减震与隔震读书笔记.doc

上一次笔记，由于总结过于简单，好多问题没有深入研究，所以这次的内容主要是对上次内容的部分补充和对消能减震的设计内容和规范要求。一、隔震设计1、为什么隔震设计采用分部设计方法？以下是我的个人理解：在2001版规范中将隔震层位置限于基础与上部结构之间，而新规范隔震层位置于结构下部，因此可将整个隔震体系分为上部结构（隔震层以上结构）、隔震层、隔震层以下结构和基础四个部分。然后进行分别设计。同时，这样还有一个好处，可以将较为熟悉的抗震设计的内容联系起来并在隔震设计中应用。对于变形特征为剪切变形的结构可采用以下计算简图。2、对于水平减震系数的概念为什么要修改？在老规范中，水平减震系数的概念，可用下式来描述： 其中 水平向减震系数。设防烈度下，相应于结构隔震与非隔震时各层层间剪力比的最大值。设防烈度下，结构隔震时第i层层间剪力与非隔震时第i层层间剪力比的最大值。设防烈度下，结构隔震时第i层层间剪力。设防烈度下，结构非隔震时第i层层间剪力。给出以下层间剪力最大比值和水平向减震系数的对应关系，如下表：层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.25而在新规范中提出的水平减震系数的概念： 水平向减震系数；对于多层建筑，为按弹性计算所得的隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值。对高层建筑结构，尚应计算隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值，并与层间剪力的最大比值相比较，取二者的较大值。根据相比之下，新规范是等于考虑将上部结构的地震作用再降低了1.42倍（差不多相当于半个基本烈度，如果老规范是降低一度，那么加起来新规范就是降了1.5度了，为什么要降低这么多呢？不解！）。由于没有找到相关资料，我个人觉得，应该是由于近10几年来的实际隔震工程经验观察得到，隔震层的上部结构地震反应比原先老规范定义的要小，所以可以再降低半度！3、隔震结构上部结构构造措施如何确定？新规范在这方面的修改是按水平向减震系数0.40（设置阻尼器时为0.38）作为降低隔震层上部结构抗震措施的分界，并明确降低的要求不得超过一度，对于不同烈度如下表：对于抵抗竖向地震作用相关的抗震构造措施不应降低。4、隔震层设计（1）删去2001规范中关于墙体下隔震支座最大间距为2m的规定，这样使大直径隔震支座布置更为合理。（2）隔震支座竖向承载力验算。由于橡胶隔震支座制作工艺不断成熟，隔震支座的直径也不断加大，而小直径的支座稳定性较差，建议隔震结构支座选用大直径的。（3）新规范中规定，对于300mm直径的支座，设计承载力由12MPa降为10MPa。而对于最大拉应力控制，明确提出拉应力不应大于1MPa（相比2001规范的“不宜出现拉应力”，要求有所降低，为什么？），主要有以下四个因素：橡胶受拉后出现内部损伤，降低了支座的弹性性能；隔震层中支座出现拉应力，意味着上部结构有倾覆的危险；橡胶隔震支座在拉伸应力下滞回特性的实物实验尚不充分；广州大学工程抗震研究中心所作的橡胶垫的抗拉试验中，其极限抗拉强度为2.02.5MPa;美国UBC规范采用的容许抗拉强度为1.5MPa。5、隔震层以下的结构设计在新规范中，增加了首层顶及大底盘上部的塔楼采用隔震设计时对下部结构的要求，具体如下：隔震层支座、支柱及相连构件，应采用隔震结构罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进行承载力验算。