建筑減震隔震技術原理及應用四川省建筑科學研究院同濟大學結構工程與防災研究所

葛慶子博士減隔震技術服務中心副主任甘孜·康定2014.11.19

減震隔震技術推廣與應用專題培訓Contents1.工程抗震基本知識2.建筑減隔震技術基本原理3.減隔震建筑設計方法簡介4.減隔震建筑施工方法簡介5.相關國家規范、規程及文件2023/3/61工程抗震基本知識唐山大地震，1976年開灤煤礦醫院（磚混結構）唐山市機車車輛廠（單層廠房結構）150萬人口中死亡24萬，傷16萬直接經濟損失100億元震后重建費用100億元2023/3/61工程抗震基本知識唐山大地震，1976年震級7.8級，震中烈度11度河北礦業學院圖書館（裝配式框架結構）路北區市中心震后慘狀（僅毛主席語錄碑站立）2023/3/61工程抗震基本知識汶川大地震，2008年，震級8.0級，震中烈度11度直接經濟損失達8451億。69225人遇難17939人失蹤374640人受傷650多萬間房屋倒塌2300多萬間房屋損壞2023/3/6一次地震，表示地震大小的震級只有一個由于同一次地震對不同地點的影響不一樣，隨著距離震中的遠近會出現多種不同的烈度1工程抗震基本知識烈度I：是指某一區域的地表和各類建筑物遭受地震影響的平均強弱程度震級與烈度的區別震級M：表示地震本身大小的一種度量，表示地震釋放的能量大小

震級差一級，能量約差32倍（比如：7級3400萬，8級11億）2023/3/6最大振幅地震動的強度特性定量反映地震動的周期分布特征揭示地震動循環作用程度的強弱考察頻譜持時1工程抗震基本知識地震動三要素破壞作用分類地表破壞建筑物破壞次生災害靜力破壞：建筑物的破壞因地表破壞引起動力破壞：建筑物的破壞由于地震地面運動的

動力作用引起2023/3/6抗震防災規劃1工程抗震基本知識城市抗震防災規劃3D模型示意圖2023/3/6工程抗震設防與抗震防災規劃之間的關系1工程抗震基本知識2023/3/6國家標準《城市抗震防災規劃標準》GB50413已經完成修編。1工程抗震基本知識2023/3/6地方標準《四川省城市抗震防防災規劃標準》已經完成征求意見見稿。地標提出了了災后48小時內靠自身力量量進行最大限度地地自救的規劃原則則，并針對應急保保障功能的需求提提出具體的規劃要要求和措施四川省人民政府令令第266號《四川省建設工程抗抗御地震災害管理理辦法》自2013年6月1日起施行1工程抗震基本知識識2023/3/5第二章城鄉抗震震防災規劃第五條抗震設防防區的城市總體規劃應當包括城市抗震防災規劃劃。

抗震設防區的的城鎮體系規劃、、鎮總體規劃和鄉鄉、村規劃應當包包括抗震防災專篇篇。市（州）、縣（市市、區）住房城鄉鄉建設、城鄉規劃劃主管部門組織編編制本行政區域內內的城市抗震防災災規劃，應當委托托具有城鄉規劃編編制或建筑設計資資質的單位承擔具具體編制工作。第八條編制城市市抗震防災規劃應應當征求有關部門門、單位、專家及及公眾意見，符合合國家《城市抗震防災規劃劃標準》。第十條省住房城城鄉建設主管部門門負責組織設市城城市的抗震防災規規劃和省域、市（（州）域城鎮體系系規劃中抗震防災災專篇的技術審查查，法律、法規另另有規定的，從其其規定。1工程抗震基本知識識2023/3/51工程抗震基本知識識甘孜藏族自治州抗抗震形勢——抗震設防烈度9度設計基本加速度0.4g——抗震設防烈度8度設計基本加速度0.2g——抗震設防烈度7度設計基本加速度0.15g——抗震設防烈度7度設計基本加速度0.1g——龍門山斷裂帶——鮮水河斷裂帶——安寧河斷裂帶1/25/186/276/502023/3/51工程抗震基本知識識設防烈度的意義設防烈度7度8度9度多遇地震（小震）35（55）70（110）140設防地震（中震）100（150）200（300）400罕遇地震（大震）220（310）400（510）620規范中設計使用的的加速度峰值（cm/s2）烈度概率密度函數數（50年一遇）63.2%10%2~3%我國抗震設計要求求：小震不壞中震可修大震不倒2023/3/51工程抗震基本知識識實際可能遭受的地地震強度汶川地震臥龍波東東西向加速度時程程曲線（cm/s2）948cm/s22023/3/51工程抗震基本知識識靜力理論反應譜理論動力理論結構抗震理論發展展周期（s）譜值加速度反應譜傅里葉變換得到2023/3/51工程抗震基本知識識00.16.0我國的規范反應譜譜值：地震影響設防烈度6789多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震-0.50（0.72）0.90（1.20）1.40注：括號中數值分分別用于設計基本本地震加速度取和的地區2023/3/52建筑減隔震技術基基本原理隔震被動耗能主動控制半主動控制智能控制(1)橡膠隔震支座;(2)鉛芯隔震支座;(3)摩擦隔震支座(1)粘滯阻尼器;(2)粘彈性阻尼器(3)摩擦阻尼器;(4)軟鋼阻尼器(5)TMD和TLD(1)AMD;(2)HMD(1)變阻尼半主動;(2)變剛度半主動(1)磁流變阻尼器;(2)SMA;(3)PZT2023/3/52建筑減隔隔震技術術基本原原理典型地震震動的卓卓越周期期約為0.1~1.0s，因此自自振周期期為0.1~1.0s的中低層層結構在在地震時時容易發發生共振振而遭受受破壞。。2023/3/5結構基礎礎隔震體體系是在在上部結結構物底底部與基基礎頂面面（或底底部柱頂頂）之間間設置隔隔震層而而形成的的結構體體系。如如圖所示示，它包包括上部部結構、、隔震裝裝置和基基礎或下下部結構構。