结构隔振减震设计与制振技术二

6.结构隔震、消能减震设计6.1概述抗震设计：依靠结构的强度、刚度和延性来抵御地震作用立足于“抗”，是一种消极设计方法传统抗震方法存在的问题：（1）结构的安全性难以保证传统抗震方法以既定的“设防烈度”作为设计依据，由于地震的随机性，建筑结构的破损程度及倒塌的可能性难以控制，当发生突发性超烈度地震时，房屋可能会严重破坏。6.1概述（2）建筑费用和成本大幅度增加传统方法是在设计时提高材料强度、加大构件（结构）刚度，其结果是断面越大，刚度越大，使用面积减少，建筑物自重增大，地震作用亦随之增大。（3）适用范围受到限制传统抗震方法采用的是延性结构体系，允许结构部件在强震时发生比较大的塑性变形，以消耗地震能量，减轻地震反应，这种方法对于某些不容许在地震中出现破坏的结构、或内部有贵重装饰、重要设备仪器的结构是不适用的。6.1概述（4）施工难度大结构构件和节点的钢筋配置过密，9度区甚至无法排布。（5）建筑物的高度受到限制等。为克服传统抗震方法的缺陷，结构振动控制技术（简称“结构控制”）逐渐发展起来。结构控制的概念：通过对结构施加控制机构，由控制机构与结构共同承受振动作用，以调谐和减轻结构的振动反应，使它在外界干扰作用下的各项反应值被控制在允许范围内。

6.1概述结构控制的概念：在工程结构的特定部位装设某种装置（如隔震垫等）、或某种机构（如消能支撑、消能剪力墙、消能节点、消能器等）、或某种子结构（如调频质量等）、或施加外力（外部能量输入）、或调整结构的动力特性，使工程结构在地震（或风）的作用下，其结构的动力反应（加速度、速度、位移）得到合理的控制，从而确保结构本身及结构中的人、仪器设备、装修等的安全或处于正常的使用状态。结构控制技术按控制措施实施的方式不同，一般分为被动控制（PassiveControl）、主动控制（ActiveControl）、半主动控制（Semi—ActiveControl）和混合控制（HybridControl）四类。6.1概述（1）被动控制（PassiveControl）①隔震：在建筑物适当部位设置隔震装置，切断或削弱地面运动向上部结构的传递，并提供适当的阻尼，从而使上部结构的地震作用大大降低，耗能能力加强。如叠层橡胶垫支座、高阻尼橡胶垫支座、滑移隔震支座和混合隔震装置等。6.1概述②结构自控：通过在结构中优选耗能材料和耗能杆件，设置多道抗震防线达到耗能减振的目的。

常见的有：竖向通缝SW（剪力墙）、周边缝SW、双功能连梁、带抗震连梁的SW、顶层为刚性连梁的SW、偏交支撑、梁端设塑性铰的框架、悬挂式结构、底层设消能缝的砖混结构。6.1概述③结构附加装置控制：在结构的适当位置安放耗能减振装置，以达到耗能减振的目的。

主要有：各种耗能支撑、预应力摩擦墙、金属阻尼器、摩擦阻尼器、调频质量阻尼器（TMD）、调频液体阻尼器（TLD）、粘滞流体阻尼器和粘弹性阻尼器等等。6.望1概垦述（2朵）主鉴动控撞制（转Ac言ti蛇ve寄C纲on插tr球ol泛）指有稿外加辜能源微的控污制，从其工谢作原例理为概：6.仗1概布述常见肌的类谨型有帝：主动侦调频忙质量抖阻尼稳器(胆Ac性ti瞎ve搜T侦un贴ed娱M郑as邪s动Da上mp罩er碍,简称也AM梢D)夸；主动钱支撑讽系统可（A棒ct季iv文e唱Br度ac锻e）池；主动贴拉索杨控制压器（值Ac乱ti狂ve银T此en终do绿n）外；主动宣空气悔挡风辈板控赴制器醋（A狱ct唯iv阁e敏Ae你ro展dy净na必mi葵c赌Ap保pe衡nd唐ay鸣es掉）等哭。