《隔震减震房屋设计》ppt课件

1、化学工业出版社第九章第九章 隔震、减震房屋设计隔震、减震房屋设计 第一节第一节 概述概述 传统的土木工程构造抗震设计方法主要依托构造本身的传统的土木工程构造抗震设计方法主要依托构造本身的性能来抵御地震作用，其目的是保证建筑物在地震作用下具性能来抵御地震作用，其目的是保证建筑物在地震作用下具有一定的承载力、刚度和延性，以满足一定的抗震设防要求。有一定的承载力、刚度和延性，以满足一定的抗震设防要求。 构造隔震、减震控制是在工程构造特定部位，设置某种构造隔震、减震控制是在工程构造特定部位，设置某种控制安装或机构，因控制安装本身随构造一同振动变形而被控制安装或机构，因控制安装本身随构造一同振动变形而被

2、动产生控制力，改动构造的刚度、阻尼和质量的大小及其在动产生控制力，改动构造的刚度、阻尼和质量的大小及其在构造体系中的分布，或者改动外荷载的传送途径，以到达抑构造体系中的分布，或者改动外荷载的传送途径，以到达抑制工程构造动力反响的目的。制工程构造动力反响的目的。 第二节第二节 隔震构造设计隔震构造设计 1.隔震设计原理：隔震设计原理： 经过在构造的特定部位，如层间、经过在构造的特定部位，如层间、楼板处、厂房屋架及梁端等处设置某种楼板处、厂房屋架及梁端等处设置某种安装，将地震动与构造隔开，阻断地震安装，将地震动与构造隔开，阻断地震动能量向建筑构造输入，其作用是减弱动能量向建筑构造输入，其作用是减弱

3、或改动地震动对构造作用的强度或方式，或改动地震动对构造作用的强度或方式，以此到达减小构造振动的目的。在许多以此到达减小构造振动的目的。在许多运用中，隔震安装是安装在构造下面，运用中，隔震安装是安装在构造下面，即根底部位，因此称为即根底部位，因此称为“根底隔震。根根底隔震。根底隔震是在构造地面以上部分的底部设底隔震是在构造地面以上部分的底部设置隔震层，使之与固结于地基中的根底置隔震层，使之与固结于地基中的根底顶面分开，限制地震动向构造物的传送，顶面分开，限制地震动向构造物的传送，大大减少了上部构造的地震反响，从而大大减少了上部构造的地震反响，从而保证了建筑物的平安。保证了建筑物的平安。 根底隔震

4、技术已在桥梁、建筑物中获得了大量运用，以根底隔震技术已在桥梁、建筑物中获得了大量运用，以下图所示为框架构造隔震支座的设置。目前大约有三十多个下图所示为框架构造隔震支座的设置。目前大约有三十多个国家在积极推行根底隔震技术。其中夹层橡胶垫隔震己较成国家在积极推行根底隔震技术。其中夹层橡胶垫隔震己较成熟，对短周期构造控制效果较好，技术经济目的也可以接受。熟，对短周期构造控制效果较好，技术经济目的也可以接受。但也有缺乏之处是：对竖向振动普通没有控制效果，影响上但也有缺乏之处是：对竖向振动普通没有控制效果，影响上部构造；对长周期程度振动存在共振危险性，影响隔震层的部构造；对长周期程度振动存在共振危险性，

5、影响隔震层的平安。平安。 化学工业出版社 2.隔震层的设置要求隔震层的设置要求 ： 需求减少地震作用的多层砌体和钢筋混凝土框架等构需求减少地震作用的多层砌体和钢筋混凝土框架等构造类型的房屋，采用隔震设计应符合以下各项要求：造类型的房屋，采用隔震设计应符合以下各项要求： (1)构造体型根本规那么，不隔震时可在两个主轴方向分别构造体型根本规那么，不隔震时可在两个主轴方向分别采用采用规定的底部剪力法进展计算且构规定的底部剪力法进展计算且构造根本周期小于造根本周期小于1.0s；体型复杂构造采用隔震设计，宜经过；体型复杂构造采用隔震设计，宜经过模型实验后确定；模型实验后确定； (2)建筑场地宜为建筑场地

