第十一章:隔震減震與結構控制

第十一章:隔震減震與結構控制

11.1概述11.2隔震的原理與方法11.3減震的原理與方法11.4結構主動控制初步

11.1概述

產生傳遞引起震源

地震波建筑物所在場地結構的地震反應

結構抗震設計思想的演化與發展

地震位移反應地震剪力小大小大地震內力

結構抗震設計思想的演化與發展

地震動作用下結構位移過大,實踐上的困難延性結構體系剛性結構體系反應接近地面地震運動一般不發生結構強度破壞導致材料的浪費柔性結構體系減少結構物的剛性避免結構與地面運動發生類共振減輕地震力

結構抗震設計思想的演化與發展

“延性結構體系”基本要求實現延性結構體系設計是工程師所追求的抗震基本目標適當控制結構物的剛度與強度結構構件進入非彈性狀態后仍具有較大的延性通過塑性變形消耗地震能量“壞而不倒”結構摸抗震濟設計沫思想具的演稈化與兔發展當地五基本困烈度兔地震建筑豬物可能堅進入愿非彈碼性破和壞狀簡態裝修釀與內信部設備鴉破壞延性撓結構犧體系詳的結解構被動洽抵御害地震跑作用作用導致巨大趴經濟盛損失某些騎生命霸線工擔程損純失更冷是難挪以估憂量延線性結汗構體景系的授應用恢也有班了一習定的走局限易性隔震剩、減宏震、溪制振繁技術一、概述震源傳播途徑結構反應消震隔震被動減震主動減震基底隔震懸掛隔震耗能減震沖擊減震吸振減振11矮.1概述從控沿制理泊論的樂觀點竄，上盾述方孔法又小分為舒兩大涼類減麗震方蛋法：（1）被冒動控區制方愚法。者這種付方法精無外塌部能脂源供劑給，史也稱俱無源付控制即技術碧。包艱括隔傳震技喬術和購被動碧減震崗技術旗。（2）主麥動控疏制方線法。拖這種敬方法龍有外雜部能逼源供蝦給，惹也稱洽有源默控制禿技術層。與傳浩統的仗消極為抗震膊方法腐相比陽，減纏震方規法優膜點：（1）減泊小地療震作葬用，汗降低喝結構籮造價檢，提向高結粥構抗訓震可捷靠度千。隔鈔震方始法能概夠控將制傳愉到結妻構上論的地增震力肅，克儉服確達定荷桿載的貧困難航。（2）減角小結渴構在浪地震食作用槽下的摘變形拴，保騾證非酬結構屆構件愁不破鉗壞，探減小賺震后升維修饑費用缺，對風現代壤建筑物，非慎結構塔構件柜的造張價占儀總造匹價的80％以星上。（3）隔謎震、飛減震含裝置蛋的更廟換或傲維修溝比更截換、蛋維修需結構術構件鏈方便壓、經再濟（4）精危密加蛙工設濃備、馳核工舒業設否備等鐮結構辣物，歷只能奔用隔罩震、求減震北的方鎮法滿透足嚴覆格的昂抗震登要求結構棵抗震矮設計頸思想浴的演旗化與君發展隔震：地震六動結構隔離坦裝置隔開減小神結構楊振動主要駛方法基底繭隔震懸掛另隔震通過絨某種谷裝置黨，將揪地震快動與謊結構類隔開男，減油弱或楊改變肚地震案動對點結構律作用駐的強席度或泊方式券，達防到減犧小結保構振紀動的他目的11干.1結構幸抗震迫設計閱思想強的演蘭化與厘發展香港囑匯豐談銀行匙（懸銜掛隔朱震）南加護州大承學醫武院（掩隔震屑結構監）11洋.1結構法抗震規設計餐思想失的演瓶化與繁發展減震：地震結構減輕痰結構柄振動耗能幼裝置紫或附政加子紅結構耗能主要飯方法耗能哭減震沖擊俊減震吸振筑減震通過線減弱駛震源任振動攤強度涌達到挨減小赤結構策振動啞的方委法11布.1結構效抗震譯設計醬思想時的演授化與老發展主動泰控制（狹約義的慚制震糕技術緒）自動畢控制蟻系統施加守控制旨力地震結構減小夠結構訪振動11滲.1結構花抗震跟設計正思想數的演鍋化與前發展研究銜、探阻索并數部分艦應用歪于工廣程實印踐的杏時期亦。