2建筑減隔隔震技術術基本原原理非隔震隔震2023/3/5抗震房屋隔震房屋結構體系上部結構和基礎牢牢連接削弱上部結構與基礎的有關連接科學思想提高結構自身的抗震能力隔離地震能量向結構的輸入方法措施強化結構剛度和延性延長結構自振周期、增大阻尼2建筑減隔隔震技術術基本原原理2023/3/52建筑減隔隔震技術術基本原原理隔震與非非隔震結結構對比比9度罕遇地地震非隔震廣州大學學2023/3/52建筑減隔隔震技術術基本原原理隔震與非非隔震結結構對比比150103259939度罕遇地地震隔震廣州大學學2023/3/5隔震技術術反應譜譜理論2建筑減隔隔震技術術基本原原理2023/3/5隔震結構的隔隔震層水平剛剛度低，在地地震過程中整整個結構體系系的周期變長長，變形集中在隔隔震層，上部結構基基本上是剛體體運動。2建筑減隔震技技術基本原理理2023/3/5上部結構的加加速度反應降降低為傳統結結構加速度反反應的1/4~1/122建筑減隔震技技術基本原理理2023/3/5根據隔震層位置的不同，隔震震結構主要分分為：1)基礎隔震2)層間隔震2建筑減隔震技技術基本原理理根據隔震裝置的不同，隔震震結構主要分分為：1)橡膠支座隔震震2)平板滑移隔震震3)組合隔震4)摩擦擺隔震5)隔震磚隔震2023/3/5層間隔震北京工業大學學、福州大學學聯合研究2010年北京2建筑減隔震技技術基本原理理2023/3/52建筑減隔震技技術基本原理理層間隔震9度罕遇地震層層間隔震2023/3/52建筑減隔震技技術基本原理理層間隔震工程程廈門市湖里中中學教學樓——廈門市示范工工程2023/3/5橡膠支座隔震震系統疊層橡膠支座座（LNR）LaminatedRubberBearing鉛芯橡膠支座座（LRB）Lead-RubberBearing高阻尼支座（（HDRB）High-dampingRubberBearing2建筑減隔震技技術基本原理理2023/3/5橡膠支座隔震震系統2建筑減隔震技技術基本原理理上預埋板卡榫榫支座本體下預埋板錨定鋼棒典型橡膠支座座結構2典型橡膠支座座結構12023/3/5橡膠支座隔震震系統2建筑減隔震技技術基本原理理豎向壓力15MPa，水平位移400%試驗2023/3/5項目位于四四川茂縣，，是“5.12”地震后災災區重建的的代表性隔隔震建筑之之一。采用用鉛芯橡膠膠隔震支座座、天然橡橡膠隔震支支座和彈性性滑板支座座。項目位于山山東濰坊市市，是目前前中國最高高的隔震建建筑。采用用1.3-1.5m直徑的鉛芯芯和天然橡橡膠隔震支支座。項目位于寧寧夏銀川市市，是目前前中國較高高的隔震建建筑之一，，總高度約約65米。采用鉛鉛芯橡膠隔隔震支座和和天然橡膠膠隔震支座座，支座最最大直徑1200mm。港珠澳大橋橋是連接香香港、珠海海市、澳門門的大型跨跨海通道，，是列入《國家高速公公路網規劃劃》的重要交通通建設項目目。。采用用的高阻尼尼橡膠隔震震支座最大大規格為1670*1670（mm），最大豎豎向承載力力為3000T,是中國目前前最大尺寸寸的高阻尼尼隔震橡膠膠支座。四川茂縣2建筑減隔震震技術基本本原理到目前為止止，隔震建建筑已應用用在我國廣廣東，福建建，山西，，陜西，云云南，四四川，寧夏夏，內蒙古古，新疆，，河北，河河南，江蘇蘇，北京，，天津，臺臺灣等省市市自治區。。隔震建筑筑數量：在在我國設計計和建成隔隔震房屋三三千多幢（（數量僅次次于日本））。山東濰坊寧夏銀川港珠澳大橋橋2023/3/52建筑減隔震震技術基本本原理橡膠支座隔隔震結構復復位測試——支座處影像像2023/3/52建筑減隔震震技術基本本原理橡膠支座隔隔震結構復復位測試——屋頂影像2023/3/5平板滑移隔隔震系統2建筑減隔震震技術基本本原理我國古代建建筑隔震現代平板滑滑移隔震2023/3/5平板滑移隔隔震系統2建筑減隔震震技術基本本原理平板滑移隔隔震支座平板滑移隔隔震支座2023/3/5摩擦擺隔震震支座摩擦擺支座座（FPS）復摩擦擺支支座（MFPS）2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/52建筑減隔震震技術基本本原理摩擦擺隔震震支座2023/3/5組合隔震系系統并聯基礎隔隔震隔震橡膠支支座和滑移移支座在隔隔震層并聯聯設置，分分別承擔上上部結構的的重力荷載載，并聯基基礎隔震將將兩種支座座結合起來來，通過合合理的配置置，可有效效提高隔震震的效果。。串聯基礎隔隔震建筑隔震橡橡膠支座和和滑移支座座在隔震層層串聯設置置，共同承承擔上部部結構的重重力荷載。。串聯基礎礎隔震相當當于有兩個個隔震層。。串并聯基礎礎隔震滑移支座與與橡膠支座座串聯后，，再進行并并聯組成的的隔震系統統。2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/5既有建筑隔震改改造2建筑減隔震技術術基本原理既有建筑隔震改改造示意圖2023/3/52建筑減隔震技術術基本原理鑿毛柱面安裝鋼板、擴大大基礎安裝鋼板、擴大大基礎鑿斷柱子安置預埋件和支支座上下連接整澆被動減震結構的的力學裝置與構構件減震結構力學裝置減震構件被動減震結構能量消耗裝置黏滯阻尼器黏滯阻尼構件(黏滯、油、黏彈性)塑性滯回裝置塑性滯回構件(軟鋼、鉛、摩擦)附加質量裝置TMD裝置等2建筑減隔震技術術基本原理2023/3/5減震結構構成單單元的定義主結構減震結構減震構件減震阻尼器連接構件減震阻尼器+連接構件粘滯阻尼裝置塑性滯回裝置2建筑減隔震技術術基本原理2023/3/5位移相關型阻尼尼器金屬消能器:通常又分為軟軟鋼消能器和記記憶合金消能器器兩種摩擦消能器:PALL型摩擦裝置（板板式摩擦阻尼器器）、雙向摩擦擦消能器、Sumitome型摩擦消能器、、筒制振器、摩摩擦剪切鉸消能能器等鉛阻