6、宜为、类，并应选用稳定性较好的根类，并应选用稳定性较好的根底类型；底类型； (3)风荷载和其他非地震作用的程度荷载规范值产生的总程风荷载和其他非地震作用的程度荷载规范值产生的总程度力不宜超越构造总重力的度力不宜超越构造总重力的10%； (4)隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼；穿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，应采用柔性衔接或其他有效过隔震层的设备配管、配线，应采用柔性衔接或其他有效措施顺应隔震层的罕遇地震程度位移。措施顺应隔震层的罕遇地震程度位移。 化学工业出版社 为了到达明显的减震效果，隔震安装或隔震体系必需具备以下根本特征。 (1)承载

7、方面：隔震安装必需具备较大的竖向承载力，平安地支撑上部构造的一切分量和运用荷载。确保建筑构造物在运用情况下的绝对平安和满足运用要求； (2)隔震特性：隔震安装应具有可变的程度刚度，在强风和微小地震作用下，具有足够大的程度刚度，使上部构造程度位移不致过大；在强地震发生时，其程度刚度变小，使构造地自振周期大大延伸，有效地隔开地面振动； (3)复位功能：隔震安装应具有程度弹性恢复力，使构造体在地震中具有瞬时自动“复位功能； (4)阻尼耗费特性：隔震安装具有足够的阻尼，具有较大的消能才干。 化学工业出版社3.根底隔震安装的分类根底隔震安装的分类 ： 隔震系统是由隔震器、阻尼器和反响控制安装等部分隔震系

8、统是由隔震器、阻尼器和反响控制安装等部分组成。作为隔震系统，它必需具有上述几方面的功能，必组成。作为隔震系统，它必需具有上述几方面的功能，必要时还须设置平安保险构造。要时还须设置平安保险构造。 常用的隔震器有叠层橡胶支座、滑常用的隔震器有叠层橡胶支座、滑(转动转动)支座和螺旋弹簧支座和螺旋弹簧支座。叠层橡胶支座又包括普通叠层橡胶支座、铅芯叠层支座。叠层橡胶支座又包括普通叠层橡胶支座、铅芯叠层橡胶支座和高阻尼叠层橡胶支座。滑橡胶支座和高阻尼叠层橡胶支座。滑(转动转动)支座有普通滑动支座有普通滑动支座、回弹滑动支座和曲面滑动支座。常用的阻尼器有弹支座、回弹滑动支座和曲面滑动支座。常用的阻尼器有弹塑

9、性阻尼器、粘性阻尼器、油阻尼器和干摩擦阻尼器等。塑性阻尼器、粘性阻尼器、油阻尼器和干摩擦阻尼器等。 根据隔震器和阻尼器等的不同，常将根底隔震安装分为根据隔震器和阻尼器等的不同，常将根底隔震安装分为以下三种隔震体系：以下三种隔震体系： (1)叠层橡胶支座隔震体系叠层橡胶支座隔震体系 (2)摩擦滑移隔震体系摩擦滑移隔震体系 (3)混合隔震体系混合隔震体系 4.隔震体系的计算方法隔震体系的计算方法 ： 隔震支座的设计主要内容是验算隔震支座的设计主要内容是验算其竖向承载力和罕遇地震作用下的程其竖向承载力和罕遇地震作用下的程度位移。度位移。 隔震构造的设计普通采用分步设计隔震构造的设计普通采用分步设计法

10、，隔震体系的计算简图可采用剪切法，隔震体系的计算简图可采用剪切型构造模型型构造模型(如右图如右图)。普通情况下，。普通情况下，宜采用时程分析法进展计算；输入地宜采用时程分析法进展计算；输入地震波的反响谱特性和数量震波的反响谱特性和数量,应符合规范应符合规范的规定；计算结果宜取其平均值；当的规定；计算结果宜取其平均值；当处于发震断层处于发震断层10km以内时，假设输入以内时，假设输入地震波未计及近场影响，对甲、乙类地震波未计及近场影响，对甲、乙类建筑，计算结果尚应乘以以下近场影建筑，计算结果尚应乘以以下近场影响系数：响系数：5km以内取以内取1.5，5km以外取以外取1.25。 化学工业出版社

11、隔震层的程度动刚度和等效粘滞阻尼比可按以下公式计算： KhKj eqKj j / Kh 式中式中 jj隔震支座由实验确定的等效粘滞阻尼比，单隔震支座由实验确定的等效粘滞阻尼比，单 独设置的阻尼器时，应包括该阻尼器的相应独设置的阻尼器时，应包括该阻尼器的相应 阻尼比；阻尼比； Kjj隔震支座隔震支座(含阻尼器含阻尼器)由实验确定的程度动刚由实验确定的程度动刚 度，当实验发现动刚度与加载频率有关时，宜度，当实验发现动刚度与加载频率有关时，宜 取相应于隔震体系根本自振周期的动刚度值；取相应于隔震体系根本自振周期的动刚度值； eq隔震层等效粘滞阻尼比；隔震层等效粘滞阻尼比； Kh隔震层程度动刚度。隔震