隔震鋪技術實用鍛階段減震制振傾技術11腫.2隔震詞原理柜與方陶法11負.2擴.1隔震據原理隔震基底以隔震懸掛斃隔震結構必物地葉面以礎上部疼分隔震孕層隔中開限制濁地震營動向輪結構渣物的掃傳遞固結絕于地批基中剩的基祖礎11俯.2隔震桌原理生與方釣法11賣.2跨.1隔震駛原理11鑼.2隔震惜原理倒與方麻法基底芳隔震優結構菠設計濕應注幕意:(1牙).在滿差足必邀要的梢豎向食承載酬力的壯前提狠下，昆隔震愧裝置申的水橫平剛鑄度應顛盡可能小怕，以戒使結暈構周廚期盡拉可能寇遠離帆地震蒸動的邪卓越漠周期野范圍(2彎).保證父隔震鴉結構共在強磚風作綿用下譽不致矛有太孝大的事位移誓。通常費要求跡在隔素震結草構系聲統底珠部安勺裝風議穩定電裝置狡或用喂阻尼襯器與僚隔震裝底置聯院合構擔成基及底隔趟震系茄統。11旅.2匆.1隔震廈原理11鄭.2隔震福原理洋與方譯法11楚.2刻.2隔震樓分析眾模型隔震允建筑蒸系統動力具分析頁模型單質千點模柿型多質汁點模百型空間顛分析賢模型11懇.2隔震淋原理非與方犁法11久.2卸.2隔震去分析贈模型--單質醫點模寶型動力石平衡滑方程:—結構愈的總帳質量育；—隔震供層的駛阻尼耳系數鐵和水獲平剛攻度；—上部崖簡化沙剛體斃相對申于地搏面的百加速速度、捧速度喘與位們移；—地面很加速腎度過低程。上部讀結構絹側移別剛度用遠大瘦于隔震喪層的膽水平勇剛度上部捏結構陰近似粒為一個草剛體單質俘點模藍型11匹.2隔震候原理蠟與方鏡法11列.2鄭.2隔震正分析備模型—多質俯點模疏型隔震撞層簡化等效之粘滯扣阻尼污比計攻算式嬸為：水平告剛度者為k阻尼毛系數段為c結構巾層隔震餡支座何數量第i個隔罩震支殿座的蕩水平叮動剛曬度第i個隔厲震支控座的丘等視效粘迷滯阻恭尼比。水平半動剛昏度計女算式關為:11迎.2隔震河原理界與方膀法11陡.2宴.2隔震幕分析膏模型隔震統裝置隔震舉層以金上結腎構的臭水平攻地震斬作用有效褲降級采用漆水平仁向減副震系蘆數的臥概念位反映扁這一謀特點層間剪力最大比值0.530.350.260.18水平向減震系數0.750.500.380.25層間告剪力辦最大余比值拆與水琴平向貼減震液系數呢的對變應關店系水平殼向減齒震系扎數不土宜低饒于0.買25，且占隔震控結構夜的總幣水平棚地震愉作用往不得誕低于所非隔膽震結盯構在6度設幻玉防時丟的總飯水平槍地震鉗作用11萍.2隔震舍原理城與方甘法11撒.2決.3常用紫隔震扶裝置--橡膠邊支座故隔震11挑.2隔震嚴原理標與方哄法1.橡膠憂支座商隔震—實例南加模州大灶學醫惱院（湯隔震棄結構任）橄欖參景醫跨院（通抗震何結構）19勢94年1月17日，界美國避圣菲殿爾南傷多發慶生洛傾杉磯蝴地震姥，震懼級M=副6.唇7，直介下型擔地震基礎敵加速獸度0.淡49歌g頂層饒加速線度0.挖21膨g加速估度折煮減系牲數為1.務8底層裕加速幼度0.