隔震技术下PPT课件

工程结构减振控制 第5讲隔震技术 下 2 主要内容 隔震技术的应用范围隔震类型及设计依据解读规范隔震设计要点隔震工程实例隔震技术的最新发展趋势 3 隔震技术的应用范围 高烈度区 8度 9度区 提高房屋的抗震能力降低工程造价对结构振动有特殊要求的房屋精密仪器设备生产 使用和检测博物馆等严重影响灾后抗震救灾工作的建筑物政府指挥中心 通讯枢纽 医院 学校 银行等 4 隔震技术的应用范围 有重要历史价值 纪念意义的建筑文物建筑业主对房屋抗震性能有特殊要求的项目旧房改造 平移项目 5 隔震类型及设计依据 隔震类型叠层橡胶支座隔震天然橡胶支座铅芯橡胶支座高阻尼橡胶支座配合其他抗风装置和阻尼装置 6 隔震类型及设计依据 隔震类型滑移隔震钢摩擦滑板石墨砂垫层聚四氟乙烯板弹性滑移支座直线轨道式滑移支座摩擦摆支座配合其他抗风装置和阻尼装置 7 隔震类型及设计依据 隔震类型混合隔震 各种隔震装置的混合应用 叠层橡胶支座和滑移支座混合应用 高层隔震的主流技术 8 隔震类型及设计依据 国内的隔震设计规范 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 叠层橡胶支座隔震技术规程 CECS126 2001 建筑隔震橡胶支座 JG118 2000 9 解读规范隔震设计要点 隔震设计的一般条件结构体型基本规则 不隔震时可在两个主轴方向分别采用底部剪力法进行计算且结构基本周期小于1 0s 体型复杂结构采用隔震设计 宜通过模型试验后确定建筑场地宜为 类 并应选用稳定性较好的基础类型 10 解读规范隔震设计要点 隔震设计的一般条件风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10 隔震层应提供必要的竖向承载力 侧向刚度和阻尼 穿过隔震层的设备配管 配线 应采用柔性连接或其他有效措施适应隔震层的罕遇地震水平位移隔震层宜设置在基础顶面或地下室顶面 11 解读规范隔震设计要点 隔震层设置位置 建筑群大平台整体隔震 基础隔震 层间隔震 12 解读规范隔震设计要点 房屋隔震设计要点隔震设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要求 选择适当的隔震支座及为抵抗风荷载提供初始刚度的消能 限位 部件 隔震支座与消能减震部件组成隔震层 隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算 13 解读规范隔震设计要点 房屋隔震设计要点隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定 其竖向地震作用标准值 8度和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20 和40 14 解读规范隔震设计要点 建筑结构隔震设计的计算分析 应符合下列规定隔震体系的计算简图可采用剪切型结构模型 当上部结构的质心与隔震层刚度中心不重合时应计入扭转变形的影响 隔震层中的梁板结构 对钢筋混凝土结构应作为其上部结构的一部分进行计算和设计 剪切型结构模型 15 解读规范隔震设计要点 建筑结构隔震设计的计算分析 应符合下列规定一般情况下 宜采用时程分析法进行计算 输入地震波的反应谱特性和数量 应符合 建筑抗震设计规范 第5 1 2条的规定 计算结果宜取其平均值 16 解读规范隔震设计要点 隔震层由橡胶和薄钢板相间层叠组成的橡胶隔震支座应符合下列要求隔震支座在表12 2 3所列的压应力下的极限水平变位 应大于其有效直径的0 55倍和各橡胶层总厚度3 0倍二者的较大值在经历相应设计基准期的耐久试验后 隔震支座的水平刚度 阻尼特性变化不超过初期值的 20 徐变量不超过各橡胶层总厚度的5 隔震层由橡胶和薄钢板相间层叠组成的橡胶隔震支座应符合下列要求各橡胶隔震支座的竖向平均应力设计值 不应超过表12 2 3的规定 18 解读规范隔震设计要点 隔震层的布置 竖向承载力 侧向刚度和阻尼应符合下列规定隔震层宜设置在结构第一层以下的部位 其橡胶隔震支座应设置在受力较大的位置 间距不宜过大 其规格 数量和分布应根据竖向承载力 侧向刚度和阻尼的要求通过计算确定 隔震层在罕遇地震下应保持稳定 不宜出现不可恢复的变形 隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下 不宜出现拉应力 19 解读规范隔震设计要点 隔震层的布置 竖向承载力 水平刚度和阻尼应符合下列规定隔震层的水平动刚度和等效粘滞阻尼比可按下列公式计算 隔震层的布置 