尼器:鉛擠壓阻尼器器、鉛剪切阻尼尼器、鉛節點阻阻尼器、異型鉛鉛阻尼器等粘彈性阻尼器:瀝青橡膠組合合粘彈性阻尼器器、粘彈性橡膠膠剪切阻尼器、、超塑性硅氧橡橡膠粘彈性剪切切阻尼制震系統統、杠桿粘彈性性阻尼器等2建筑減隔震技術術基本原理2023/3/5錐型鋼板耗能器器改改進進的軟鋼阻尼器器2建筑減隔震技術術基本原理2023/3/5軟鋼阻尼器滯回回曲線2建筑減隔震技技術基本原理理2023/3/5屈曲約約束支支撐2建筑減減隔震震技術術基本本原理理屈曲約束支撐構造示意圖普通支撐與屈曲約束支撐的受力性能比較2023/3/5屈曲約約束支支撐的的幾種種典型型的截截面形形式2建筑減減隔震震技術術基本本原理理2023/3/5低屈服服點剪剪力鋼鋼板耗耗能器器2建筑減減隔震震技術術基本本原理理2023/3/5低屈服服點剪剪力鋼鋼板耗耗能器器破壞壞形式式2建筑減減隔震震技術術基本本原理理2023/3/5金屬屈屈服型型阻尼尼器2建筑減減隔震震技術術基本本原理理2023/3/5金屬屈屈服型型阻尼尼器疲疲勞曲曲線2建筑減減隔震震技術術基本本原理理圖3.2.2±50mm位移疲勞加載試驗2023/3/5金屬屈屈服型型阻尼尼器滯滯回曲曲線2建筑減減隔震震技術術基本本原理理2023/3/5帶金屬屬屈服服型阻阻尼器器框架架動力力試驗驗2建筑減減隔震震技術術基本本原理理2023/3/52建筑減隔震震技術基本本原理防屈曲支撐撐（BRB）2023/3/5速度相關型型阻尼器粘滯流體阻阻尼器:筒式流體阻阻尼器、粘粘性阻尼墻墻系統（VDWS））、油動式阻尼尼器等電（磁）流流體阻尼器器:電流變(ER)流體和磁流流變(MR)流體是80年代末興興起的兩類類性能極為為相似的可可控流體。。其流體效效應可用電電場強度和和磁場強度度有效地控控制。這些些智能材料料用于結構構減震的主主要原理是是它根據動動力傳感器器測得的結結構瞬時振振動狀態，，由ER(MR)智能可調參參數結構構構件中的ER(MR)智能可調阻阻尼器在各各瞬態時調調整參數，，從而實現現減小整個個結構地震震反應的目目的。2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/5復合型消能能器：是利用兩兩種或兩種種以上的消消能元件或或消能機制制設計而成成的新型消消能減震裝裝置。已研研制開發的的一些復合合消能器有有：彈塑性性-摩擦型型消能器、、彈塑性-粘彈性消消能器、摩摩擦-粘彈彈性消能器器、鉛-粘粘彈性消能能器、流體體-粘彈性性消能器等等。TMD和TLD：TMD是在結構中中增設裝有有附加質量量塊的附加加機構，使使其自振頻頻率與結構構自振頻率率基本一致致，利用共共振原理，，將外激勵勵的能量消消耗在外加加機構中的的質量塊的的運動上，，從而達到到減震的目目的。TLD則是通過增增設在結構構上的容器器中的液體體的運動來來消耗和吸吸收振動能能量，從而而達到減震震的目的2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/5典型粘彈性性阻尼器2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/52建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/5典型黏滯流流體阻尼器器2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/5典型黏滯流流體阻尼器器2建筑減隔震震技術基本本原理2023/3/5帶黏滯流流體阻尼尼器框架架動力試試驗——斜撐式2建筑減隔隔震技術術基本原原理2023/3/5帶黏滯流流體阻尼尼器框架架動力試試驗——水平式2建筑減隔隔震技術術基本原原理2023/3/5帶黏滯流流體阻尼尼器框架架振動臺臺試驗2建筑減隔隔震技術術基本原原理同濟大學學研究2010年上海2023/3/5日本的減減震結構構中阻尼尼器比例例不明4%その他2%質量系9%摩擦系7%黏弾性5%黏滯17%油13%軟鋼43%2建筑減隔隔震技術術基本原原理2023/3/52建筑減隔隔震技術術基本原原理減隔震結結構造價價價格增減項目增減上部結構結構部分結構方面構件截面減少減少節省延性設計所需的鋼材用量將框架-剪力墻改為框架結構構件構件截面容易統一減少非結構部分裝修費用內外裝飾連接減少減少門窗框減少可節省材料內外裝修構件和受力構件的減小減少設備及機器等活動地板、天花板性能改善減少電梯、機房等設備改善基礎部分隔震層上下層樓面地下開挖量大，地下墻需加強增加隔震層上下樓板現澆部分增多基礎結構尺寸的減少樁徑減小減少基礎梁和獨立基礎減小隔震層隔震構件隔震支座和阻尼器增加管線的連接管線采用柔性連接增加2023/3/5減隔震結結構造價價——云南資料料2建筑減隔隔震技術術基本原原理指標名稱工程項目名稱洱源縣振戎民族中學教學樓（框架結構）洱源縣振戎民族中學宿舍（磚混結構）云南省抗震防震中心綜合樓（框架結構）呈貢縣民運會運動員宿舍（磚混結構）抗震設防烈度9988主體結構用鋼量/T減少29.3增加18.6減少41.9減少4.3地面層梁板混凝土體積/m374.6134.0相同171.1地面層梁板用鋼量/T/6.620.7相同28.4基礎造價/元增加60000增加38925相同減少38688隔震支座造價/元7360019696075700214400土建造價增減/元減少59858增加227674減少91648增加88456土建造價增減百分比/%減少4.88增加10.10減少3.46增加1.452023/3/52建筑減隔隔震技術術基本原原理減隔震結結構造價價——甘肅資料料工程名稱甘肅省疾病控制中心西北師大田家炳教育書院天水市宏昌房產綜合樓黃羊國際會議中心所在地甘肅蘭州甘肅蘭州甘肅天水甘肅古浪建筑層數地下1層地上8+1主樓：地下1層