年82確g，頂層略加速播度2.鼠31題g,加速釀度放獻大系覽數為2.宿8橡膠浮支座鐮隔震律系統煩的更媽優越11備.2隔震顧原理勢與方鋼法橡膠植支座劍隔震—實例11攔.2隔震晨原理曉與方殖法橡膠央支座撫隔震橡膠賺支座鋼板酷疊層棄橡膠隱支座鋁芯輛橡膠坦支座石墨況橡膠填支座在天輛然橡問膠中梢加入投石墨遭大幅稱度提猛高橡攏膠支舊座的昆阻尼實際兩中應勾用還票不多11柿.2隔震盼原理搞與方折法橡膠狀支座睬隔震鋼板：限制級橡膠瓶片的副橫向請變形早使座趙豎向瓦剛度滴較純納橡膠辭支座穴大大魯增加橡膠蠶片：總厚們度越尺小所叉能承抖受的足豎向沫荷載企越大鋼板樹疊層疼橡膠園支座支座貪內阻慕尼較茶小，幟常需塞配合緣瑞阻尼生器一她起使四用11妥.2隔震賭原理膨與方偵法橡膠耐支座掘隔震疊層湯橡膠當支座謝中間鉆?？坠嗉谷脘X巨芯提高多支座夏大變撲形時的裳吸能百能力集隔法震器評與阻左尼器羊于一摸身，蕉因而默可以診獨立蒜使用11季.2隔震沫原理皇與方絞法橡膠靠支座農隔震蚊：水平環剛度奶是豎吊向剛岡度的1%左右具有紡顯著部的非原線性績變形禁特征小變搭形，朋剛度暫大，左抗風壁有利大變控形，航橡膠昆剪切赤剛度途下降百，結澇構頻廈率降艱低，呢結構吵反應逝減少橡膠荒剪應別變超鈴過50糖%以后簽，剛禿度又餃逐漸券有所且回升吐，起讓到安虜全閥勿的作霞用，稻有利彩于防昂止建送筑的賢過量銳位移11刊.2隔震鋸原理踏與方饒法橡膠演支座步隔震：設計蜂的關糾鍵--合理棒確定他隔震捐支座災承受慢的應范力我國藏建筑放抗震鍵設計俘規范燒規定：隔震嬸層各沸橡膠沉隔震繭支座病，考妹慮永扭久荷牧載和竹可變釣荷載晶組合萍的豎勒向平悲均壓災應力帥設計鉗值不趕應超袍下表昨的規艱定。建筑類別甲類建筑乙類建筑丙類建筑平均壓應力（Mpa）101215橡膠目隔震飼支座賄平均胖壓應糟力限千值注：1.對需桿驗算新傾覆述的結統構，遲平均珠壓應拿力設蛙計值序應包湊括水貸平地摟震作測用效萌應；2.對需肅進行務豎向禍地震徒作用種計算延的結狠構，歸平均罰壓應蝴力設磨計值垃應包帆括豎濃向地震潛作用矩效應巡壽；在罕噸遇地您震作預用下寨，不剖宜出溜現拉淹應力11紗.2隔震噴原理熄與方再法橡膠忘支座葡隔震?。焊粽鹱⒅ё嵊诤弊⒂龅仄秸鹚闷郊魸沉Φ呐妓阶栉灰拼u，應炒符合窩下列校要求腸：罕遇以地震如作用帳下，岡第i個隔倆震支暖座考把慮扭型轉的逃水平偽位移第i個隔鹽震支掌座的茄水平雀位移征限值鵝；對橡段膠隔惱震支翠座，要不應罩超過嗓該支廢座有鋒效直裹徑的0.泳55倍和幣支座充各橡高膠層兼總厚北度3.元0倍二良者的割較小吸值罕遇斧地震蜻下隔殺震層插質心肥處或婚不考亡慮扭蔥轉的維水平白位移第i個隔某震支辛座的予扭轉貧影響梯系數棒，應電取考門慮扭洗轉和燥不考臥慮扭鍬轉時省支限座計虜算位登移的罩比值衰；當賴隔震榜層以零上結側構的錦質心尚與隔糖震層做剛度井中心族在兩枝個主綠軸方點向均鉆無偏母心時吧，邊脹支座鉆的扭痕轉影糾響系破數不疫應小裁于1.東1511接.2隔震牢原理姥與方消法2.常用驚隔震備裝置--其它槽隔震因裝置：滾珠互隔震蓬裝置已用燃于墨層西哥釘城內索一座宋五層飯鋼筋委混凝綿土框東架結烘構的請學校扒建筑既中，蓄安放智在房翻屋底孩層柱剖腳和中地下月室柱材頂之話間。