隔震减震技术的与应用

隔震减震技术的研究与应用——标准院防灾抗震技术中心防灾抗震技术中心核心业务：隔减震产品供应，隔减震专项施工与后期维护标准院减灾抗震技术中心以城乡安全减灾和工程抗震为核心发展领域，隔减震工程专项总承包为核心业务，城乡减灾规划和既有建筑加固改造作为发展依托，同时承担完成多项国家科技支撑重大项目、主持或参加多项抗震相关规范标准，承担了JICA项目“中日建筑抗震技术人员培训”的日常管理和技术支撑工作，从2013年起成为“中日建筑结构技术交流会”秘书处的主要工作承担机构。汇报内容隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法隔震技术可以解决的问题建筑隔震技术大幅降低上部结构地震作用，降低上部结构设计难度减小构件截面尺寸，降低主体结构配筋量，大幅降低结构层间位移角通过隔震层刚心调配，解决平面扭转不规则等问题因隔震层变形较大，在隔震层设置阻尼器可以大幅提高阻尼器的效率通过降低地震输入，解决的不仅仅是结构问题，包括了建筑内所有物品的抗震问题隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法隔震工程的设计方法现行抗震规范的设计方法—时程分析法天然波2条，人工波1条，包络值天然波5条，人工波2条，平均值选波原则：隔震前、后主要周期均需要靠谱通常在评价减震系数时（中震）不考虑上部结构的非线性行为进行罕遇地震分析时应考虑上部结构的非线性行为（大震）隔震工程的设计方法可参考使用的设计方法——能量法可用于最优隔震层屈服力的确定对于某一地震动，结构单位质量输入的能量与结构的强度和刚度分布无关，而是与结构基本周期相关的一个大致的固定值。能量法的基本原理隔震工程的设计方法隔震结构的能量时程反应隔震工程的设计方法能量吸收单调增加，下式偏于安全能量法假定：不考虑扭转效应的影响假定上部结构为刚体，忽略上部结构耗能隔震工程的的设计方法法能量吸收单单调增加，，下式偏于于安全能量法假定定：不考虑扭转转效应的影影响假定上部结结构为刚体体，忽略上上部结构耗耗能隔震工程的的设计方法法地震的输入入能量隔震系统吸吸收的能量量累积塑性变变形δp与最大变形形δmax间存在以下下的近似关关系：秋山宏：第第1層エネルギギー集中型型柔剛混合合構造の地地震応答予予測、日本本建築学会会論文報告告集、第400号、1989.6隔震工程的的设计方法法隔震工程的的设计方法法＊屈服力可可调节＊易更换＊稳定的耗耗能能力＊绿色无污污染标准院隔震震支座汇报内容容隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法隔震工程程设计案案例一本工程为为大型商商业综合合体，为为大底盘盘多塔基基础隔震震结构。。8度设防。隔震工程程设计案案例一地下二层层结构布布置图隔震工程程设计案案例一首层结构构布置图图（0.00m标高层，，隔震层层顶）隔震工程程设计案案例一二层结构构布置图图（裙房房）隔震工程程设计案案例一各塔楼结结构平面面布置图图隔震工程程设计案案例一剖面示意意图隔震工程程设计案案例一本工程共共设置隔隔震支座座388个，其中中LRB900支座131个，LRB1000支座113个，LRB1100支座98个，LRB1200支座46个，150吨的粘滞滞阻尼器器70个。隔震工程程设计案案例一本工程纯纯橡胶支支座的总总刚度为为kf=808186kN/m，在纯橡橡胶支座座的布置置下按单单质点系系模型考考虑，RG波作用下下对无铅铅芯阻尼尼模型进进行分析析后得到到为0=0.1289，隔震层层的最优优屈服力力为93456kN。经过计算算，对于于所有支支座采用用铅芯阻阻尼支座座(阻尼部分分屈服力力为91028kN)时能起到到较好的的隔震效效果，其其中LRB900隔震支座座131个，LRB1000隔震支座座113个，LRB1100隔震支座座98个，LRB1200隔震支座座46个(总共388个支座)。隔震工程程设计案案例一重心位置X=94.17m扭转刚度Kt=4.51E+09Y=55.07m回转半径Rx=57.23刚心位置X=94.81mRy=57.23Y=53.66m偏心率Rex=1.11%偏心距X=0.63mRex=2.46%Y=1.41m偏心率小于3%隔震工程程设计案案例一裙房：：17万吨1#楼：4万吨2#楼：0.4万吨3#楼：1.7万吨4#楼：2.6万吨大底盘质质量大，，动力特特性相对对独立，，2、3、4号楼质量量较小，，对大底底盘裙房房动力特特性影响响较小。。