6.杀1概捧述（3）伍混合奶控制技（H登yb她ri稀d发Co格nt稀ro迁l）混合拣控制咽是将主动雾控制与被动拿控制同时弟施加才在同庭一结济构上游的结色构振刷动控滴制形引式。从其萌元素原所起气作用额的相榨对大碍小来蛋看，含有两愿种组贤合方擦式：一种轮是主乡丰从组疏合方姿式，即已以某逆一控镜制为携主控籍制部溜件，抢其他败部件同通过岩主要塞部件妻实现啦对结技构的蒜控制拐。6.刮1概买述另一证种是寇并列丑组合破方式，即匀两种乔控制竟各自很独立丛工作宾，对谈结构浆实施昏校正轧作用。目前坐，较紧为典穿型的她几种搜混合看控制剃装置琴有：AM贞D与听TM乡丰D相茄组合思，AM拣D与惧TL陕D相读组合呆，主动限控制粱与基况础隔沃震相上组合蹄，主动药控制彼与耗辟能减鞋振相徒组合朽，HM抹S（萄液压舒－质绞量振腹动控姻制系晒统）温与A拉MD暮相组涌合等。6.叫1概服述结构英消能成减震刻建筑怒的特布点：1.烛消言能减技震装志置可草同时钢减少祸结构破的水梳平和楚竖向零的地鞠震作省用，估适用乌范围贿较广加，结着构类在型和广高度拌均不傅受限及制；2.曾消役能减叨震装拦置应略使结柏构具迷有足哗够的蔽附加蚕阻尼肉，以晌满足完罕遇碰地震炭下预贱期的防结构暂位移末要求梢；3.野由安于消忌能减旅震结耽构不喜改变求结构醋的基皂本型倍式，声除消雄能部夕件和给相关音部件帜外，毕结构矩设计减仍可纺按照问《规荐范》铁对相眉应结茫构类誉型的蒸要求诊执行次。6.欲1概斩述消能共减震终技术饼的优泡越性涨：1、玩安全羽性：消能折构件给或消退能装界置在屈强震垂中能旗率先剑消耗该的地留震能怎量，狗迅速萍衰减纱结构顿的地冬震反术应并蚊保护作主体俩结构问和构志件免组遭破厉坏，叔确保欠结构处的安宗全。消能削减震子结构门的地例震反辩应比惑传统冤结构疾降低文40针%—苏60苦%。2、彩经令济性能：消能省减震鸟结构色可以寄减少渡剪力疼墙的瓶设置泊，减彩少结令构断练面和俩配筋醉，可底节约风造价孕5%洒—1蜻0%搬。若列用于学旧建燃筑物亮的抗面震加汁固，垦则可更节约盯造价伐10查%—肥60况%。3、元技术计合理脱性：结构乔越高董、越战柔，央消能纳减震表效果缠越显方著6.馋2结柏构隔猛震设甚计结构吨隔震条主要顾有基底擦隔震和悬挂穴隔震两种基底让隔震富原理在结建构物省底部营与基料础顶面粒之间钩设置忍隔震撕消能装禁置，杜使之某与固隔结于地绝基中亮的基筹础顶具面分开质，限忆制地杰震动布向结构企物传窝递。基底蓝隔震傻原理为达落到明枝显减臣震效质果，革通常基础增隔震究系统妥需具甜备以骨下四日种特种性：(1世)承载矿特性：具裂有足偷够的纤竖向沈强度求和刚久度以袋支撑意上部捐结构孕的重研量；(2值)隔震柔特性擦：具有孕足够位的水董平初年始刚她度，赌在风纺载和谷小震级作用忙下，猎体系梳能保使持在厌弹性炒范围轮内，郊满足贞正常裙使用井的要塑求，锁而中护强地尝震时牺，其槐水平额刚度非较小犬，结少构为梢柔性侧隔震斤结构后体系琴；(3床)复位动特性饼：地震办后，死上部缩慧结构充能回被复到球初始辨状态钩，满献足正邮常的棍使用直要求报。基底肢隔震混原理(4禾)耗能丽特性鸟：隔震臣系统意本身炎具有旬较大辱的阻触尼，输地震地时能史耗散袖足够黎的能仙量，诱从而由降低纪上部童结构态所吸乔收的密地震甘能量税。基底乘隔震芽的适秃用范舍围：高度隐不超骄过4处0m宗，以工剪切扛变形若为主候且质也量和龟刚度烘沿高猴度分妥布比弱较均色匀的恼多层贝和中抓高层潮结构6.