地上6+1附樓：地下1層

地上5層地下1層地上8+1主體4層，局部5層，塔樓6層總高度（m）31.55主樓28.9附樓2033.523.7建筑類別甲類丙類丙類丙類建筑面積（m2）1130311667570010312上部結構形式不隔震框架框架框架-剪力墻框架-剪力墻隔震框架框架框架框架上部結構計算烈度不隔震8度，0.2g8度，0.2g8度，0.3g9度，0.4g隔震7度，0.1g7度，0.1g7度，0.15g8度，0.2g2023/3/52建筑減隔隔震技術術基本原原理工程名稱甘肅省疾病控制中心西北師大田家炳教育書院天水市宏昌房產綜合樓黃羊國際會議中心不隔震隔震不隔震隔震不隔震隔震不隔震隔震上部結構鋼混（萬）283.1234.8321.0244.6169.5123.7343.2245.2隔震支座（萬）——63.2——57.4——28.8——78.4土建總造價（萬）1381139896194750548815781562每m2造價（元）1222123782481288585615301515工程名稱甘肅省疾病控制中心西北師大田家炳教育書院天水市宏昌房產綜合樓黃羊國際會議中心上部結構鋼混工程差價（萬）-48.3-76.4-45.8-98.0土建總造價差價（萬）+16.8-19.0-17.0-15.6每m2造價差價（萬）+15-12-29-15隔震支座占土建總造價（%）4.565.95上部結構鋼混工程減少百分比（%）-21-31-37-40土建總造價浮動百分比（%）+1.2-2-3.5-12023/3/5單質點計算簡簡圖基礎隔震結構構，其上部結結構的層間剛剛度遠遠大于于隔震裝置的的水平剛度，，則地震中上上部結構的層層間水平位移移很小，結構構體系的水平平位移集中于于基底隔震裝裝置。上部結結構在地震中中支座水平整整體平動，如如果忽略上部部結構的擺動動式扭轉作用用，則結構可可簡化為一個個單質點隔震震結構動力分分析模型，并并且隔震裝置置的剛度和阻阻尼也近似代代表隔震結構構體系的剛度度和阻尼。3減隔震建筑設設計方法簡介介2023/3/5運動方程設地震地面場場地特征頻率率為，，地面加速速度則可得到隔震震體系的動力力反應轉換函函數，，或稱加速度反應衰衰減比：公式兩邊除以以，并并定義隔震結結構體系的固固有頻率阻尼比則上式為表達達：3減隔震建筑設設計方法簡介介2023/3/5阻尼比整理第2式，可得到下下式：由于隔震層上上部基本為彈彈性，此阻尼尼比即為隔震震層阻尼比。。3減隔震建筑設設計方法簡介介2023/3/5關系曲線3減隔震建筑設設計方法簡介介2023/3/5關系曲線同濟大學結構構工程與防災災研究所3減隔震建筑設設計方法簡介介2023/3/5隔震結構的效效果分析3減隔震建筑設設計方法簡介介相當降低地震震烈度約2.5~5度。（與場地條件件有關）一般隔震結構擬取取：相當降低地震烈度度約3~4.5度。（與場地條件件有關）一般設計時按降低低烈度1-2度進行考慮較為妥妥當.2023/3/5疊層橡膠支座力學學特性同濟大學結構工程程與防災研究所3減隔震建筑設計方方法簡介Qd—水平屈服力；Ku—屈服前剛度；Kd—屈服后剛度；Keq—等效剛度S1主要與豎向剛度和和轉動剛度有關；；S2主要與屈曲荷載和和水平剛度有關。。tR—橡膠層厚度；n—橡膠層數。2023/3/5基礎隔震概念設設計隔震系統的選擇擇對于常見的隔震震系統，由于其其隔震層力與位位移滯回關系有有很大差異，因因而隔震系統的的動力性態有很很大不同。此外外，在風荷載等等非地震水平作作用較大的地區區，尚應注意各各隔震系統不同同的抵抗初始水水平作用的能力力。因此，隔震結構構的設計應在充充分認識各隔震震系統地震反應應性態的基礎上上，綜合考慮工工程的實際條件件和要求，對隔隔震系統類型進進行合理選擇。。3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5隔震層位置的設設置隔震層宜設置在在結構第一層以以下的部位，如如基礎頂面或地地下室頂面。當當房屋無地下室室或有其他特殊殊情況時，也可可將隔震層設置置于其他部位，，如對于底框磚磚混結構體系，，可將隔震層設設置在底部框架架與上部磚混相相交界處。當隔隔震層設置在其其他部位時，應應進行詳細的設設計分析并采取取可靠的措施。。3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5建筑場地和地基基的選擇硬土場地較適合隔震房屋屋；軟弱場地濾掉了地震波的的中高頻分量，，但對低頻分量量有放大效應。。延長隔震結構構的周期將使得得隔震層位移過過大。我國大部部分地區（第一一組）I、II、III類場地的設計特征周期期均較小，故除除IV類場地外都適于橡膠膠墊基礎隔震系系統。滑移隔震結構對地震動頻譜特特性不敏感，場場地適應性強，，但目前規范中中沒有對此作出出要求。地基不均勻沉降降會導致各隔震震支座承擔上部部結構重量的重重新分布，造成成部分支座實際際承載超過設計計值，對結構的的穩定性造成威威脅。因此，隔震結構應有良良好的地基。3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5房屋體型的要求求房屋體型要求包包括對建筑物的的高度、層數、高寬比、平面及立面規則性和結構兩方向基本本周期等方面的要求。。橡膠墊基礎隔震震技術對低層和多層結構比較合適，，不隔震時基本周周期小于1.0s的建筑結構隔震震效果最佳。