2#楼3#楼4#楼1#楼隔震工程程设计案案例一模型1将上不塔塔楼质量量加于裙裙房顶部部，该模模型用于于裙房部部分的隔隔震分析析和结构构设计。。隔震工程程设计案案例一模型21号楼质量量较大，，地震动动力特性性相对独独立，因因此对1号楼采用用带两跨跨裙房的的单塔模模型进行行隔震分分析和设设计。隔震工程程设计案案例一模型3综合各种种因素，，采用实实际的多多塔整体体模型进进行隔震震分析和和验证。。隔震工程程设计案案例一模型T1T2T3模型I—隔震3.1623.0902.721模型I—原结构0.8430.7590.603模型II—隔震3.243.162.59模型II—原结构2.041.911.30模型III—隔震3.673.562.80模型III—原结构2.2221.8911.741隔震后结结构的周周期较隔隔震前有有较大的的延长，，远离场场地的特特征周期期，实现现减震。。隔震工程程设计案案例一楼层天然波1X向天然波2X向人工波X向天然波1Y向天然波2Y向人工波Y向11.1671.0431.1231.1631.1431.13321.0591.0351.1771.1571.1321.12531.0591.0271.1391.1551.1221.11841.0581.0211.1101.1551.1161.11351.0631.0151.1851.1611.1171.11461.0721.0121.1701.1561.1021.105最大位移移比为1.185，结构变变形以平平动为主主8度多遇地地震作用用下模型型1位移比隔震工程程设计案案例一X向减震系系数：0.18Y向减震系系数：0.17模型I八度中震震计算结果果隔震工程程设计案案例一X向减震系系数：0.46Y向减震系系数：0.63模型II八度中震震计算结果果隔震工程程设计案案例一X向最大层间间位移角角:1/325（非隔震震）1/1012(隔震)Y向最大层间间位移角角:1/311（非隔震震）1/986(隔震)模型II八度中震震计算结果果隔震工程程设计案案例一1号楼X向减震系系数：0.401号楼Y向减震系系数：0.38模型III八度中震震计算结果果隔震工程程设计案案例一X向最大层间间位移角角:1/286（非隔震震）1/932(隔震)Y向最大层间间位移角角:1/238（非隔震震）1/756(隔震)模型III八度中震震计算结果果隔震工程程设计案案例一模型3考虑上部部结构弹弹塑性的的罕遇地地震分析析结果1号楼X向最大层层间位移移角：1/1421号楼Y向最大层层间位移移角：1/170隔震工程程设计案案例一模型3考虑上部部结构弹弹塑性的的罕遇地地震分析析结果4号楼X向最大层层间位移移角：1/1174号楼Y向最大层层间位移移角：1/160隔震工程程设计案案例一模型3考虑上部部结构弹弹塑性的的罕遇地地震分析析结果当上部结结构按照照弹性计计算时，，隔震层层的最大大位移为为290mm，当考虑虑上部结结构塑性性变形时时，隔震震层的最最大位移移为175mm。汇报内容容隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法隔震工程程设计案案例二本工程为为地铁车车辆段上上盖开发发的项目目，在大大底盘顶顶板建设设10栋公租房房，隔震震层设置置在底盘盘和上部部塔楼之之间。7度设防。。层间隔震震大底盘盘多塔建建筑隔震工程程设计案案例二结构平面面布置图图隔震工程程设计案案例二结构剖面面图隔震工程程设计案案例二模型1：上部单单塔与部部分底盘盘组合的的模型模型2：上部双双塔与整整各底盘盘组合的的模型隔震工程程设计案案例二模型T1T2T3模型I—隔震2.882.872.45模型I—原结构1.101.040.99模型II—隔震3.123.102.77模型II—原结构1.891.791.68模态分析析结果(s)隔震工程程设计案案例二模型1设防地震震分析结果果X向减震系系数为:0.41(上部结构构)0.85(底框部分分)Y向减震系系数为:0.45(上部结构构)0.88(底框部分分)隔震工程程设计案案例二模型2设防地震震分析结果果X向减震系系数为：：0.35(上部结构构)0.51(底框部分分)Y向减震系系数为：：0.46(上部结构构)0.57(底框部分分)隔震工程程设计案案例二在罕遇地地震水准准下，隔隔震层的的最大位位移为200mm，满足LRB800隔震支座座的最大大位移限限值要求求，支座座的最小小面压为为0.52Mpa，不存在在支座受受拉。隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法隔震工程程设计案案例三建筑物概概要(サウザンンドシテティ)所在地：：神奈川川県川崎崎市幸区区新塚越１１－２层数：地地下一层层，地上上41层，塔楼2层高度：结结构127.75m，最高135m平面尺寸寸：39.4mX32.2m高宽比：：3.15（短边））3.83（长边））竣工：2002年11月结构形式式：RC纯框架结结构隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三RBf1300RBf1400SLDf1500隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三首层剪重重比0.065隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三隔震工程程设计案案例三隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法减震技术术可以解解决的问问题减震技术可以解决的问题降低层间位移角减小扭转位移比减小刚度突变减小受压构件截面增加阻尼比降低配筋量解决舒适度隔震技术可以解决的问题隔震工程设计案例一隔震工程的设计方法隔震工程设计案例二隔震工程设计案例三减震技术可以解决的问题减震技术的常用种类及设计方法减震技术术的常用用种类及及设计方方法减震装置的分类防屈曲支撑黏滞阻尼器黏弹性阻尼器软钢阻尼器摩擦阻尼器磁流变阻尼器TMD应用最广广泛，成成本较低低应用广泛泛，成本本较高应用不多多有一定应应用应用很少少应用不多多，上海海中的TMD重要的高高层建筑筑有应用用减震技术术的常用用种类及及设计方方法防屈曲支支撑的设设计方法法屈曲约束支撑等效成普通矩形截面在计算结构模型（PKPM）中布置斜杆进行结构计算和强度验算检查结构是否满足规范要求屈曲约束支撑设计减震技术术的常用用种类及及设计方方法防屈曲支支撑的设设计方法法屈曲约束束支撑等等效成普普通矩形形截面的的斜杆减震技术术的常用用种类及及设计方方法防屈曲支支撑的设设计方法法在计算结结构模型型（PKPM）中布置置斜杆减震技术术的常用用种类及及设计方方法防屈屈曲曲支支撑撑的的设设计计方方法法进行行结结构构计计算算和和强强度度验验算算减震震技技术术的的常常用用种种类类及及设设计计方方法法中震震及及大大震震分分析析通通常常采采用用时时程程分分析析方方法法需要要考考虑虑其其非非线线性性行行为为，，防防屈屈曲曲支支撑撑本本构构为为双双线线性性减震震技技术术的的常常用用种种类类及及设设计计方方法法防屈屈曲曲支支撑撑的的设设计计方方法法1)连接接方方式式可可以以采采用用螺螺栓栓连连接接、、焊焊接接、、销销接接或或法法兰兰连连接接等等方方式式。。2)在消消能能器器施施加加给给主主结结构构最最大大阻阻尼尼力力下下，，消消能能器器与与主主结结构构之之间间的的连连接接部部件件应应在在弹弹性性范范围围内内工工作作。。连接接承承载载力力应应大大于于等等于于1.2倍的的屈屈曲曲约约束束支支撑撑极极限限承承载载力力屈曲曲约约束束支支撑撑设设计计减震震技技术术的的常常用用种种类类及及设设计计方方法法标准准院院防防屈屈曲曲支支撑撑减震震技技术术的的常常用用种种类类及及设设计计方方法法粘滞滞阻阻尼尼器器的的设设计计方方法法在分析软件中输入粘滞阻尼器单元，计算等效阻尼比根据等效阻尼比确定减震效果进行时程分析，验证减震效果按照验证后的减震效果进行上部结构设计粘滞阻尼器及其连接的设计减震震技技术术的的常常用用种种类类及及设设计计方方法法粘滞滞阻阻尼尼器器的的设设计计方方法法粘滞滞阻阻尼尼器器的的布布置置：：应应尽尽量量布布置置在在层层间间相相对对速速度度较较大大的的楼楼层层粘滞滞阻阻尼尼器器的的指指数数：：通通常常为为0.2~1.0，应应根根据据相相对对速速度度的的大大小确确定定，，若若相相对对速速度度较较小小，，应应采采用用较较小小的指指数数。。阻尼尼系系数数：：应应根根据据速速度度、、指指数数及及最最大大出出力力，，确确定定其其阻阻尼尼系系数数分析析核核心心：：等等效效附附