辣2.严2皇基础绸隔震升装置隔震津装置铸由隔震桂器、凉阻尼帐器和扒复位奇装置组成隔震蔑器的帅作用：支蚂承上桶部结钻构全售部质溉量，发延长新结构会自振衔周期摇，同露时具椒有经筒历较锄大变徒形的冤能力阻尼替器的宏作用宗：消耗轨地震坟能量邮，抑波制结胀构可略能发译生的掘过大强位移复位所装置勿的作嚼用：提高务隔震书系统渣早期戴刚度锣使结彻构在袋微震蛾或风策载作慨用下险，能须够具铜有和数普通拆结构广相同牌的安嘴全性目前语应用弟最多猜的隔耻震装酸置为隔震涨橡胶捏支座6.订2.留2痕基础泡隔震励装置隔震促橡胶版支座诞包括天然饼夹层伶橡胶显支座、铅芯降橡胶传支座，高阻昨尼橡幼胶支钻座等。天然告夹层待隔震辰橡胶后支座天然男夹层锤橡胶获支座趣具有事较大鞠的竖榨向刚贵度，垒承受洋建筑浓物的止重量集时竖史向变糊形小蛙，而功水平哭刚度帖较小既，且唇线性助性能顷好。由于与天然浑夹层烛橡胶洗支座夹的阻闻尼很由小，亚不具妖备足梢够的区耗能杰能力脊，所北以在斩结构曲使用隙中一卸般同榴其它浙阻尼跨器或区耗能昆设备兽联合揭使用渔。6.暴2.降2决基础虏隔震芹装置铅芯谦隔震松橡胶久支座铅芯瘦隔震枝橡胶快支座敏由新主西兰牧的RO讽BI杆NS柜ON及其锹公司耀最早赠研制亚开发肥，以边后在料中国压、日准本、仪美国朗、意就大利象等国慌家都址得到遍了较籍大的全发展葱与应握用。因为佛铅芯借橡胶黑支座孕不但鸡具有那较理鞭想的米竖向僚刚度史，而懂且本该身具蜡有消俘耗地摸震能坐量的性能力蹄，故坝铅芯菠橡胶喜支座册在结柏构使究用中摇受到师广泛浇欢迎殖。6.轿2.俘2领基础怕隔震徒装置6.贤2.慈2饥基础告隔震参装置下图厨分别田是世亿界上胳第一瓦栋采似用铅芯梢橡胶腐支座昼隔震的建伶筑(Th黑e甚Wi肝ll座ia醉m驶Cl膀ay容to似n蚕Bu气il斥di什ng责,门Ne木w恶Ze竟al腐an雾d)和世唇界上堆使用粪铅芯太橡胶善支座拳中基倘底面么积最兴大的绑建筑(日本)。6.泼2.随2睛基础佛隔震份装置日本19家97年度束评定贯的隔早震建霞筑中划，采租用铅鲜芯橡佣胶支贫座隔芦震房顷屋占何总数掏的40牛%；美国蒜在19未85年以其后兴己建的睛隔震晴房屋纵中，粱完全裕或部稳分采接用铅质芯橡晓胶支患座的耽隔震撤房屋逼占总赌数的60形.7筑%；我国舍在已萌建成眉的隔洋震房话屋中会，完巧全或篇部分悦采用越铅芯籍橡胶菜支座乖的隔甜震房桶屋占宣总数瘦的60桐%。19闹94璃年9傍月1粘6日瓜，台鸟湾海绞峡发卸生了棋7.传3级水地震惜，震摩源距蓝离汕灵头市装约2近00公里健，汕盈头市专烈度杏为6匆度，弃各类执房屋槽摇晃霸厉害犬，居想民惊检惶失脱措，水桶桐里的干水溅韵出了刃1/竞3左浅右…累…而陵数海路菌隔震盼楼上宇的人倾并没盾有感籍到晃凭动，头听到桂毗邻首楼房犯和邻敏街喧节闹声摩后下楼纵才知废道发研生了焰地震虫。6.战2.顺2轰基础省隔震列装置19筹94年1卵月1泉7日玩，美貌国圣情菲尔较南多僵发生算洛杉幸矶地黑震，陈震级脂M=家6.铸7，戏死亡解56练人，倘伤7恳30迷0人滚，损亏失很裹大。震中删附近捕有两尊座医槐院，辞一座盒为隔震犬结构凳，另一风座为抗震总结构虫。中南释加州驻大学斗医院济（隔乡丰震结竖构）橄榄原景医围院（脑抗震本结构俊）6.蜂2.验2阁基础挑隔震唤装置中南加概州大办学医乞院是还橡胶瓣支座炸隔震系统碍。地参下一灵层，凭地上7层，楼建筑面积坚：33累00槐0平方格米；漏最高桶高度些：36本.0裤m；铅芯庆多层畜橡胶暗隔震脖器68个，多层银橡胶优隔震锅器81个。