竖向承载力 侧向刚度和阻尼应符合下列规定隔震支座由试验确定设计参数时 竖向荷载应保持表12 2 3的平均压力限值 对多遇地震验算 宜采用水平加载频率为0 3Hz且隔震支座剪切变形为50 的水平刚度和等效粘滞阻尼比 对罕遇地震验算 直径小于600mm的隔震支座宜采用水平加载频率为0 1Hz且隔震支座剪切变形不小于250 时的水平动刚度和等效粘滞阻尼比 直径不小于600mm的隔震支座可采用水平加载频率为0 2Hz且隔震支座剪切变形为100 时的水平动刚度和等效粘滞阻尼比 21 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的地震作用计算 应符合下列规定水平地震作用沿高度可采用矩形分布 水平地震影响系数的最大值可采用本规范第5 1 4条规定的水平地震影响系数最大值和水平向减震系数的乘积 水平向减震系数应根据结构隔震与非隔震两种情况下各层层间剪力的最大比值 按表12 2 5确定 22 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的地震作用计算 应符合下列规定 23 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的地震作用计算 应符合下列规定水平向减震系数不宜低于0 25 且隔震后结构的总水平地震作用不得低于非隔震的结构在6度设防时的总水平地震作用 各楼层的水平地震剪力尚应符合本规范第5 2 5条最小地震剪力系数的规定 24 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的地震作用计算 应符合下列规定9度是和8度且水平向减震系数为0 25时 隔震层以上的结构应进行竖向地震作用的计算 8度且水平向减震系数不大于0 5时 宜进行竖向地震作用的计算 25 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的地震作用计算 应符合下列规定隔震层以上结构竖向地震作用标准值计算时 各楼层可视为质点 并按本规范第5 3节公式 5 3 1 2 计算竖向地震作用标准值沿高度的分布 26 解读规范隔震设计要点 隔震支座的水平剪力应根据隔震层在罕遇地震下的水平剪力按各隔震支座的水平刚度分配 当按扭转耦联计算时 尚应计及隔震支座的扭转刚度 隔震支座对应于罕遇地震水平剪力的水平位移 应符合下列要求 27 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的隔震措施 应符合下列规定隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的下列措施上部结构的周边应设置防震缝 缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1 2倍上部结构 包括与其相连的任何构件 与地面 包括地下室和与其相连的构件 之间 宜设置明确的水平隔离缝 当设置水平隔离缝确有困难时 应设置可靠的水平滑移垫层在走廊 楼梯 电梯等部位 应无任何障碍物 29 解读规范隔震设计要点 隔震层以上结构的隔震措施 应符合下列规定丙类建筑在隔震层以上结构的高层抗震措施 当水平向减震系数为0 75时不应降低非隔震时的有关要求 水平向减震系数不大于0 50时 可适当降低本规范有关章节对非隔震建筑的要求 但与抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低 此时 对砌体结构 可按附录L采取抗震构造措施 对钢筋混凝土结构 柱和墙肢的轴压比控制应仍按非隔震的有关规定采用 其他计算和抗震构造措施要求 可按表12 2 7划分抗震等级 再按规范第6章的有关规定采用 30 解读规范隔震设计要点 31 解读规范隔震设计要点 隔震层与上部结构的连接 应符合下列规定隔震层顶部应设置梁板式楼盖 且应符合下列要求应采用现浇或装配整体式混凝土板 现浇板厚度不宜小于140mm 配筋现浇面层厚度不应小于50mm 隔震支座上方的纵 横梁应采用现浇钢筋混凝土结构隔震层顶部梁板的刚度和承载力 宜大于一般楼面梁板的刚度和承载力隔震支座附近的梁 柱应计算冲切和局部承压 加密箍筋并根据需要配置网状钢筋 32 解读规范隔震设计要点 隔震支座和阻尼器的连接构造 应符合下列要求隔震支座和阻尼器应安装在便于维护人员接近的部位隔震支座与上部结构 基础结构之间的连接件 应能传递罕遇地震下支座的最大水平剪力抗震墙下隔震支座的间距不宜大于2 0m外露的预埋件应有可靠的防锈措施 