線為保呆證不覽在風盟載下湯產生懷過大禍的水盜平位糟移，皮在地傍下室侮采用釘了交樹叉鋼膀拉桿后風穩猴定裝吧置11潑.2隔震肌原理屑與方如法其它遭隔震績裝置劣：搖事擺式淺隔震健支座是一根種搖熄擺隔眠震支辯座。嶼在杯南形基魂礎內笑設一吵個上柔下兩息端有汪豎孔毫的雙序圓筒取搖擺詠體。爪豎孔議內穿濃預應董力鋼否絲束低并錨辮固在席基礎州和上椅部蓋首板上啞，起機到壓廈緊搖屬擺體牧和提市供復承位力茄的作番用。穿在搖詠擺體兵和基企礎壁縮慧之間添填以頓瀝青讓或散幻玉粒物慮，可淘為振滔動時駛提供若阻尼覺。經爪試驗貴證實巾：當療地面坡加速增度幅僵值達33白0c向m/慢s2時，母被隔汽震房飾屋的造加速植度反愿應被岸降低妻到無鋤隔震軍反應昌的1/誘3左右坊。我淺國山焦西省即的懸桂空寺創，歷幅史上斃經歷釋多次氏大地綢震而變仍完忙整無手損。屑分析喚認為大是其苦特有攝的支抬撐木悔柱起艇到了丸搖擺浴支座欣隔震喉的作己用山西顧懸空思寺11勺.2隔震擋原理賣與方秤法其它公隔震鈴裝置炭：不膚倒翁揭式隔勺震伊朗星人設牛計的回不倒吹翁式仔隔震陳房屋換。該涂房屋煎頂面柿半徑家顯著滔大于積底面珠半徑傷，能樹起提錯供復雞位力穗的作艱用。11聰.3減震跨原理瞞與方壯法11肺.3恢.1耗能雙減震醒原理地震結構減輕暴結構劍振動耗能做構件耗能地震爐時，滾結構矩在任住意時還刻的鏈能量糕方程絞為：地震毫過程蠟中輸蜻入給普結構呢的能斬量附加畫耗能吉構件趣的耗彩能結構替主體渠自身盾的耗黨能能量享觀點賭：籃一定結構唇地震弊反應違的降統低動力代學觀鈴點：出耗能目裝置叮的作爹用，相當霜于結什構的臺阻尼去，必使獅結構初地震頭反應11瓣.3減震蝦原理安與方賞法11榆.3稼.1耗能徒減震測原理風和蘆小震耗能界裝置較大謎的剛寶度結構減輕擁結構星振動耗能應具繞有結構釋的使叢用性晝能保證強烈那地震喜作用耗能祝裝置結構減輕衰結構碎振動耗能非彈庫性狀鐵態應率驗先進入大量籃消耗償地震蹄能量有試抹驗表隆明，堡耗能栽裝置菌可做壟到消左耗地欲震總洞輸入頂能量閘的90起%以上鐮。11喜.3減震叔原理徒與方關法11渡.3拴.1耗能餓減震型原理駕：耗能摧元件拔附加悅給結合構的文有效嗽阻尼府比可來按下俊式估班算：耗能賣減震胃結構摩的地需震反堵應分軋析非線盤性時夸程反摟應分限析方第法(本書蒜第三漆章所揀述)可以顆利用通常風需要蓋耗能畫元件撈的試葛驗數旺據，朝以確夢立結狼構動毅力方指程中絡的阻槐尼矩竊陣耗能僚減震汗結構勾的附甲加有強效阻縣尼比所有片耗能緞部件蛛在結介構預厲期位夠移下結往復蚊一周此所消械耗的餐能量設置拍耗能敵部件犬的結催構在析預期吼位移水下的斯總應饒變能11沖.3減震推原理麻與方盯法11賤.3單.2耗能溝減震互裝置阻尼腸器耗能醉交叉禍支撐耗能識墻11吵.3減震尾原理洽與方夠法阻尼許器與速羽度相支關的別粘彈套型阻寶尼器以摩禽擦或并金屬愚屈服宴為特恰征的圍位移員相關負型阻穩尼器阻尼尿器支撐銅處框架事與剪燦力墻猜的連頭接處梁柱擦連接卻處上部幟結構性與基塌礎連霸接處有相捕對變便形或榴相對位移慌的地聰方安裝狠于11撲.3飛.2耗能魂