内蒙古科技大学：《结构抗震设计》课程教学课件（讲稿）09 隔震与耗能减震房屋设计

9隔震与耗能减震房屋设计

9 隔震与耗能减震房屋设计

9.隔震与耗能减震房屋设计 9.1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

9.隔震与耗能减震房屋设计 9.1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

9.1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

9.1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

9.1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

9.1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

9.1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) 、或耒种机构（如耗能支撑、耗能 剪方力墙、耗能节点、耗能器等)、或某种字结构（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(Passive Control)、主动控制(Active Control)、半主动控制(Semi一Active Control)和 混合控制(Hybrid Control)四类

9.1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（如耗能支撑、耗能 剪力墙、耗能节点、耗能器等）、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（Passive Control）、主动控制（Active Control）、半主动控制（Semi—Active Control）和 混合控制（Hybrid Control）四类

9.1概述 (l)被动控制(Passive Control): 隔震、结构自控和结构附加装置控制。 外荷载 ◆结构 ◆反应 (风、地震等) 被动控制装置 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

9.1概述 （1）被动控制（Passive Control）: 隔震、结构自控和结构附加装置控制。 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。 外荷载 结 构 反应 （风、地震等） 被动控制装置 图1-1 被动控制的工作原理

9.1概述 ②结构自控（耗能减震）：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震的目 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、 底层设耗能缝的砖混结构

9.1概述 ② 结构自控(耗能减震）：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震的目 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、 底层设耗能缝的砖混结构

9.1概述 ③结构附加装置控制：在结构的适当位置安放耗能 减震装置，以达到耗能减震的目的。 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

9.1概述 ③ 结构附加装置控制：在结构的适当位置安放耗能 减震装置，以达到耗能减震的目的。 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

9.1概述 (2)主动控制(Active Control) 指有外加能源的控制，其控制力是按最优控制的规律， 由外加能源驱动控制装置主动施加的。 其工作原理为： 外荷载 反应 (风、地震等) 结构 控制力 控制器←一 检测元件

9.1概述 （2）主动控制（Active Control） 指有外加能源的控制，其控制力是按最优控制的规律， 由外加能源驱动控制装置主动施加的。 其工作原理为： 外荷载 结 构 反应 （风、地震等） 控制力 控制器 检测元件 图1-2 主动控制的工作原理

9.1概述 常见的类型有： 主动调频质量阻尼器(Active Tuned Mass Damper, 简称AMD); 主动支撑系统(Active Brace); 主动拉索控制器(Active Tendon); 主动空气挡风板控制器(Active Aerodynamic Appendayes)等

9.1概述 常见的类型有： 主动调频质量阻尼器(Active Tuned Mass Damper, 简称AMD)； 主动支撑系统（Active Brace）； 主动拉索控制器（Active Tendon）； 主动空气挡风板控制器（Active Aerodynamic Appendayes）等