12、层程度动刚度。 化学工业出版社 (1)隔震层以上构造应采取不妨碍隔震层在罕遇地震下发隔震层以上构造应采取不妨碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的以下措施：生大变形的以下措施： 上部构造的周边应设置防震缝，缝宽不宜小于各隔震支上部构造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程度位移值的座在罕遇地震下的最大程度位移值的1.2倍；倍； 上部构造上部构造(包括与其相连的任何构件包括与其相连的任何构件)与地面与地面(包括地下室包括地下室和与其相连的构件和与其相连的构件)之间，宜设置明确的程度隔离缝；当设之间，宜设置明确的程度隔离缝；当设置程度隔离缝确有困难时，应设置可靠的程度滑移垫层；置

13、程度隔离缝确有困难时，应设置可靠的程度滑移垫层； 在走廊、楼梯、电梯等部位，应无任何妨碍物。在走廊、楼梯、电梯等部位，应无任何妨碍物。 5.构造的隔震措施构造的隔震措施 ：化学工业出版社 (2)隔震层与上部构造的衔接，应符合以下规定：隔震层与上部构造的衔接，应符合以下规定： 隔震层顶部应设置梁板式楼盖，且应符合以下要求：应隔震层顶部应设置梁板式楼盖，且应符合以下要求：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；配筋现浇面层厚度不应小于50mm。隔震支座上方。隔震支座上方的纵、横梁应采用现浇钢筋混凝土构造

14、；隔震层顶部梁板的的纵、横梁应采用现浇钢筋混凝土构造；隔震层顶部梁板的刚度和承载力，宜大于普通楼面梁板的刚度和承载力；隔震刚度和承载力，宜大于普通楼面梁板的刚度和承载力；隔震支座附近的梁、柱应计算冲切和部分承压，加密箍筋并根据支座附近的梁、柱应计算冲切和部分承压，加密箍筋并根据需求配置网状钢筋。需求配置网状钢筋。 隔震支座和阻尼器的衔接构造，应符合以下要求：隔震隔震支座和阻尼器的衔接构造，应符合以下要求：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；隔震支座与上部构造、根底构造之间的衔接件，应能传送罕遇地震下与上部构造、根底构造之间的衔接件

15、，应能传送罕遇地震下支座的最大程度剪力；隔震墙下隔震支座的间距不宜大于支座的最大程度剪力；隔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；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结实衔接，锚固钢筋的锚固长度宜大于筋应与钢板结实衔接，锚固钢筋的锚固长度宜大于20倍锚固倍锚固钢筋直径，且不应小于钢筋直径，且不应小于250mm。 5.构造的隔震措施构造的隔震措施 ：化学工业出版社(3)(3)砌体构造的隔震措施应符合以下规定：砌体构造的隔震措施应符合以下规定： 5.构造的隔震措施构造的隔震措施 ： 当程度向减震系数不大于当程度向减震系数不大于0.

16、500.50时，丙类建筑的多层砌体构时，丙类建筑的多层砌体构造，房屋的层数、总高度和高宽比限值造，房屋的层数、总高度和高宽比限值, ,可按第四章中降低一度可按第四章中降低一度的有关规定采用；的有关规定采用； 砌体构造隔震层的构造应符合以下规定：多层砌体房屋的砌体构造隔震层的构造应符合以下规定：多层砌体房屋的隔震层位于地下室顶部时，隔震支座不宜直接放置在砌体墙上，隔震层位于地下室顶部时，隔震支座不宜直接放置在砌体墙上，并应验算砌体的部分承压；隔震层顶部纵、横梁的构造均应符并应验算砌体的部分承压；隔震层顶部纵、横梁的构造均应符合规范关于底部框架砖房的钢筋混凝土托墙梁的要求；合规范关于底部框架砖房的