隔震层以下的结构（包括地下室和隔震塔楼下的底盘）中直接支承震层以上结构的相关构件，应满足嵌固的刚度比和隔震后设防地震的抗震承载力要求，并按罕遇地震下进行抗剪承载力验算。隔震层以下地面以上的结构在罕遇地震下的层间位移角限值，较非隔震结构提高了一倍。不同下部结构类型所对应的层间弹塑性位移角限值如下表的要求。二、消能减震设计1、消能减震设计的思想原理是什么?(菜鸟级的问题)简单一点来说，就是输入到建筑物中的地震能量一部分被阻尼器所消耗，其余部部分则转化为结构的动能和变形能。通过这样的方式来达到降低结构地震反应的目的。（类似于能量守恒定律）2、设计内容和步骤建筑结构的消能减震设计内容包括阻尼器类型（例如？消能器及斜撑、墙体、梁等支承构件，在新规范中所涉及到的阻尼器均是被动阻尼器）、阻尼器安装位置（设置原则？沿两个主轴方面分别设置，消能部件宜设在变形较大的位置）、安装数量、阻尼器最大阻尼力、阻尼器的其他特征参数、建筑物的抗震设计等。消能减震结构的设计步骤：确定消能器的布设位置、数量和参数（包括连接构件的刚度要求、极限剪切变形、极限位移要求等）初值；计算得到消能减震结构的周期和总阻尼比采用底部剪力法或振型分解反应谱方法计算消能减震结构的地震作用标准值和层间剪力（主体结构基本处于弹性阶段，那进入弹塑性阶段呢？）；按照刚度进行层间剪力在结构各个构件与消能部件之间的分配，对位移相关型和非线性速度相关型消能器，其刚度按照等价线性化方法取消能部件的有效刚度；对速度线性消能器，其刚度取消能部件的刚度；进行结构抗震设计与验算，若满足结构设计抗震设计要求时，设计完成；否则，修改消能器的布设位置、数量和参数值，重新从第步开始设计。3、消能减震技术的适用范围消能减震技术不受结构类型、结构动力特性、结构高度等限制，可适用于新建和抗震加固建筑中。但由于消能减震的减震原理的要求（消能减震部件要发挥耗能作用就需要一定的变形），因此，消能减震结构应尽量应用于延性结构。4、设防目标同抗震结构一样，不仅可以按相关专门标准的规定，也可以引用抗震性能目标的要求。对于层间弹塑性位移角限值的规定，新规范规定：应该符合预期变形控制要求，宜比非消能减震结构适当减小。相比2001规范，不再具体规定层间弹塑性角限值的控制数值（2001规范是，为什么？不理解！）。5、建筑结构消能减震设计计算方法（1）弹性阶段：此阶段可是简化处理，直接应运性弹性阶段的叠加原理即可。主要计算工作是刚度问题，此阶段的总刚度为结构刚度和消能部件的有效刚度（怎么计算？规范中已给出）之和。总阻尼类似于刚度。应注意的是，对于不的阻尼器，在多遇地震和罕遇地震作用下附加阻尼是不同的，要分别计算。（2）弹塑性阶段：应根据主体结构的体系特征，采用静力非线性分析法或非线性时程分析法。在非线性分析中，恢复力模型应包括主体结构恢复力模型和消能部件恢复力模型。（又有一句不解！为什么消能减震结构的弹塑性变形不能采用结构弹塑性变形简化估算方法计算？）6、消能部件结构附加刚度和附加阻尼的计算方法（1）附加刚度：线性黏滞阻尼器不提供结构附加刚度，黏弹性阻尼器给结构附加刚度与其自身刚度和连接构件刚度有关，若连接构件的刚度较大，则黏弹性阻尼器给结构附加刚度取自身刚度。（2）附加阻尼（有两种计算方法，规范给出的是耗能与应变能比方法）强行解耦法适用条件：当消能部件在结构上分布比较均匀，且附加阻尼比小于20%时，可按此法计算求得频率分量和振型分量：分别是利用主体结构阻尼矩阵的正交性，可得通常情况下附加阻尼矩阵不能满足正交性条件，但是可以作近似处理，得：则广义坐标运动方程为：等效单自由度运动方程可解得第i振型下的主体结构阻尼和附加阻尼，如下：耗