隔震与耗能减震房屋设计

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1、隔震与耗能减震房屋设计简介减轻地震灾害的途径：“预”——地震预报“防”——抗震措施“控”——震动控制抗震设计思想的发展：刚性结构——地震作用太大，结构像碉堡，材料浪费严重柔性结构——地震作用小，可避免共振，但结构水平位移大，影响正常使用延性结构——在保证一定强度的条件下，具备足够的刚度、变形能力和耗能能力隔震结构——通过隔震装置将结构和地震动隔开，从而减小震动消能减震结构——通过采取一定的耗能装置或附加子结构，吸收或消耗地震传给肢体结构的能量，从而减轻结构震动制振结构——通过自动控制系统主动地给结构施加控制力，改

2、变结构的振动特性，从而减小结构震动抗震结构利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用，吸收地震能量立足于“抗”。隔震结构在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层，阻止地震能量向上传递立足于“隔”。结构减震控制根据是否需要外部能源输入可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。被动控制——不需要外部能源输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰信息的控制方法。主动控制——需要外部能源输人提供控制力，控制过程依赖于结构反应信息或外界干扰信息的控制方法。被动控制的常用手段：基础隔震、耗能减震、吸振减震。目前，

3、基础隔震应用与工程；减震、吸振处于研究、探索并部分应用于工程实践的时期。9.1基础隔震1.基础隔震系统需具备以下四种特性：承载特性：具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量；隔震特性：具有足够的水平初始刚度，在风载和小震作用下，体系能保持在弹性范围内，满足正常使用的要求，而中强地震时，其水平刚度较小，结构为柔性隔震结构体系；复位特性：地震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常的使用要求。耗能特性：隔震系统本身具有较大的阻尼，地震时能耗散足够的能量，从而降低上部结构所吸收的地震能量。2.早期隔震技术基础隔震概念

4、最早是由日本学者河合浩藏于1881年提出的，认为先在地基上纵横交错放置几层圆木，圆木上做混凝土基础，再在混凝土基础上盖房，以削弱地震传递的能量．1909年，美国的J.A.卡兰特伦茨提出了另外一种隔震方案，即在基础与上部建筑物之间铺一层滑石或云母，这样地震时建筑物会发生滑动，以达到隔离地震的目的．1921年，美国工程师F．L．莱特在设计日本东京帝国饭店时，有意用密集的短桩穿过表层硬土，直接插到软泥土层底部，利用软泥土层作为隔震层．1923年关东大地震发生，附近同类建筑毁坏严重，但这个建筑却保持完好．1924年，日本

5、的鬼头健三郎提出了在建筑物的柱脚与基础之间插入轴承的隔震方案．1927年，日本的中村太郎论述了加装阻尼器吸能装置，在隔震理论方面进行了有益的探索．在这一阶段，虽然有了清晰的隔震概念和一定的隔震理论基础，但限于当时的水平与条件，基础隔震技术的应用未被很好地研究与开发．基础隔震第一次用于旧房的加固改造是美国盐湖城市政大楼新西兰于1981年建成的威廉克雷顿大楼，是世界上第一个采用铅芯橡胶支承的结构1982年日本建成第一座现代隔震建筑,是一座两层民宅。洛杉矶南加州大学(USCUniversity)医院经受1994年1月1

6、7日美国加州北岭6.7级地震，日本West大厦1995年1月17日日本兵库县南部阪神7.2级地震中表现出良好的隔震性能，这使得隔震技术越来越为广大的工程人员和社会所接受。世界上首座使用铅芯橡胶支座的建筑是1981年在新西兰建造的惠灵顿WilliamClayton大楼,这是一座四层高的钢筋混凝土办公楼,紧靠惠灵顿断层。1985年,美国建成的加州圣丁司法事物中心是美国的第一座隔震建筑,也是世界上第一座采用高阻尼橡胶隔震支座的建筑。1986年在西昌市建成一幢采用石墨砂浆层隔震的建筑1995年在新疆独山子建成一幢采用聚四

7、氟乙烯滑移板隔震的房屋。1993年在汕头建成第一幢叠层橡胶垫隔震房屋，已经受7.3级台湾海峡地震考验1994年在安阳建成无黏结叠层橡胶垫隔震房屋。目前隔震技术的应用程度在日本等国家，已经成为建筑的主导；我国将在2008年（在应用面积上）首次超过日本。日本东京帝国饭店汕头市陵海路38号，世界第一幢橡胶支座隔震住宅楼房子与地面中间，有一条比手指宽的缝隙隔震楼的楼梯都是悬空的，避免与地面发生直接接触沈阳在1996年就建成了国际上第一座采用滑移减震技术的建筑，现在是辽宁省建设科学研究院的一座住宅楼，这座看似普通的砖混结构

8、楼可以抵抗破坏力高达10度烈度的强烈地震而不倒。J.A.Calantarients提出的隔震结构下图是J.A.Calantarients于1909年提出的隔震结构(Base-isolatedbuilding)方案。这种隔震结构在建筑物结构与基础之间用滑石层隔开，地震时建筑物可以滑动。中村太郎的隔震结构上图是中村太郎于1927年提出的隔震结构方案。在这种隔震系统中已使用阻尼