防灾减灾复习概要培训资料.ppt

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1、防灾减灾复习概要第2章结构隔震2.1结构隔震的原理与隔震结构的特点2.1.1结构隔震原理及基本特性设置隔震系统形成隔震层，延长结构的周期，增加结构阻尼，使结构的加速度反应减小，位移集中于隔震层，上部结构的振动接近于刚体，相对位移较小，结构基本处于弹性工作状态，不产生破坏或倒塌。隔震结构的基本特性承载特性具有足够的竖向刚度和强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，体系的水平位移极小，不影响使用要求；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

2、震后，上部结构能回复到初始状态，满足正常使用要求。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，从而降低上部结构吸收的地震能量。2.3基础隔震结构动力反应分析2.3.1单质点基础隔震体系结构动力分析隔震结构动力分析模型加速度反应分析动力方程求结构体系的加速度反应，可采用转变函数的方法。设结构体系的动力反应转换函数为H(ω)；地震地面的场地特征频率为ω；地面地震加速度，则隔震结构地震加速度反应把及代入式（2-1），经过整理归纳，可得到隔震结构体系的动力反应转换函数为：（2-1）（2-2

3、）Ra是设计计算和控制隔震结构的隔震效果的重要基本公式。将式（2-2）或（2-3）整理后可得到隔震结构阻尼比的计算公式：物理意义：地震时隔震结构的地震加速度反应与地面地震加速度之比值。反映隔震结构对地面地震加速度的衰减效果。定义：加速度反应衰减比Ra（2-3）（2-4）隔震结构位移反应分析采用转换函数求得隔震结构体系的位移。设隔震结构体系的动力反应转换函数为G(ω)；地面地震加速度为；则隔震结构的地震位移反应为。经过整理归纳，可得到隔震结构体系的位移反应转换函数：式（2-7）是计算地震时隔震装置水

4、平位移的最大绝对值的基本公式。（2-5）（2-6）（2-7）｜Ds｜值的大小与地面加速度反应、场地的特征频率、固有频率比ω/ωn、以及隔震装置的阻尼比ζ等参数密切有关。一般可通过调整隔震的阻尼比值来减少隔震结构的位移值。现定义Rd为隔震结构位移反应放大比。Rd：表征隔震装置位移放大效应的指标。当场地特性（ω）与隔震装置的刚度特性（K或ωn）已定时，可通过增大隔震装置的阻尼比ζ来减少隔震装置的水平变位。（2-8）2.3.2多质点基础隔震体系结构动力分析多质点平动体系结构动力分析模型多质点平动体系基础

5、隔震结构地震反应方程设结构频率特征值矩阵[ω]=diag{ω12,ω22，ω32,…,ωn2}其相对应的振型特征向量矩阵为[Φ]，并引入广义坐标{q}，则结构位移反应为：{xs}=[Φ]{q}(2-10)将式（2-10）代入式（2-9），并于方程两边乘以[Φ]T，则公式可化为：（2-9）多质点平摆动体系结构动力分析模型2.3.3基础隔震体系隔震效果分析及控制控制参数：(1)隔震结构加速度反应衰减比(2)隔震结构阻尼比(3)隔震结构位移反应放大比令Ra值为１，即隔震结构的加速度反应衰减比为１。表示结

6、构在任何阻尼比ζ的情况下均不发挥隔震作用，此时ω/ωn=，此值即为隔震结构与不隔震结构（传统抗震结构）的分界线理论值，与左图中A点相对应。隔震结构与传统抗震结构的理论分界线Ra基础隔震结构的隔震效果分析采用夹层橡胶隔震垫的隔震结构，其阻尼比ζ=0.1~0.3，ω/ωn=2.5~4.5,由此计算Ra可得：对于传统抗震结构，一般为：对隔震结构：当发生地震时，隔震结构的地震反应仅为传统抗震结构的地震反应的1/33-1/6,相当于降低地震烈度约2.5-5度。基础隔震结构刚度与阻尼比的合理控制1）隔震结构的

7、加速度反应衰减比Ra随着ω/ωn值的增大而降低，即隔震结构的水平刚度K越小，ωn越低，隔震效果越显著。2）隔震结构的加速度反应衰减比Ra随着隔震结构阻尼比ζ的增大而增大，即隔震结构阻尼比ζ太大，对隔震效果反而不利。3）隔震结构的位移反应放大比Rd随着阻尼比ζ的增大而降低，即提高隔震结构的阻尼比ζ，能有效的减少隔震体系上部结构与基础间的相对位移，即有效地减少隔震装置的水平剪切变位值。4）综上所述，合理选取隔震结构的刚度和阻尼，即合理选取隔震装置的水平剪切刚度K和阻尼比ζ，是对隔震结构进行合理减震控制

8、的关键。5）夹层橡胶垫的水平剪切刚度K和阻尼比ζ的选取的合理范围如下：ω/ωn=2～4.5ζ=0.10～0.306）如果要控制隔震结构的加速度反应衰减比Ra为：因为，所以，隔震结构的地震反应与传统抗震结构的地震反应之比为：基础隔震体系对地面竖向震动的反应分析2.4.2隔震结构的抗震计算—分步设计法隔震设计的基本步骤确定水平向减震系数上部结构设计隔震层设计下部结构设计基础设计隔震结构的计算范围及计算方法（1）隔震体系的计算简图可采用剪切型结构模型；当上部结构的质心与隔震层刚度中心不重