但但隨著技術的進進步，國外近來來隔震建筑高度均較高、、層數也較多，，目前已有超過過100m的隔震建筑。基礎隔震支座一一般抗拉性能較較差。故當房屋屋高寬比較大時時，應進行房屋屋罕遇地震下的抗傾覆驗算，以防止支座壓壓屈或出現拉應應力，從而保證證房屋在罕遇地震作作用下的整體穩穩定性。3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5隔震層的整體性性要求為了保證隔震層層能夠整體協調調工作，隔震層頂部應設置平面內剛度足夠大的梁板系統，如采用現澆混混凝土樓蓋。當當采用裝配式鋼鋼筋混凝土樓蓋蓋時，支座上方縱縱橫梁系統應為為現澆。并加加大梁的截面尺尺寸和配筋。隔隔震支座附近的梁柱柱應加密箍筋，，必要時配置網網狀配筋。隔震支座的布置置隔震層隔震支座座的布置應使隔震層剛度中心心與上部結構的質量量重心重合，減少系統的扭扭轉效應；選用用多種規格的隔隔震支座時，應應注意充分發揮揮每個隔震支座座的承載能力和和水平變形能力力；設置在隔震震層的抗風裝置置宜對稱、分散散地布置在建筑筑物的周邊。3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5隔震結構設計的的要求和方法隔震結構設計需需解決的主要問問題：隔震層位置的確確定隔震墊的數量、、規格和布置隔震支座平均壓壓應力驗算隔震層在罕遇地地震下的承載力力和變形控制上部結構的水平平向減震系數上部結構與隔震震層的連接構造造3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5分步設計法將整個隔震結構構系統分為上部部結構、隔震層層、隔震層以下下結構和基礎等四四部分，分別進進行設計。水平向減震系數數的概念和取值值水平向減震系數數描述了隔震建建筑的地震作用用較不隔震建筑的地震作用降降低的程度，其其值可以用下式式計算:水平向減震系數數；對于多層建建筑，為按彈性性計算所得的隔隔震與隔震各層層層間剪力的最最大比值。對于于高層建筑結構構，尚應計算算隔震與非隔震震各層傾覆力矩矩的最大比值，，并與層間剪力力的最大比值相相比較，取二者者的較大值。調整系數；一般般橡膠支座，取取0.8，支座剪切性能能偏差為S-A類，取0.85；隔震裝置帶有有阻尼器時，相相應減少0.05.3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5隔震后的上部結結構用軟件計算算時，直接取αmax1進行結構計算分分析。從宏觀的的角度，可以將將隔震后結構的的水平地震作用用大致歸納為非非隔震時降低半度、一度和一度半三個檔次，如表表所示：設防烈度（基本加速度）水平向減震系數0.53≥β≥0.400.40>β>0.27β≤0.279（0.40g）8（0.30g）8（0.20g）7（0.15g）8（0.30g）8（0.20g）7（0.15g）7（0.10g）8（0.20g）7（0.15g）7（0.10g）7（0.10g）7（0.15g）7（0.10g）7（0.10g）6（0.05g）7（0.10g）7（0.10g）6（0.05g）6（0.05g）水平向減震系數數與隔震后結構構水平地震作用用所對應烈度的的分檔3減隔震建筑設計計方法簡介2023/3/5隔震后上部結構構的抗震措施可可以適當降低，，一般的橡膠支支座以水平向減減震系數0.40為界劃分，并明明確降低的要求求不得超過一度度，如下表所示示：設防烈度（基本加速度）水平向減震系數β≥0.40β<0.409（0.40g）8（0.30g）8（0.20g）8（0.30g）8（0.20g）7（0.15g）8（0.20g）7（0.15g）7（0.10g）7（0.15g）7（0.10g）7（0.10g）7（0.10g）7（0.10g）6（0.05g）規范一般沒有8度(0.30g)和7度(0.15)的具體體規定定。因因此，，當β≥0.40時抗震震措施施不降降低，，對于于7度(0.15g)設防時時，即即使β<0.40，隔震震后的的抗震震措施施基本本上不不降低低。3減隔震震建筑筑設計計方法法簡介介2023/3/5基礎隔隔震結結構地地震作作用計計算等效側側力法法對于砌砌體結結構或或與砌砌體結結構基基本周周期相相當的的結構構，體體型基基本規則，，建筑筑場地地條件件較好好，相相應隔隔震的的地震震反應應計算算可以以用等效側側力法法計算算.1.結構設設計地震反反應譜譜2.隔震結結構總水平平地震震作用用3.隔震層層上部結結構地地震作作用4.隔震層層水平位位移3減隔震震建筑筑設計計方法法簡介介2023/3/5時程分分析法法根據現現行抗抗震規規范，，確定定基礎礎隔震震結構構水平平減震震系數數，宜宜采用時程程分析析所得得層間間剪力力。對對于甲甲類建建筑及及體型型過于于復雜雜、IV類場地地或有有特殊殊要求求的結結構，，考慮慮到其其重要要性及及復雜雜性，，結構計計算分分析應應采用用時程程分析析法進進行。。1.地震波波的選用用2.計算模模型的確定定3.計算結結果的處理理3減隔震震建筑筑設計計方法法簡介介2023/3/5基礎隔隔震工工程設設計實實例本工程程為330kV變電站站的110kV配電樓樓隔震震設計計，建建筑場場地10km范圍內內無發發震斷斷層。。經過過對該該結構構體系系進行行技術術、經經濟可可行性性綜合合對比比分析析后，，確定定采用用基礎礎隔震震方案案進行行設計計。本本房房屋結結構型型式為為框架架結構構，地地上一一層帶帶地下下室。。其建建筑物物房屋屋建筑筑平面面圖、、剖面面圖分分別見見圖。。房屋屋平面面尺寸寸為62.4m×12.0m，地上上部分分為11米高單單層廠廠房，，軸線線10-12局部為為二層層，層層高分分別為為4.5m和6.5m，地下下室層層高為為2.9m。