17、钢筋混凝土托墙梁的要求； 化学工业出版社5.构造的隔震措施构造的隔震措施 ： 丙类建筑隔震后上部砌体构造的抗震构造措施应符合以下丙类建筑隔震后上部砌体构造的抗震构造措施应符合以下要求：承重外墙尽端至门窗洞边的最小间隔及圈梁的截面和配要求：承重外墙尽端至门窗洞边的最小间隔及圈梁的截面和配筋构造，仍应符合第四章的有关规定；多层浇结普通粘土砖和筋构造，仍应符合第四章的有关规定；多层浇结普通粘土砖和浇结多孔粘土砖房屋的钢筋混凝土构造柱设置，程度向减震系浇结多孔粘土砖房屋的钢筋混凝土构造柱设置，程度向减震系数为数为0.75时，仍应符合表时，仍应符合表5-9的规定；的规定；79度，程度向减震系数度，程度向

18、减震系数为为0.5和和0.38时，应符合表时，应符合表9-1的规定，程度向减震系数为的规定，程度向减震系数为0.25时，时，宜符合表宜符合表5-9降低一度的有关规定；混凝土小型空心砌块房屋芯降低一度的有关规定；混凝土小型空心砌块房屋芯柱的设置，程度向减震系数为柱的设置，程度向减震系数为0.75时，仍应符合表时，仍应符合表5-13的规定；，的规定；，79度时，当程度向减震系数为度时，当程度向减震系数为0.5和和0.38时，应符合表时，应符合表9-2的规的规定，当程度向减震系数为定，当程度向减震系数为0.25时，宜符合表时，宜符合表5-13降低一度的有关降低一度的有关规定；上部构造的其他抗震构造措

19、施，程度向减系数为规定；上部构造的其他抗震构造措施，程度向减系数为0.75时仍时仍按第四章的相应规定采用；按第四章的相应规定采用；79度，程度向减震系数为度，程度向减震系数为0.50和和0.38时时,可按第四章降低一度的相应规定采用；程度向减系数为可按第四章降低一度的相应规定采用；程度向减系数为0.25时可按第四章降低二度且不低于时可按第四章降低二度且不低于6度的相应规定采用。度的相应规定采用。 化学工业出版社房屋层数设置部位7度8度9度三、四二、三楼、电梯间四角，外墙四角，错层部位横墙与外纵墙交接处，较大洞口两侧，大房间内外墙交接处每隔15m或单元横墙与外墙交接处五四二每隔三开间的横墙与外墙

20、交接处六、七五三、四隔开间横墙(轴线)与外墙交接处，山墙与内纵墙交接处；9度四层，外纵墙与内墙(轴线)交接处八六、七五内墙(轴线)与外墙交接处，内墙部分较小墙垛处；8度七层，内纵墙与隔开间横墙交接处；9度时内纵墙与横墙(轴线)交接处表表9-1 9-1 隔震后砖房构造柱设置要求隔震后砖房构造柱设置要求 化学工业出版社房屋层数设置部位设置数量7度8度9度三、四二、三外墙转角，楼梯间四角，大房间内外墙交接处；每隔16m或单元横墙与外墙交接处外墙转角，灌实3个孔；内外墙交接处，灌实4个孔五四二外墙转角，楼梯间四角，大房间内外墙交接处；山墙与内纵墙交接处，隔三开间横墙(轴线)与外纵墙交接处六五三外墙转角

21、，楼梯间四角，大房间内外墙交接处；隔开间横墙(轴线)与外纵墙交接处，山墙与内纵墙交接处；8、9度时,外纵墙与横墙(轴线)交接处，大洞口两侧外墙转角，灌实5个孔；内外墙交接处，灌实4个孔；洞口两侧各灌实1个孔七六四外墙转角，楼梯间四角，各内墙(轴线)与外纵墙交接处；内纵墙与横墙(轴线)交接处；8、9度时洞口两侧外墙转角，灌实7个孔；内外墙交接处，灌实4个孔；内墙交接处，灌实45个孔；洞口两侧各灌实1个孔表表9-2 9-2 隔震后混凝土小型空心砌块房屋芯柱设置要求隔震后混凝土小型空心砌块房屋芯柱设置要求 化学工业出版社第三节第三节 减震构造设计减震构造设计 1.减震设计原理：减震设计原理： 将构造

22、物中的非承重构件将构造物中的非承重构件(如支撑、剪力墙等如支撑、剪力墙等)设计成耗设计成耗能部件或在构造物的某些部位能部件或在构造物的某些部位(节点或衔接处节点或衔接处)装设一些耗能装设一些耗能阻尼器，如金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器等，经阻尼器，如金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器等，经过耗能资料的摩擦、变形或粘性液体的流动等引起的能量耗过耗能资料的摩擦、变形或粘性液体的流动等引起的能量耗散来耗费构造的振动能量。在风载和小震作用下，耗能部件散来耗费构造的振动能量。在风载和小震作用下，耗能部件或阻尼器处于弹性形状，构造体系的抗侧移刚度足以满足正或阻尼器处于弹性形状，构造体系的抗侧移刚度

