建筑結(jié)構(gòu)的隔震減振和振動(dòng)控制

1、建筑結(jié)構(gòu)的隔震減振和振動(dòng)控制: the traditional seismic design method is to consider the ductility of the structure to dissipate the earthquake energy, but the problem is that it is a structure bearing component itself to withstand an earthquake, for economic reasons often make bearing component in the plastic phas

2、e, that is, a strong earthquake structures in using its deformation resistance of the ductility and dissipation of seismic energy at the same time, their own institutions have also been destroyed, in order to solve this problem, additional various energy dissipation dampers in the structure, in orde

3、r to absorb seismic energy, reduce the earthquake response of the structure, so as to promote the rapid development of engineering shock absorption technology. In this paper, the structure of isolation, damping and vibration control makes the corresponding discussion, aimed at beginning.Keywords: bu

4、ilding structure vibration isolation, vibration and vibration control一. 引言隔震的概念是指在建筑結(jié)構(gòu)地面以下部分設(shè)置隔震裝置， 減弱地震動(dòng)輸入給地面以上結(jié)構(gòu)的能量， 減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)而采取的 一種結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)措施， 隔震的概念由來(lái)已久， 早在我國(guó)古代人 們已經(jīng)懂得利用具有柔性和衰減性能的糯米層對(duì)地震能量的吸 收能力， 對(duì)一些重要的建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行處理， 從而起到了隔震效 果，在當(dāng)今社會(huì)建筑結(jié)構(gòu)中隔震的概念被廣泛運(yùn)用。二. 傳統(tǒng)的抗震方法地面運(yùn)動(dòng)是由于地震引起的， 它使地面上的原有建筑被強(qiáng)迫 振動(dòng)，從而結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力、位移致使結(jié)構(gòu)

5、變形，利用分析的簡(jiǎn) 化動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型之后， 可以得到某種形式機(jī)理的結(jié)論， 再進(jìn)行 修正和補(bǔ)充，減少地震作用下破壞建筑物的程度。（一）、概念設(shè)計(jì)的一些原則 總體屈服機(jī)制，例如強(qiáng)柱弱梁 剛度與延性均衡 強(qiáng)度均勻，結(jié)構(gòu)在平面和立面上的承載力均勻 多道抗震防線 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 避開(kāi)場(chǎng)地卓越周期區(qū)（二）、分析方法主要有 地震荷載法振型分解法動(dòng)力時(shí)程分析法， 現(xiàn)在還發(fā)展 了 push-over 法、能力譜等方法， 不同方法的運(yùn)用根據(jù)不同建筑 個(gè)體的具體情況進(jìn)行分析、歸納、總結(jié)而分別進(jìn)行采用，對(duì)實(shí)際 處置有良好的效果。（三）、傳統(tǒng)抗震方法的缺點(diǎn)與不足 傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)主要利用塑性變形產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)滯回能 量消散和

6、塑性變形能， 來(lái)加以對(duì)策， 這使得這些地區(qū)的能源性能 顯得尤為重要， 一旦由于某些因素導(dǎo)致問(wèn)題， 傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)影響 了抗震性能，造成嚴(yán)重的損害，這是很難進(jìn)行維修。1、框架結(jié)構(gòu)許多研究者建議弱梁體系作為最合適的框架地震體系， 該系 統(tǒng)可以有效分散能量消耗許多地方結(jié)構(gòu)的存在， 甚至可以控制塑 性鉸的順序和位置。2. 剪力墻結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu)在橫向水平地震大的橫向剛度小，抗震等特點(diǎn)， 總體水平也是常見(jiàn)斜裂縫或最底層墻體的損壞等現(xiàn)象； 針對(duì)于剪 力墻而言， 它的抗側(cè)作用本來(lái)就不大， 而且剪力墻的主要耗能不 會(huì)偏離剪力墻的底部， 我們知道上部墻體對(duì)抵御強(qiáng)震沒(méi)有絲毫作 用，因此剪力墻要承載的負(fù)荷還應(yīng)該包括豎

7、向荷載， 此種類(lèi)型的 破壞性很難的修復(fù)。3. 框架剪力墻結(jié)構(gòu)從抗震概念設(shè)計(jì)， 框架剪力墻結(jié)構(gòu)防御的多道地震測(cè)線， 在 地震作用下的整個(gè)結(jié)構(gòu)， 墻體速度會(huì)發(fā)生的彈性極限變形、 裂縫； 墻體開(kāi)裂后，增加了地震力假定框架大，因?yàn)樽兓慕Y(jié)構(gòu)剛度， 抗震效果也發(fā)生變化， 但無(wú)論是剪墻還是框架， 都是主體結(jié)構(gòu)的部分，損傷壞后的修復(fù)工作都是比較困難的。三. 減振、隔震和振動(dòng)控制的現(xiàn)狀（一）、隔震1. 基地隔震1）夾層橡膠墊隔震裝置 用于隔震裝置的橡膠墊塊， 可用天然橡膠， 也可用人工合成 橡膠。2）鉛芯橡膠支座從抗震概念設(shè)計(jì)， 框架剪力墻結(jié)構(gòu)防御的多道地震測(cè)線， 由 一個(gè)框架和抗震墻結(jié)構(gòu)，剛性車(chē)架小，小小熊

