9 隔震与耗能减震设计.ppt

? 铅芯隔震橡胶支座 铅芯橡胶支座构造如图所示。 因为铅芯橡胶支座不但具有较 理想的竖向刚度，而且本身具 有消耗地震能量的能力，故铅芯橡胶支座在结构 使用中受到广泛欢迎。 叠层橡胶支座中 间钻孔灌入铝芯 提高支座大变形 时的吸能能力 橡胶片 钢板 ? 世界上第一栋采用铅芯橡胶支座隔震的建筑 ( The William Clayton Building, New Zealand ) 和世界 上使用铅芯橡胶支座中基底面积最大的建筑 ( 日本 ) 。 ? 日本 1997 年度评定的隔震建筑中，采用铅芯橡胶 支座隔震房屋占总数的 40% ，美国在 1985 年以后 兴建的隔震房屋中，完全或部分采用铅芯橡胶支 座的隔震房屋占总数的 60.7% ，我国在已建成的 隔震房屋中，完全或部分采用铅芯橡胶支座的隔 震房屋占总数的 60% 。 4. 隔震原理 基础上部部分 隔震层隔开 限制地震动向 结构物的传递 固结于地基 中的基础 从图中可以看出，对建筑物地震反应有重要影响的 主要因素有两个：一是结构的周期，一是阻尼比． 普通非隔震中低层建筑物的刚度大、周期短，其基 A B C A B C 本周期正好在地震输入能量最大的频段上．因此相应 的加速度反应比地面运动放大得多，而位移反应却较 小，如图中 A 点所示．如果延长建筑物的周期，而保 持阻尼不变，则加速度反应被大大降低，但位移反应 却有所增加，如图中 B 点所示．如果继续加大结构的 阻尼，加速度反应则继续减弱，且位移反应也得到明 显降低，如图中 C 点．这就是说，通过延长结构的周 期并给予较大的阻尼，就可使结构上的加速度反应大 大降低．同时，对结构产生的较大位移可由上部结构 底部和基础顶部之间设置的隔震层来提供，而不由上 部结构自身的相对位移来承担．这样，上部结构在地 震过程中就会发生接近平移的运动，大大提高了上部 结构的安全度． ? 基底隔震结构设计应注意 : ? 在满足必要的竖向承载力的前提下， 隔震装置的水平刚度应尽可能小， 以使结构周期尽可能远离地震动的 卓越周期范围。 ? 保证隔震结构在强风作用下不致有 太大的位移。通常要求在隔震结构 系统底部安装风稳定装置或用阻尼器与隔震装置 联合构成基底隔震系统。 5. 其他隔震装置 ? 滚珠隔震装置 已用于墨西哥城内一座五层钢筋混凝土框 架结构的学校建筑中，该装置是在一个直径为 50cm 的高光洁度的圆钢盘内，安放 400 个直径为 0.97cm 的钢珠。钢珠用钢箍圈住，不致散落，上 面再覆盖钢盘。安放在房屋底层柱脚和地下室柱 顶之间。为保证不在风载下产生过大的水平位移， 在地下室采用了交叉钢拉杆风稳定装置。 ? 摇摆隔震支座。在杯形基础内 设一个上下两端有竖孔的双圆筒 摇摆体。竖孔内穿预应力钢丝束 并锚固在基础和上部盖板上，起 到压紧摇摆体和提供复位力的作 用。在摇摆体和基础壁之间填以 沥青或散粒物，可为振动时提供 阻尼。经试验证实：当地面加速 度幅值达 330cm/s 2 时，被隔震房 屋的加速度反应被降低到无隔震 反应的 1/3 左右。我国山西省的 悬空寺，历史上经历多次大地震 而仍完整无损。分析认为是其特 有的支撑木柱起到了摇摆支座隔 震的作用。 ? 不倒翁式（伊朗）隔震房屋。该房屋顶面半径显 著大于底面半径，能起提供复位力的作用。 9.2 耗能减震结构 ? 在结构中的某些部位设置消能装置，通过消能装 置耗散或吸收地震能量，从而减小主体结构地震 反应。 1. 耗能装置 （ 1 ）调频质量阻尼装置 — 由质量、弹性元件和阻 尼器构成的振动系统，将其安装在结构上，结构 振动时引起该系统的共振，由此产生的惯性力反 作用于结构，起到减小结构振动反应的作用。 （ 2 ）调频液体阻尼装置 — 由具有一定形状的盛液 容器构成，液体晃动时，液体对容器箱壁产生动 压力，同时液体晃动产生阻尼吸收一部分能量。 Taylor 公司的 50,000 磅 （ 22.7 吨）液体粘滞阻 尼器 美 国 乔 治 亚 州 Sidney Lanier 桥 斜拉桥拉索用阻尼器 振动缓冲器 金属密封无摩擦阻尼器