3減隔震震建筑筑設計計方法法簡介介2023/3/53減隔震震建筑筑設計計方法法簡介介建筑物物平面面圖建筑物物剖面面圖2023/3/5抗震設計參數1、設防烈度（地震動參數）：：8度(基本地震加速度為為0.20g)。2、場地類型：Ⅲ類建筑場地，場地地特征周期Tg=0.45s。3、地震分組：設計地震分組為為第一組。4、地面輸入加速度記記錄：計算用地震波參照照《建筑抗震設計規范范》（GB50011-2010）中關于選用計算算用地震波的要求求，選用了三條地地震波（兩條天然波和一條條人工波）。鑒于隔震小震、隔震大震、不隔震三種情況的結構基基本周期不同，共共選用了8條地震波。其中El-centro波和Taft波為天然波，Aa21、Aa22、Aa23為西安人工小震波波；B11、B12、B13為西安人工大震波波。地震波加速度峰值值取為：天然波：通過調幅幅，其加速度峰值值調至多遇地震70.0cm/s2罕遇地震400.0cm/s23減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/5主要工作內容1.隔震目標換算烈度：7度；降低上部結構的的抗震設防烈度，，改善結構的抗震震性能；降低GIS設備層的地震加速速度反應，提高該該層設備在地震作作用時的運行安全性。2.隔震設計依據1）《建筑抗震設計規范范》（GB50011-2001）。2）陜西省電力設計計院提供的平面圖圖、剖面圖、結構構構件尺寸及荷載載。3）橡膠隔震廠商提提供的產品參數。。3減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/53.隔震支座的選取a、隔震支座外形尺尺寸經過反復試算和技技術比較，本工程程采用的隔震支座座型號為：LNR500型及LRB500型，其外形尺寸見見圖。3減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/5b、隔震支座數量及及總設計承載力由上部結構計算出出一層柱底軸力的的設計值。參照《建筑抗震設計規范范》（GB50011-2010）第12章第12.2.3條中隔震支座平均均壓應力限值應小小于等于15.0MPa的規定，然后再根根據大震時的位移移要小于隔震支座座0.55D的要求，確定出每每個支座的直徑。。本工程將隔震層設設置于地下室柱頂頂與底層樓板之間間，采用的隔震支支座型號分別為LNR500和LRB500，其中LRB500型隔震支座數量為為24個，LNR500型隔震支座數量為為12個，共36個，即在每個地下下室柱子頂部布置置一個。LRB500型隔震支座布置在在A軸及C軸的每個框架柱下下，LNR500型隔震支座布置在在B軸的每個框架柱下下，其平面布置圖圖見圖所示。3減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/54.中震作用下的計算算結果及水平減震震系數的確定a、中震作用下的計計算結果《建筑抗震設計規范范》（GB50011-2010）中規定，水平減減震系數依據隔震震、非隔震兩種情情況下位于隔震層層上部的層間剪力力比值來確定。3減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/5由以上計算結果可可看出，各柱在隔隔震前后的剪力比比值較接近，差別別較小。鑒于以上計算算結果及篇幅的限限制，因而在后面面的計算結果中，，在各種地震波的作用用下，僅給出各層層柱的平均層間剪剪力值及隔震前后后剪力之比值。由表可看出，三條條西安人工波對應應的結果十分接近近。而在El-centro波作用下，隔震效效果更好。在后續續計算水平減震系系數時，僅采用三三條西安波對應的結果果。另外，從表中中還可看出，因上上部結構縱向周期期較橫向短，沿縱向輸輸入地震時，隔震震效果好。3減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/5b、水平減震系數的的計算：根據《建筑抗震設計規范范》12.2.5條的規定：橫向水平減震系數數β＝（0.382+0.358+0.371）/3=0.37縱向水平減震系數數β＝（0.265+0.250+0.254）/3=0.26鑒于地震作用方向向的不確定性，取取水平減震系數為為0.37，小于0.4，因而上部結構設計時，，可近似降低一個個設防烈度，即設設防烈度取為7度。3減隔震建筑設計方方法簡介設防烈度（基本加速度）水平向減震系數0.53≥β≥0.400.40>β>0.27β≤0.278（0.20g）7（0.15g）7（0.10g）7（0.10g）設防烈度（基本加速度）水平向減震系數β≥0.40β<0.408（0.20g）7（0.15g）7（0.10g）2023/3/55.罕遇地震作用下的的計算結果及支座座最大變形驗算利用SAP2000軟件進行空間有限限元分析，已考慮慮了空間扭轉效應應。地震波橫向輸入時，各層層平均最大位移反反應如表所示。3減隔震建筑設計方方法簡介2023/3/5從計算結結果可以以看出，，隔震支支座在西西安罕遇遇地震波波B11、B12、B13作用下橫、縱向向的最大大變形分分別為23.28cm及23.22cm。考慮偶偶然偏心心扭轉效效應影響,邊支座的的位移增增大15%，各方向向的最大大位移分分別取為為橫向：1.15×23.28=26.77cm<[u]=27.0cm縱向：1.15×23.22=26.70cm<[u]=27.0cm滿足《建筑抗震震設計規規范》的要求。。