8、地震力，而彈性極 限和韌性變形值較小， 在地震作用下的整個(gè)結(jié)構(gòu)， 墻體速度比他 們更小的彈性極限變形， 裂縫， 水平承載下來(lái)這段時(shí)間內(nèi)一直沒(méi) 有充分發(fā)揮阻力水平 ; 墻體開(kāi)裂后，增加大了地震力假定框架， 因?yàn)樽兓慕Y(jié)構(gòu)剛度，抗震效果也發(fā)生變化。4）懸掛基礎(chǔ)隔震5）搖擺支座隔震 同原理還有踏步式隔震制作，用于細(xì)高的結(jié)構(gòu)物等。6）滑動(dòng)支座隔震 上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置相互滑動(dòng)的滑板， 為控制滑板間的 摩擦力，使之滿足隔震要求；在滑板間可以加設(shè)滑層。2. 懸掛隔震懸掛隔震使將結(jié)構(gòu)的全部或大部分質(zhì)量懸掛起來(lái)， 是地震動(dòng) 傳遞不到主體質(zhì)量上，產(chǎn)生較小的慣性力，從而起到隔震作用， 懸掛結(jié)構(gòu)懸桿受力較大，須采

9、用高強(qiáng)鋼，而高強(qiáng)鋼忍性差，在豎 向地震作用時(shí)易拉斷， 為減小豎向地震作用， 可在吊點(diǎn)設(shè)減震彈 簧，并配合使用阻尼器。3. 隔震應(yīng)用的注意事項(xiàng) 隔震實(shí)際上會(huì)使原有結(jié)構(gòu)的固有周期演唱， 在下列情況下不 宜采用隔震設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)土層不穩(wěn)定 下部結(jié)構(gòu)變性大，原有結(jié)構(gòu)的固有周期比較長(zhǎng) 位于軟弱場(chǎng)地，延長(zhǎng)周期可能引起共振 制作中出現(xiàn)負(fù)反力4. 隔震體系的優(yōu)點(diǎn) 明顯有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)， 從振動(dòng)臺(tái)地震模擬試驗(yàn) 結(jié)果得知， 隔振體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加速度 反應(yīng)的 1/3 1/10 ，這種減震效果能非常有效地保護(hù)結(jié)構(gòu)物或 內(nèi)部設(shè)備在強(qiáng)地震沖擊下免遭任何毀壞。 確保安全， 在地面劇烈震動(dòng)時(shí)， 上部

10、結(jié)構(gòu)仍能處于正常的 彈性工作狀態(tài)。（二）、被動(dòng)減震1. 耗能減震 能量消散結(jié)構(gòu)是減少非承重結(jié)構(gòu)部件能源消耗的主要方式， 在實(shí)際工作中，人們常常把它當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)化的綜合體來(lái)運(yùn)用， 組成部分一是消能桿件， 二是采用阻尼器， 當(dāng)遭遇強(qiáng)烈地震的時(shí) 候，通過(guò)受力的順序來(lái)進(jìn)行受力的承載，而且在這個(gè)過(guò)程中，盡 量排除了彈性變形首要承載方式， 而率先讓受力承載進(jìn)入非彈性 變形狀態(tài)， 這樣不能能抵御強(qiáng)大的外力作用， 也使得保護(hù)主體結(jié) 構(gòu)成為可能，把強(qiáng)烈地震造成的損失降至最低。2. 沖擊減震 沖擊吸收彈性碰撞是不可能完全依靠額外的活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 動(dòng)量和動(dòng)能耗散降低， 從而實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的地震響應(yīng)之間的交流的 質(zhì)量和結(jié)構(gòu)

11、 ; 結(jié)構(gòu)震動(dòng)時(shí)， 擺錘撞擊結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)震動(dòng)衰減， 另外， 擺錘還兼有吸振器的功能。3. 吸振減震顧名思義， 結(jié)構(gòu)受到外力侵襲所產(chǎn)生的震動(dòng)或者位移， 能夠 被阻尼結(jié)構(gòu)所進(jìn)行一定的消化， 在消化的同時(shí)， 內(nèi)部形成新的結(jié) 構(gòu)方式來(lái)適應(yīng)動(dòng)態(tài)的新型的外力形式，從而減少震動(dòng)的目的。（三）、主動(dòng)控制減震主動(dòng)控制減震體系是利用外部能源， 在結(jié)構(gòu)受地震激勵(lì)震動(dòng) 過(guò)程中， 瞬時(shí)改變結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和施加控制力， 以衰減結(jié)構(gòu)地震 反應(yīng)的自動(dòng)控制體系， 這一個(gè)方面主要是借助主動(dòng)控制體系中的 控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)， 現(xiàn)在這方面的手段有很多種， 隨著科技水平的提 高，會(huì)有新型的方式出現(xiàn)，但目前手段主要還是由三部分組成， 傳感器處理器致動(dòng)器； 根據(jù)控制器的工作方式， 主動(dòng)控制 體系分三種類(lèi)型： 開(kāi)環(huán)控制閉環(huán)控制開(kāi)筆環(huán)控制， 根據(jù)外 部激勵(lì)和結(jié)構(gòu)反應(yīng)的綜合信息調(diào)整控制力， 而在結(jié)構(gòu)震動(dòng)主動(dòng)控 制裝置有主動(dòng)拉索主動(dòng)調(diào)頻質(zhì)量阻尼器氣體脈沖發(fā)生器。（四）、半主動(dòng)控制和混合控制 半主動(dòng)控制兼有被動(dòng)控制和主動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì)很多， 這也是人 們通常喜歡使用這種隔震、 防振動(dòng)措施的原因， 它有幾個(gè)較為顯 著的特