼尼器配合使使用。2.2、隔震支座的性能橡膠隔震支支座力學(xué)性性能和耐久久性能（1）豎向承載載力—極限承載力力(90MPa)（2）豎向抗拉拉能力—拉斷試驗(yàn)Pt2Mpa（3）水平剪壓壓力剛度,阻尼比測定定--剪壓試驗(yàn)（4）水平變位位能力—大水平變位位試驗(yàn)（5）相關(guān)性能能試驗(yàn)：對對水平剛度度,阻尼比的影影響豎向承載力力,水平變形大大小,水平加荷頻頻率,溫度變化（6）耐久性試試驗(yàn)—長期試驗(yàn)（（要求60年）1.耐疲勞試驗(yàn)驗(yàn)（150）次2.耐徐變試驗(yàn)驗(yàn)（185h）3.耐老化（185h）2.2、隔震支座的性能Tensilebreakingσu≧5MpaTensileyieldingσy≧2.5MPa橡膠支座受受拉試驗(yàn)2.2、隔震支座的性能橡膠支座老老化情況調(diào)調(diào)查結(jié)果2.3、隔震中常用的阻尼器類型黏滯阻尼器器蝶形鋼棒阻尼器器鉛阻尼器鋼棒阻尼尼器1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座與阻尼器類型及性能3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性5、隔震技術(shù)前景與展望主要內(nèi)容容重點(diǎn)掌握握熟悉了解了解了解3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)《建筑抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》GB500112010《疊層橡膠膠隔震支支座技術(shù)術(shù)規(guī)程》CECS126:2001《建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)隔震構(gòu)造造詳圖》03SG610-13、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)隔震支座的選型和布置結(jié)構(gòu)體系計(jì)算,對比水平向減震系數(shù)計(jì)算罕遇地震下隔震層位移驗(yàn)算上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)造措施隔震設(shè)計(jì)計(jì)的一般般步驟3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)防震縫與管線柔性性連接1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座與阻尼器類型及性能3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性5、隔震技術(shù)前景與展望主要內(nèi)容容重點(diǎn)掌握握熟悉了解了解了解4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性35隔震支支座造造價(jià)50–100元/M2（3-5%左右）相應(yīng)構(gòu)造造10-15元/M2（1-2%左右）上部結(jié)構(gòu)構(gòu)（8,9度降1度）可可省5-20%（按不同同地區(qū)））（6,7度不降降度）可可省0%總造價(jià)±5%(對比房屋屋裝修100元-1000元/M2,只佔(zhàn)很少少比例)日本隔震震商品房房房屋售售價(jià)可可提高15-20%(熱銷)1、隔震概念、原理及特性2、隔震支座與阻尼器類型及性能3、隔震結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)4、隔震設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性5、隔震技術(shù)前景與展望主要內(nèi)容容重點(diǎn)掌握握熟悉了解了解了解5、隔震技術(shù)前景與展望政策背景景減隔震技技術(shù)作為為建筑結(jié)結(jié)構(gòu)減輕輕地震災(zāi)災(zāi)害的新新技術(shù)，，近年來來得到不不斷應(yīng)用用，一些些建筑由由于使用用該類技技術(shù)，在在經(jīng)歷汶汶川、蘆蘆山等地地震考驗(yàn)驗(yàn)后沒有有受到損損壞，與與周圍大大量房屋屋倒塌形形成鮮明明對比，，從而保保障了人人民生命命財(cái)產(chǎn)安安全，產(chǎn)產(chǎn)生了良良好的社社會(huì)效益益。有鑒鑒于此，，建筑減減隔震技技術(shù)具有有重大的的應(yīng)用推推廣價(jià)值值，中央及地地方各級級政府也也曾先后后發(fā)文強(qiáng)強(qiáng)制或推推薦在房房屋建筑筑工程中中推廣應(yīng)應(yīng)用減隔隔震技術(shù)術(shù)。5、隔震技術(shù)前景與展望2009年，新修訂的的《中華華人民共共和國防防震減災(zāi)災(zāi)法》正正式施行行，其中中第四十十三條強(qiáng)強(qiáng)調(diào)：國國家鼓勵(lì)勵(lì)、支持持研究開開發(fā)和推推廣使用用符合抗抗震設(shè)防防要求、、經(jīng)濟(jì)實(shí)實(shí)用的新新技術(shù)、、新工藝藝、新材材料。5、隔震技術(shù)前景與展望云南省，，2011年5、隔震技術(shù)前景與展望云南省，，2011年其目標(biāo)任任務(wù)是：：2015年以前，，在我省抗抗震設(shè)防防烈度8度和9度設(shè)防區(qū)區(qū)內(nèi)，凡凡符合適適用條件件的新建建中小學(xué)學(xué)教學(xué)用用房、學(xué)學(xué)生宿舍舍和醫(yī)院院必須使用用減隔震震技術(shù)；符合適用用條件的的其他建建筑工程程積極鼓鼓勵(lì)采用用減隔震震技術(shù)，，使我省省減隔震震技術(shù)研研發(fā)能力力及減隔隔震技術(shù)術(shù)應(yīng)用有有關(guān)產(chǎn)業(yè)業(yè)初具規(guī)規(guī)模。2020年以前，，在我省抗抗震設(shè)防防烈度8度和9度設(shè)防區(qū)區(qū)內(nèi)，凡凡符合適適用條件件的中小小學(xué)教學(xué)學(xué)用房和和學(xué)生宿宿舍、醫(yī)醫(yī)院、通通信、電電力及交交通樞紐紐等重大大工程、、生命線線工程全面推廣廣使用減隔隔震技術(shù)術(shù)，使我省減減隔震技技術(shù)研發(fā)發(fā)能力及及減隔震震技術(shù)應(yīng)應(yīng)用有關(guān)關(guān)產(chǎn)業(yè)走走在全國國前列。。5、隔震技術(shù)前景與展望5、隔震技術(shù)前景與展望住房和城鄉(xiāng)建建設(shè)部于2014年2月21日發(fā)布了《關(guān)于房房屋建筑筑工程推推廣應(yīng)用用減隔震震技術(shù)的的若干意意見（暫暫行）》》。山西、甘甘肅、新新疆及山山東相繼出臺(tái)臺(tái)強(qiáng)制或或推薦使使用減隔隔震技術(shù)術(shù)的文件件。此外，四川、河河北、河河南、海海南等省省份也相繼轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)住房房和城鄉(xiāng)鄉(xiāng)建設(shè)部部《關(guān)于房屋屋建筑工工程推廣廣應(yīng)用