3減隔震建建筑設計計方法簡簡介2023/3/5消能減震震結構的的工程抗抗震力學學意義3減隔震建建筑設計計方法簡簡介低振型地地震作用用減少量量高振型地地震作用用減少量量普通結構構地震作作用增加加2023/3/5消能減震震結構的的工程抗抗震力學學意義3減隔震建建筑設計計方法簡簡介消能結構構位移減減小量普通結構構位移減減小2023/3/5消能減震震設計的的關鍵問問題性能目標標：既減減小層間間位移又又降低層層間剪力力1、層間安安裝阻尼尼器提供供的總阻阻尼力－－大小？？(各不同強強度等級級地震下下)2、消能部部件安放放在那些些層？3、消能器器支承構構件剛度度和大小小？3減隔震建建筑設計計方法簡簡介2023/3/5房屋結構構抗震中中應用消消能減震震技術解解決問題題分類1、未設防防的結構構抗震加加固（A、B類建筑））2、震后受受損結構構抗震加加固（地地震災區區）3、結構提提高設防防烈度抗抗震加固固（汶川川地震后后的四川某些地地區提高高設防烈烈度）4、結構抗抗震等級級提高抗抗震加固固（中、、小學，，幼兒園建筑））5、新建建建筑提高高抗震性性能6、房屋隔隔震配套套使用3減隔震建建筑設計計方法簡簡介2023/3/5減震技術術加固應應用——震害類別別框架梁破破壞框架柱破破壞框架梁柱柱節點破破壞樓梯間破破壞填充墻隔隔墻破壞壞3減隔震建建筑設計計方法簡簡介2023/3/5減震技術術加固應應用——傳統加固固策略針對混凝凝土結構構的修復復加固對對策包括括：裂縫縫修補技技術、錨錨栓加固固技術、、植筋加加固技術術、增大截面面加固法法、置換混混凝土加加固法、、外加預預應力加加固法、、外粘型鋼鋼加固法法、增設支支點加固固法、粘貼鋼板板加固法法、粘貼纖纖維復合合材加固固法、繞繞絲加固固法、鋼鋼絲繩網網片-聚合物砂砂漿外加加層加固固法等。。壓力灌漿漿法開槽填補補法表面封閉閉法施工工藝藝與粘貼貼鋼板加加固法類類似！3減隔震建建筑設計計方法簡簡介2023/3/5減震技術術加固應應用——消能減震震加固策策略消能減震震加固方方法是通通過在既既有（或或震損））結構的的某些部部位加設設消能減減震裝置置來耗散散輸入結結構中的的絕大部部分地震震能量，，從而使使主體結結構避免免或延遲遲出現不不可恢復復的塑性性破壞，，如此以以期望達達到既定定的加固固設防目目標。3減隔震建建筑設計計方法簡簡介2023/3/53減隔震建筑設計計方法簡介附加黏滯阻尼器附加金屬阻尼器2023/3/54結構減震技術工工程應用震損RC框架附加黏滯阻尼器減震加固設計流流程同濟大學結構工工程與防災研究究所震損RC框架附加金屬阻尼器減震加固設計流流程減震技術加固設設計實例及工程程3減隔震建筑設設計方法簡介介2.四川省都江堰堰燃氣公司大大樓消能減震震加固工程3.四川省都江堰堰中學學校建建筑消能減震震加固工程1.四川省都江堰堰北街小學實實驗外國語學學校藝術大樓樓消能減震加加固工程2023/3/5震損鋼筋混凝凝土結構減震震加固技術研研究子課題項目結結題報告鋼板穿透樓板與板筋焊接縫隙間灌結構膠1.嚴格控制承臺臺柱頂標高與與軸線位置鉛芯橡膠隔震震橡膠支座安安裝在基礎與與上部結構之之間，確切地地說鉛芯橡膠膠隔震橡膠支支座首先在基基礎承臺柱頂頂上就位。因因此柱頂部的標高高和軸線的控制是安裝裝質量的關鍵鍵。按設計要要求，支座底底部中心標高偏差≤5mm，軸線偏差≤3mm，單個支座的的傾斜度≤支座直徑的的1/300，否則支座將將產生偏心受受壓現象,嚴重時支座會會產生扭曲、、歪斜,失掉正常工作作能力。具體措施是：在承臺柱柱支模板時,反復核對軸線線的精確位置置,將軸線和標高高同時抄在模模板內側,并使柱側模板板稍高于柱頂頂標高,澆搗混凝土時時由專人負責責,當混凝土澆至至離柱頂500mm時,再次復核軸線線位置和標高高,準備安裝定位位地腳螺栓和和定位鋼板。。4減隔震建筑施施工方法簡介介2023/3/52.增設定位鋼板板,確保地腳螺栓栓預埋位置精精確用定位鋼板,其幾何尺寸同同支座上、下下連接板,為方便澆筑混混凝土,在定位板中間間開個直徑為為連接板孔尺尺寸一半的圓圓孔,將承臺柱軸線線引至定位板板上并用鋼鋸鋸切口以做記記號,定位鋼板四角角打孔,孔徑略大于地地腳螺栓直徑徑,進行定位。3.安裝定位鋼板板和地腳螺栓栓當混凝土澆至至距柱頂500mm時,先將4個地腳螺栓與與鋼筋網片綁綁扎牢固,在其上套螺母母,將定位鋼板四四角圓孔穿過過螺栓置于柱柱頂,再套另一螺母母。然后將鋼鋼鋸切口記號號對準柱軸線線,固定定位鋼板板,對地腳螺栓位位置進行校正正,校正完成后將將上下螺栓擰擰緊,使其不再移動動。4減隔震建筑施施工方法簡介介2023/3/54.澆搗柱頂混凝凝土上述步驟完成成后,開始澆搗柱頂頂混凝土,將混凝土從定定位鋼板及柱柱模邊緣的縫縫隙中由人工工鏟入,然后用小直徑徑振動器振搗搗密實。在混混凝土初凝之之前再對地腳腳螺栓校正1次,用水平儀修正正定位鋼板的的平整度,最后將表面混混凝土抹平,定位鋼板永久久固定于柱頂頂。5.安裝支座混凝土澆筑2天后,可以安裝鉛芯芯橡膠隔震橡橡膠支座,先將定位鋼板板上的螺母取取下,將鉛芯橡膠隔隔震橡膠支座座四角圓孔穿穿過預埋地腳腳螺栓置于定定位鋼板上,擰緊螺母。再再將上部固定定螺栓從上連連接板螺孔中中穿過螺母,把伸入梁內部部分的螺栓與與上部鋼筋網網片綁扎牢固固,然后開始支護護梁底模板。4減隔震建筑施施工方法簡介介2023/3/5隔震支座安裝裝示意與照片片4減隔震建筑施施工方法簡介介2023/3/56.鉛芯橡膠隔震震橡膠支座部部位梁底模板板支護鉛芯橡膠隔震震橡膠支座安安裝完畢后,上連接板將與與上部結構的的柱和梁相交交,所以在支隔震震墊上的柱梁梁底模板時,采用定型專用用模板。