地震舱时，昂这栋世八层内医院弄基础绢加速联度为0.江49村g，而种顶层讽加速肯度只怠有0.焦21摇g,加速就度折裕减系冶数为0.撇43。在这撞次地诸震及嗽其其锹后的萌余震刑中，弟建筑柿物内宪的各蛋种机附器均未损悄坏，辈医院扫功能妻得到割维持虏，成轧为防率灾中敞心，寒起到衫十分重要仅的作胞用。6.朵2.锄2才基础挽隔震挥装置橄榄波景医秒院为货抗震汤结构颈，其底层希加速桥度为0.翼82乐g，而倦顶层助加速度伯为2.罪31婚g,加速惜度放会大系辽数为2.录8。在此沟次地惰震中姥，剪吴力墙铅产生侧剪切裂留缝，适设备昆机器乓、医节疗机加械及家具丛等翻渔倒，流病历值等资讲料掉岩下、散乱匆。而蹦且水闭管破微裂，征各层皇浸水嘴，建筑挪物不借能使胡用，需完全袜丧失房诚了医脉院的塘功能棕。10年后们重建贵，并麻增加岛了抗蝇震强莲度。6.振3结健构消球能减避震结构鼠消能闲减振功体系接的分饥类结构订消能完减振盲体系搜由主体贱结构典和消次能部铃件（消部能装严置和哨连接浪件）庙组成拴，可股以按屈照消培能部似件的怎不同狮“构循件型峰式”斜分为铁以下躲类型裁：（1鸟）消贞能支欠撑：混可以岩代替务一般笑的结艰构支层撑，绕在抗填震和缓抗风忙中发畜挥支洲撑的殖水平板刚度津和消候能减皂振作首用。消能谎装置衣可以膜做成方框扑支撑特、圆踩框支想撑、袜交叉咸支撑猫、斜傅杆支江撑、巨K型门支撑等结构卵消能停减振狼体系量的分喜类结构娇消能渣减振出体系六的分泽类（2哄）消爸能剪裕力墙：可困以代片替一追般结买构的摔剪力敞墙，伙在抗谅震和坊抗风滥中发痛挥支酬撑的级水平臂刚度尺和消卸能减鞭震作羞用。消能晶剪力纷墙的惕形式主要魂有：结构杨消能水减振艘体系学的分岗类（3辜）消陷能节辫点：泪在结砌构的运梁柱怀节点抹或梁锐节点畅处安贺装消咽能装勇置。当结况构产围生侧脂向位追移、弄在节篇点处信产生伟角度离变化岸或者础转动咳式错拖动时共，消得能装瓦置即希可以亩发挥枕消能南减震罪作用锄。结构呜消能情减振竖体系记的分国类（4佩）消哲能联款接：在结浊构的微缝隙域处或颂结构唤构件伸之间务的联斜结处馆设置喝消能眯装置优。当结申构在点缝隙伶或联戚结处耽产生太相对为变形柿时，舟消能走装置鹅即可谅以发衬挥消损能减鱼震作叙用结构雄消能派减振耐体系亦的分秃类（5殿）消泻能支员承或群悬吊汉构件举：对于忽某些欲线结俊构（球如管扶道、建线路馋，桥拌梁的简悬索岩、斜权拉索叔的连渗接处案等）要，设眨置各躬种支塔承或让者悬穿吊消爱能装岸置，脊当线志结构荡发生巷振（召震）梅动时筝，恶支承篇或者砍悬吊吴构件闭即发把生消狸能减挎震作药用。结构植消能美减振条体系途的分迅类目前秩最常缓见的辽消能艇器为粘滞渴（流寨体）男阻尼沙器和粘弹母性阻纱尼器境。粘滞台（流盖体）叠阻尼辩器：基本绣原理胡是与坝结构盲共同工作沸的粘莫滞流流体阻篇尼器的导刊杆受枯力，款推动繁活塞运动霸，活呀塞两判边的注高粘性阻密尼介轮质产稳生压拨力差哨，使阻宫尼介板质通营过阻斧尼孔气，产生废阻尼艘力。结构肿消能歇减振前体系龄的分劝类结构烦消能粒减振赤体系爷的分幸类阻尼回器的摘构造结构饶消能警减振谈体系仁的分朵类1、该主缸侍2胶、副召缸走3、皱导杆悲4轻、活亭塞5、言阻尼向材料仇（硅樱油或乒液压袄油）称6、尺阻尼选孔结构镜消能撇减振薄体系度的分陆类阻尼辨器的丛试验滑装置结构熄消能抚减振盼体系软的分盏类阻尼城器的卸试验特装置结构创消能北减振千体系肢的分湾类粘弹纤性消律能器通常苹由钢以板和本固体森粘弹