減震箏裝置--阻尼降器11株.3減震泡原理醒與方板法粘彈利型阻四尼器最大術長度91巾5m翼m，最悠小長爬度59抱5m旋m，沖沉程32腦0m佛m11偶.3贏.2耗能凳減震羞裝置11惰.3減震揀原理旬與方尿法摩擦旬阻尼燙器33臂012蘆.52512皇.510陵011畏.3宜.2耗能杠減震泡裝置--阻尼藥器11賞.3減震鈔原理抵與方姓法各種大形狀并的軟累鋼阻賣尼器更（彈界塑性千阻尼詢器）11制.3恰.2耗能孟減震私裝置--阻尼律器11惕.3減震趴原理叔與方矩法11著.3監.2耗能耽減震扶裝置--耗能搭支撐耗能悼交叉蓋支撐摩擦勇耗能植支撐耗能蘭偏心居支撐耗能巴耦撐屈服狗約束吸支撐11勢.3減震略原理抖與方盼法塑性授耗能豈支撐耗能為交叉按支撐支撐各交叉登處通過所鋼框便或鋼炭環的貨塑性杰變形熄消耗例地震嬸能量11希.3減震涌原理府與方蛋法摩擦則耗能屠支撐在支診撐桿?；蚬潨宵c板詳上開礎長圓都孔11掠.3減震譯原理味與方低法耗能掘偏心泄支撐偏心飛支撐描框架11獅.3減震題原理貸與方萍法耗能懇隅撐耦撐醋框架11螞.3減震繪原理元與方紛法屈曲欲約束類支撐屈曲鄙約束摸支撐勒的基車本部狠件屈曲慕約束筍支撐的軸斑力－盡位移禁關系11茫.3減震喪原理繼與方濁法屈曲全約束慚支撐屈曲朽約束送支撐捏的一程些典鋒型截粱面形著狀11鍬.3減震疏原理杯與方統法周邊繳耗能厲墻摩擦字耗能印墻11盒.3得.2耗能俯減震續裝置--耗能狗墻11隸.3減震檔原理聞與方培法11并.3通.3吸振投減震暖原理地震結構減輕泉結構蒜振動附加肅子能量必轉移11霞.3減震桿原理勺與方悼法運動愉平衡溫方程搬：--剛度--阻尼璃系數--主體歲結構懸質量--附加峰子結篇構質予量、阻尼晴系數愛、剛故度11桐.3蒙.3吸振慢減震潔原理逝：11降.3減震薄原理才與方鉆法考慮駝簡諧踩地面孔運動葬輸入考慮屬無阻鄙尼體彼系的醒反應宋特征主結取構振暈幅為伍零系統扶振動柔能量棋集中姿于子光結構以而主躲體結瞎構得猛到了梢保護數學雨推導地震垮動含羞有多限種頻論率分名量結構腦系統與也必沾然是哭有阻狐尼系床統子結襯構的請頻率鹽等于錄地面珠運動插輸入占頻率實際觸情況子結貢構頻棗率接渴近或闖等于腔主結食構頻劈燕率時主結絹構的壤地震昨反應鴿總是可以乒得到恭一定亞程度平的降計低11齒.3辜.3吸振門減震專原理11煎.3減震娘原理蓬與方般法按照灘隨機框振動畏原理雅的分漸析結撇果R是主它結構鑰的振脈動控噸制頻膜率參很數當R<恰1時，藍表示鎖具有汽減震債效果大量爬理論痰分析丑結果寬表明牙：主結貢構的印阻尼粗比越沈小，吸振限裝置牧的減闊震作返用越預大質量癥比增鉗加，頃減震畝作用傷增大11恒.3沃.3吸振魂減震破原理衛：11催.3減震減原理碑與方內法11摔.3塞.4吸減早震裝宴置調頻笛質量悲阻尼環器（TM添D）通過巡壽彈簧臟連接狂于主諒體結帆構，違可安即裝在字高聳程結構漸或高蠅層建勿筑的秩頂部調頻風質量辨阻尼趴器是茂包括濟質量艇系和跌彈簧第、阻爺尼系粒的小晝型振埋動系婆統11樸.3減震盯原理罪與方極法調諧錘液體炮阻尼饑器（TL辨D）將裝饑水的營容器異置于這結構正物上釘，結樹構振叔動時鉆，水穴的振疏蕩也