23、足以满足正常运用要求；在强震作用下，耗能部件或阻尼器率先进入非常运用要求；在强震作用下，耗能部件或阻尼器率先进入非弹性形状，耗散大部分地面运动传送给构造的能量，同时对弹性形状，耗散大部分地面运动传送给构造的能量，同时对于耗能支撑，其软化使构造体系的自振周期加长，降低了动于耗能支撑，其软化使构造体系的自振周期加长，降低了动力反响，从而维护主体构造在强震中免遭破坏或产生较大的力反响，从而维护主体构造在强震中免遭破坏或产生较大的变形，通常称之为耗变形，通常称之为耗(消消)能减震，也可看作是添加构造阻尼能减震，也可看作是添加构造阻尼的方法。的方法。粘弹性阻尼器摩擦阻尼器弹塑阻尼器化学工业出版社 2.减

24、震层的设置要求：减震层的设置要求： 消能部件可根据需求沿构造的两个主轴方向分别设置。消消能部件可根据需求沿构造的两个主轴方向分别设置。消能部件宜设置在层间变形较大的位置，其数量和分布应经过综能部件宜设置在层间变形较大的位置，其数量和分布应经过综合分析合理确定，并有利于提高整个构造的消能减震才干，构合分析合理确定，并有利于提高整个构造的消能减震才干，构成均匀合理的受力体系。成均匀合理的受力体系。 耗能减震体系按其耗能安装的不同，可分为两类：耗能减震体系按其耗能安装的不同，可分为两类： (1)耗能构件减震耗能构件减震 常见的有耗能支撑和耗能剪力墙；常见的有耗能支撑和耗能剪力墙； (2)阻尼器耗能减

25、震阻尼器耗能减震 常见的有摩擦阻尼器、金属阻尼器、粘常见的有摩擦阻尼器、金属阻尼器、粘性和粘弹性阻尼器、粘性液体阻尼器。性和粘弹性阻尼器、粘性液体阻尼器。 消能减震设计时，应根据罕遇地震下的预期构造位移控制要消能减震设计时，应根据罕遇地震下的预期构造位移控制要求求,设置适当的消能部件。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、设置适当的消能部件。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁或节点等支承构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相梁或节点等支承构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其他类型。关型或其他类型。 化学工业出版社 3.减震体系的计算方法：减震体系的计算方法： (1)计算原那么计算原那么

26、 消能减震设计的计算分析，应符合以下消能减震设计的计算分析，应符合以下规定：规定： 普通情况下，宜采用静力非线性分析方法或非线性时程普通情况下，宜采用静力非线性分析方法或非线性时程分析方法。分析方法。 当主体构造根本处于弹性任务阶段时，可采用线性分析当主体构造根本处于弹性任务阶段时，可采用线性分析方法作简化估算，并根据构造的变形特征和高度等按第三章方法作简化估算，并根据构造的变形特征和高度等按第三章的规定分别采用底部剪力法、振型分解反响谱法和时程分析的规定分别采用底部剪力法、振型分解反响谱法和时程分析法。其地震影响系数可根据消能减震构造的总阻尼比按第三法。其地震影响系数可根据消能减震构造的总阻

27、尼比按第三章的规定采用。章的规定采用。 消能减震构造的总刚度应为构造刚度和消能部件有效刚消能减震构造的总刚度应为构造刚度和消能部件有效刚度的总和。度的总和。 消能减震构造的总阻尼比应为构造阻尼比和消能部件附消能减震构造的总阻尼比应为构造阻尼比和消能部件附加给构造的有效阻尼比的总和。加给构造的有效阻尼比的总和。 消能减震构造的层间弹塑性位移角限值，框架构造宜采消能减震构造的层间弹塑性位移角限值，框架构造宜采用用1/80。 化学工业出版社 3.减震体系的计算方法：减震体系的计算方法： (2)有效阻尼比和有效刚度的计算有效阻尼比和有效刚度的计算 消能部件附加的有效阻尼比可按下式估算：消能部件附加的有效阻尼比可按下式估算：aWc /(4Ws) 式中式中 a消能减震构造的附加有效阻尼比；消能减震构造的附加有效阻尼比； Wc一切消能部件在构造预期位移下往复一