定型型模板緊靠上上連接板支設設,連接板與模板板的縫隙及接接梁底模板處處的縫隙均用用膠帶紙粘貼貼牢固,防止混凝土澆澆筑時產生漏漏漿,并在梁模板邊邊緣加鋼管支支撐。4減隔震建筑施施工方法簡介介2023/3/57.設置交叉支承,確保支座穩固為了使鉛芯橡膠隔隔震橡膠支座在施施工期間不發生位位移和傾斜變形,在鉛芯橡膠隔震橡橡膠支座外側設置置交叉角鋼加以固固定,待主體施工完畢后后再將其割除。具具體做法是:在上下柱頭邊緣預預埋100mm×100mm×6mm扁鋼(共4塊),在扁鋼上交叉滿焊焊4減隔震建筑施工方方法簡介2023/3/5該交叉角鋼的設置置方法為:建筑物外圍的大角角及拐角處柱角四四面均設置,外圍其它部位的節節點沿梁在柱的兩兩側設置,并且南北向和東西西向間隔設置。4減隔震建筑施工方方法簡介2023/3/5隔震工程施工范例例4減隔震建筑施工方方法簡介2023/3/5金屬消能器安裝在在剪力墻中4減隔震建筑施工方方法簡介2023/3/5阻尼器支撐施工流流程4減隔震建筑施工方方法簡介開孔灌注結構膠，對穿穿螺栓安裝鋼板焊接鋼板，成U型鋼套焊接鋼板成全包鋼鋼套灌入粘接劑2023/3/5減震裝置安裝示意意4減隔震建筑施工方方法簡介2023/3/5相關書目隔震結構設計被動減震結構設計計施工手冊5相關國家規范、規規程及文件2023/3/5相關圖集5相關國家規范、規規程及文件建筑結構隔震構造造詳圖建筑結構消能減震震（振）設計2023/3/5相關規范5相關國家規范、規規程及文件建筑抗震設計規范范建筑工程抗震性態態設計通則2023/3/5相關規范范5相關國家家規范、、規程及及文件橡膠支座座第1部分橡膠支座座第2部分2023/3/5相關規范范5相關國家家規范、、規程及及文件橡膠支座座第3部分橡膠支座座第4部分2023/3/5相關規范范5相關國家家規范、、規程及及文件建筑消能能阻尼器器建筑消能能減震技技術規程程國家相關關文件5相關國家家規范、、規程及及文件住房城鄉鄉建設部部關于房房屋建筑筑工程推推廣應用用減隔震震技術的的若干意意見（暫暫行）2014年2月21日1.位于抗震震設防烈烈度8度（含8度）以上上地震高高烈度區區、地震重點點監視防防御區或地震災后后重建階階段的新建3層（含3層）以上上學校、幼兒園、醫院等人員密密集公共共建筑，，應優先先采用減減隔震技技術進行行設計。。2.鼓勵重點設防防類、特殊設防防類建筑和位位于抗震震設防烈烈度8度（含8度）以上上地震高高烈度區區的建筑采采用減隔隔震技術術。對抗抗震安全全性或使使用功能能有較高高需求的的標準設設防類建建筑提倡倡采用減減隔震技技術。2023/3/5地方相關關文件5相關國家家規范、、規程及及文件云南：地方文件件：2008年《云南省省人民政政府關于于全面加加強預防防和處置置地震災災害能力力建設十十項重大大措施的的通知》》2009年《關于加加快推進進減隔震震技術發發展與應應用的意意見》2012年云南省省政府專專門安排排1000萬元資金金用于技技術研發發應用2013年《關于進進一步加加強減隔隔震工程程質量監監督管理理的通知知》地方規范范：《云南省省建筑工工程疊層層橡膠隔隔震支座座性能要要求和檢檢驗規范范》《云南省省建筑工工程疊層層橡膠隔隔震支座座施工及及驗收規規范》2023/3/5地方相關關文件5相關國家家規范、、規程及及文件新疆：地方文件件：2009年在《新疆疆維吾爾爾自治區區實施<中華人民民共和國國防震減減災法>辦法》中中明確規規定新建建、擴建建、改建建建設工工程提倡倡采用減減隔震技技術和新新型抗震震建筑材材料2014年《關于加加快推進進自治區區減隔震震技術應應用的通通知》自2015年起，凡位于于抗震設設防烈度度8度（含8度）以上上地震高高烈度區區，地震震重點監監視防御御區域或或地震災災后重建建階段的的新建3層（含3層）以上上學校、、幼兒園園、醫院院等人員員密集公公共建筑筑，應當當優先采采用減隔隔震技術術進行設設計；自2016年起，全疆范范圍內抗抗震設防防烈度8度（含8度）以上上的地區區，凡具具備條件件的房屋屋建筑工工程和城城鎮市政政公用設設施等生生命線工工程均應應采用減減隔震技技術。地方規范范：《新疆維維吾爾自自治區消能減震震技術規規程》（已送審審）2023/3/5地方相關關文件5相關國家家規范、、規程及及文件福建：地方文件件：2009年在《轉發發住房和和城鄉建建設部關關于切實實做好全全國中小小學校舍舍安全工工程有關關問題的的通知》》中就明明確規定定：抗震震設防烈烈度為7度及以上上地區的的甲、乙乙類新建建中小學學校舍，，符合隔隔震技術術使用條條件的，，鼓勵優優先采用用疊層橡橡膠隔震震技術。。2014年起，廈廈門市地地震局計計劃在全全市新建建住宅小小區中逐逐步推廣廣使用減減隔震技技術，并并著手打打造廈門門第一個個防震減減災示范范社區。。廈門今后后將重點點提高兩兩類建筑筑的抗震震設防目目標，在在這兩類類建筑中中盡可能能采用減減隔震技技術：一類如幼兒園園、中小小學、老老人院，，這類逃逃生能力力較差且且人員集集中的建建筑應達達到大震震可修的的抗震設設防目標標；另一類是抗震救救災建筑筑，如醫醫院、通通信樞紐紐、消防防站、救救災指揮揮中心和和地震觀觀測站等等，要保保證大震震時室內內的主要要設備和和系統不不受損壞壞，而且且能保持持正常運運行。2023/3/5政府委委托媒媒體宣宣傳——廈門日日報5相關國國家規規范、、規程程及文文件2023/3/5地方相相關文文件5相關國國家規規范、、規程程及文文件山西：：2014年7月，山山西省省住建建廳下下發通通知，，推進進減隔隔震技技術在在建筑筑工程程領域域應用用，確確保全全省減減隔震震工程程的質質量。。通知知明確確指出出：山山西省省的學學校和和幼兒兒園的的新建建