预埋件的锚固钢筋应与钢板牢固连接 锚固钢筋的锚固长度宜大于20倍锚固钢筋直径 且不应小于250mm 33 解读规范隔震设计要点 隔震层以下结构 包括地下室 的地震作用和抗震验算 应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力 水平力和力矩进行计算隔震建筑地基基础的抗震验算和地基处理仍就按本地区抗震设防烈度进行 甲 乙类建筑的抗液化措施应按提高一个液化等级确定 直至全部消除液化沉陷 37 隔震工程实例 中国已建成的隔震房屋已超过150万平方米 其中南京工业大学主持设计的隔震房屋已达到15万平方米 如 宿迁市文体综合馆启东市长江新村住宅楼徐州市老营盘住宅楼宿迁市府苑小区A D座宿迁人防指挥大楼宿迁彭雪峰纪念馆 38 ThefirstisolatedbuildinginChina 8 story houseBuildinginShantou 250 29m222rubberbearingsDesignedbyProf F L Zhou 隔震住宅 北京地铁站隔震建筑群 verylargeplatform 2 story RCframe 1500m 2000m coverasubwayareainBeijing 50isolatedhousebuildings 7 9stories RCframe builtonthetopflooroftheplatform floorareaofallisolatedbuildingsisapproximately480 000m2 隔震工程实例 宿迁文体综合馆 隔震工程实例 宿迁文体综合馆 A 聚四氟乙烯板滑移支座B GZY500型橡胶隔震支座C GZP400型橡胶隔震支座DAMP 粘滞消能器 宿迁俯苑小区 隔震工程实例 宿迁人防指挥大楼 宿迁市人防指挥大楼 隔震前后层间剪力比较 X方向 隔震结构在8度罕遇地震作用下最大层间位移 X方向 宿迁市中医院大楼 隔震支座与粘滞阻尼器的布置 两种计算方法所得的非隔震结构层间剪力比较 X方向 隔震前后结构层间剪力比较 X方向 隔震前后结构层间位移比较 X方向 采用基础隔震技术进行抗震加固 積層 支承 国立西洋美術館 美国盐湖城古建筑加固 新西兰古建筑隔震加固 美国加州洛杉矶市28层政府大厦 1928年 中间层隔震加固 基础隔震用于建筑增层改造 73 隔震技术的最新发展趋势 组合隔震 桩头 柱头隔震 软弱地基土隔震 高层隔震 潮州 西昌 大理 太原市商住楼19层 1999年 目前我国最高的隔震建筑 七部委大楼 76 隔震技术的最新发展趋势 高层隔震的代表性应用 隔震技术的最新发展趋势 18层 1997 50层 2004 50层 2005 50层 在建 日本高层隔震建筑 78 隔震技术的最新发展趋势 高层隔震的可行性 充分延长结构周期 反应谱角度 大直径隔震支座的生产能力 79 隔震技术的最新发展趋势 高层隔震的特点 固有周期较长风荷载作用大 影响隔震效果 叠层橡胶支座受拉滑移支座的提离隔震支座面压变化大 倾覆效应明显 日本13层隔震医院大楼 日本26层隔震住宅大楼 日本32层隔震商住大楼 日本41层隔震住宅大楼 川崎市 日本43层隔震住宅大楼 大坂市 2002 10 施工至28层 2004建成 透视图 南立图 平面图 宿迁市经济开发中心商务楼 隔震层设计 隔震装置布置图 天然橡胶支座GZP1200 天然橡胶支座GZP1300 滑移支座SLD1200 滑移支座SLD1000 剪力墙下托梁 隔震层设计 天然积层橡胶支座 滑移支座 橡胶层 摩擦面 隔震层设计 隔震支座参数一览表 隔震层设计 隔震装置长期面压 长期面压天然橡胶支座 15MPa滑移支座 20MPa 天然橡胶支座最大面压处 滑移支座最大面压处 隔震层设计 隔震层恢复力特性 偏心率Rex0 56 Rey0 55 天然橡胶支座 滑移支座 多遇地震时程分析 c 采用隔震支座剪应变为50 时的等效刚度 计算隔震结构的动力特性 采用Ritz向量进行30阶振型分析 前3阶结果如下 平动周期延长为非隔震结构的2 2倍 多遇地震时程分析 降烈度后设计用剪力 非隔震剪力 隔震后剪力 罕遇地震时程分析 c 采用隔震支座剪应变为100 时的等效刚度 计算隔震结构的动力特性 采用Ritz向量进行30阶振型分析 前3阶结果如下 平动周期延长为非隔震结构的2 6倍 罕遇地震时程分析 隔震层最大位移X向259mmY向257mm隔震层目标位移限值400mm 1 1100 罕遇地震时程分析 隔震支座短期最大面压 短期面压天然橡胶支座 30MPa滑移支座 30MPa 天然橡胶支座最大面压处 滑移支座最大面压处 罕遇地震