層間隔震建筑結構設計方法與應用

1、<p>　　層間隔震建筑結構設計方法與應用</p><p>　　【摘要】地震災害給人類帶來的損失是極其殘酷的，所以如今的建筑物的抗震性能就應該有所提高。針對不用的建筑物應該使用不同的抗震技術，盡可能達到抗震效果的最大化。本文將從層間隔震結構模型、層間隔震結構設計計算方法和動力特性、層間隔震結構體系簡化估算設計方法以及應用幾個方面進行簡要分析和探討。 </p><p>　　【關鍵詞

2、】層間隔震，結構設計，隔震設計，應用 </p><p>　　中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p>　　一、前言二十世紀以來，建筑物結構的抗震設計的研究已經(jīng)成為了重點。隨著建筑結構應用的范圍擴張，設計理念和方法也逐漸的成熟，在很多次大地震后的數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)方式的抗震設計還存在很多不妥善的地方，在這樣的背景下，抗震工程師就要對抗震設計方法尋求新型設計理念。此

3、時，層間隔震結構設計方式就應運而生了。層間隔震建筑結構方式一般都用于舊房改造，因為從施工的角度來說比較簡單容易操作。但是這種隔震方式效果不是特別明顯，一般是在十分之一到十分之三的范圍內(nèi)，這主要是由于層間隔震的實際作用無法參與到建筑物的整體結構當中去，因此達到的效果不是特別顯著。層間隔震方法主要依靠設置在建筑結構各層間隔的減震裝置吸收或者減弱地震的能量，來減少地震對建筑物的損害。 </p><p>　　二、層間隔震

4、結構的原理以及簡化分析模型1.層間隔震結構的原理 </p><p>　　層間隔震結構是在上部某兩結構層間設置隔震層，以隔離地震動的水平成份向隔震層上部結構的傳遞，減小結構所受的地震作用，并通過隔震層上部結構對下部結構的耦合作用，減小隔震層下部結構的地震反應，從而降低整體結構的震害。層間隔震結構的工作機理與基礎隔震結構和TMD系統(tǒng)（調諧質量阻尼系統(tǒng)）的工作機理不同。2.層間隔震結構簡化分析模型（一）兩質點模型兩質點

5、模型是比較簡單的模型形式，通過隔震層將建筑分為兩個部分，上部結構包含隔震層，下部結構是一個簡單的質點，這樣就得到兩個質點的計算模型，如圖2.1所示。這種模型突出層間隔震結構的影響系數(shù)用于層間隔震結構進行參數(shù)分析。 </p><p>　　圖2.1層間隔震模型示意圖 </p><p>　　（二）三質點模型三質點模型就是將隔震層上部結構、隔震層以及隔震層下部結構分別簡化成一個質點，這樣就得到了三

6、質點計算模型。三質點模型與兩質點模型相比較，是將隔震層作為單獨的一個質點進行考慮。所以三質點模型可以看成由下部結構、隔震系統(tǒng)以及上部結構的等效單質點系統(tǒng)串聯(lián)成的三自由度剪切型結構。（三）多質點模型多質點模型就是把結構的每一層都作為一個質點，這樣就能得到多質點的計算模型，優(yōu)點是較為直觀，而且能夠準確反映層間隔震結構的動力反映。 </p><p>　　三、層間隔震結構設計計算方法和動力特性在基礎隔震體系的基礎上漸漸的

7、發(fā)展出層間隔震結構，這種結構的設計是將隔震裝置安裝在建筑物的某一層柱子和樓板中間結構地震反應控制，實際就是在基礎隔震體系的基礎上加以補充和擴展。如果發(fā)生地震，就會起到隔震和減弱地震能量的作用，將結構和地面震動進行隔離，衰減結構地震反應。層間隔震建筑結構是非彈性體系。目前層間隔震結構設計控制有兩種計算方法：第一種就是有特定的場地條件和結構物以及選定好的隔震裝置，在此基礎上確定控制參數(shù)，這種方法的優(yōu)點就是比較可靠，但是操作比較難。第二種就是

8、特定場地條件和結構體系，然后使用計算機對其進行非彈性分析來確定控制參數(shù)。隔震層剛度很小，所以如果發(fā)生地震，層間隔震結構在地震作用下的相應就會由兩階振型起作用，第一階振型就是隔震振型，上部分子結構剛體運動，而下部分子結構則基本不動；第二階振型是非隔震振型，上部分子結構一般不動，而下部分子結構發(fā)生變形震動。所以層間隔震結構一般使用兩質點模型。四、層間隔震結構體系簡化估算設計方法以及步驟先簡單介紹一下層間隔震結構體系簡化估算設計方法的基本思路

9、。首先層間隔震結構體系是將上部分構件簡化成等效單質點結</p><p>　　從能量觀點出發(fā)，引入設計用能量譜的概念，如5.1所示,分析了地震輸入能量在層間隔震結構中的分配和耗散。推導出了基于能量平衡的層間隔震結構的隔震層總剪力、最大變形以及基底剪力的地震響應預測式，分析了隔震層剛度、阻尼以及隔震層的設置位置等參數(shù)對層間隔震結構減震性能的影響，并闡明了其自身的減震控制機理。研究表明，基于能量平衡的分析方法是一種預測

10、層間隔震結構地震響應和評價其減震性能的有效手段。 </p><p>　　圖5.1 設計用能量譜2.層間隔震結構的作用 </p><p>　?。ㄒ唬脤娱g隔震技術，可以在很大程度上使其自振周期延長，結構的阻尼適當提高，房屋建筑躲避開區(qū)域的特征周期，使得產(chǎn)生共振的幾率減小。延長了基本周期就能夠促使結構地震作用從反應譜的平臺段移動到下降段，使得結構總地震作用明顯下降。 </p>

11、<p>　?。ǘ└粽饘由戏降慕M成加速度反應大幅度下降，于此同時結構的移動位置都集結于隔震層中，上方組成基本為剛體，本身的相對位移比較小，結構大致位于彈性工作狀況，從而不會引起房屋建筑的破損和坍塌；并且在遇到地震災害的時候，房屋建筑里的人們也不會受到地震波的影響，減輕不舒適的感受。（三）在地震的作用下，層間隔震結構的剪力比抗震結構要低很多，因為上部分結構受到地震的影響削弱，從而可以降低結構自身的抗震措施，節(jié)約房屋建造成本。 &

12、lt;/p><p>　　六、結束語隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，抗震技術已經(jīng)成為了建筑專業(yè)中的一大焦點問題。二十世紀七十年代，基礎隔震結構設計方式真正的實際應用到建筑工程中去，是隔震方法的一個新的里程碑。幾十年來的技術沉淀和發(fā)展，層間隔震技術也就出現(xiàn)了，這種基于基礎隔震結構技術而發(fā)展的新型隔震結構技術，在隔震和振動特性以及設計理念方法等方面都和基礎隔震有所差別，是一種預測層間隔震結構地震詳情，評價減震性能的方式。 <

13、/p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]張新中.建筑物整體移位及其基礎隔震加固技術,黃河水利出版社 2010-08-01 </p><p>　　[2]徐至鈞.建筑抗震設計新技術——隔震和消能減震設計與工程應用,中國標準出版社 2013-01-01 </p><p>　　[3]建筑抗震設計規(guī)范