隔震與減震一、概述七、主動掌握減震一、概述地震引起構(gòu)造振動的全過程是：由震源產(chǎn)生地震驚，通過傳播途徑傳遞到構(gòu)造上，從而引起構(gòu)造的振動反響。傳播途徑傳播途徑結(jié)構(gòu)反應(yīng)消震隔震被動減震基懸耗沖吸底掛能擊振隔隔減減減震震震震振1、消震通過減弱震源振動強(qiáng)度到達(dá)減小構(gòu)造振動的方法。2、隔震通過某種裝置，將地震驚與構(gòu)造隔開，減弱或轉(zhuǎn)變地震驚對構(gòu)造作用的強(qiáng)度或方式，到達(dá)減小構(gòu)造振動的目的。隔震方法：基底隔震 懸掛隔震3、被動減震通過承受肯定的措施或附加子構(gòu)造，吸取或消耗地震傳遞給主構(gòu)造的能量，到達(dá)減小構(gòu)造振動的目的。被動減震方法：耗能減震 沖擊減震 吸震減震4、主動減震依據(jù)構(gòu)造的地震反響，通過自動掌握系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)，主動給構(gòu)造施加控制力，到達(dá)減小構(gòu)造振動的目的。兩大類減震方法：被動掌握方法。這種方法無外部能源供給，也稱無源掌握技術(shù)。包括隔震技術(shù)和被動減震技術(shù)。〔2〕主動掌握方法。這種方法有外部能源供給，也稱有源掌握技術(shù)。與傳統(tǒng)的消極抗震方法相比，減震方法優(yōu)點(diǎn)：減小地震作用，降低構(gòu)造造價，提高構(gòu)造抗震牢靠度。隔震方法能夠控制傳到構(gòu)造上的地震力，抑制確定荷載的困難。減小構(gòu)造在地震作用下的變形，保證非構(gòu)造構(gòu)件不破壞，減小震后維80％以上。隔震、減震裝置的更換或修理比更換、修理構(gòu)造構(gòu)件便利、經(jīng)濟(jì)。周密加工設(shè)備、核工業(yè)設(shè)備等構(gòu)造物，只能用隔震、減震的方法滿足嚴(yán)格的抗震要求二、基底隔震1、原理基底隔震是在構(gòu)造物地面以上局部的底部設(shè)置隔震層，限制地震驚向結(jié)構(gòu)物的傳遞。基底隔震，主要用于隔離水平地震作用。隔震層的水平剛度顯著低于上8.18所示。設(shè)構(gòu)造的總質(zhì)量為m，確定水平位移為y，地震驚的水平位移為xg，隔震層的水平剛度為k，阻尼系數(shù)為c，則底部隔震系統(tǒng)的運(yùn)動平衡方程為：kyg

kxg上部構(gòu)造確定位移〔加速度〕振幅與地震驚位移〔加速度〕振幅的比值RR

max

max

x gmax gmax

2]2RR地震驚與隔震構(gòu)造的頻率比β大于時，隔震系統(tǒng)才有隔震力量。而且頻率比越大，隔震力量越強(qiáng)?；赘粽饦?gòu)造設(shè)計(jì)的一般原則：在滿足必要的豎向承載力的的同時，隔震裝置的水平剛度應(yīng)盡量小，以降低隔震構(gòu)造的自振頻率，使之低于地震驚的優(yōu)勢頻率范圍，保證構(gòu)造地震反響的衰減較大。在風(fēng)荷載作用下，隔震構(gòu)造不能有太大的位移不能太大。因此，構(gòu)造底部隔震系統(tǒng)常需安放風(fēng)穩(wěn)定裝置，使得在小于設(shè)計(jì)風(fēng)載的風(fēng)力作用下，隔震層幾乎不產(chǎn)生變形；而在超過設(shè)計(jì)風(fēng)載的地震力作用下，風(fēng)穩(wěn)定裝置退出工作，隔震裝置開頭工作。1、方法〔P255－P260〕滾子隔震主要有滾軸隔震和滾珠〔球〕隔震兩種。橡膠墊塊隔震懸掛根底隔震搖擺支座隔震滑動支座隔震疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程(CECS126:2023)三、懸掛隔震1、方法懸掛隔震是將構(gòu)造的全部或大局部質(zhì)量懸掛起來，使地面運(yùn)動傳遞不到主體質(zhì)量，產(chǎn)生不了慣性力，從而起到隔震作用。具體原理見圖8.35和P261。2、應(yīng)用懸掛構(gòu)造在橋梁、房屋建筑、火電廠鍋爐架等方面有大量應(yīng)用。著名的43懸掛構(gòu)造懸桿受力大，需承受高強(qiáng)鋼。而高強(qiáng)鋼韌性差，在豎向地震作用下易拉斷。為減小豎向地震作用，可在吊點(diǎn)設(shè)減震彈簧，并協(xié)作使用阻尼器。四、耗能減震1、方法耗能減震是通過承受附加子構(gòu)造或肯定措施，消耗地震傳遞給構(gòu)造的能量。地震時，構(gòu)造在任意時刻的能量方程為：Et＝Es＋Ef式中，Et為輸入構(gòu)造的能量，Es為主體構(gòu)造的耗能；Ef為附加子構(gòu)造的耗能。主構(gòu)造耗能組成：Es＝Ev＋Ec＋Ee＋Ey式中，Ev為構(gòu)造振動動能；Ee為構(gòu)造振動勢能；Ec為構(gòu)造粘滯阻尼耗能；Ey耗能減震原理：從能量的觀點(diǎn)，地震輸入構(gòu)造的能量是肯定的，通過耗能裝置消耗掉一局部能量，則構(gòu)造本身需消耗掉的能量減小，意味著構(gòu)造反響減小。從而使構(gòu)造反響減小。2、耗能裝置耗能裝置可以是安放在構(gòu)造物能產(chǎn)生相對位移的阻尼器，也可以是由結(jié)構(gòu)物的某些非承重構(gòu)件設(shè)計(jì)成的耗能構(gòu)件。這些耗能裝置在風(fēng)或小震作用下應(yīng)具有較大的剛度。但猛烈地震發(fā)生時，耗能裝置應(yīng)領(lǐng)先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大的阻尼，大量消耗輸入構(gòu)造的地震能量。試驗(yàn)說明，耗能裝置可消耗地震輸入能量的90％以上。工程構(gòu)造抗震承受的耗能裝置耗能支撐：耗能穿插支撐、摩擦耗能支撐、耗能偏心支撐、耗能隅撐耗能墻：帶豎縫剪力墻、周邊耗能墻、水平縫摩擦墻、阻尼器剪力墻〔P263－P268?！澄?、沖擊減震1沖擊減震是依靠附加活動質(zhì)量與構(gòu)造之間的非完全彈性碰撞到達(dá)交換動P268－P271。S.F.Masri爭論平穩(wěn)隨機(jī)振動的沖擊減震問題，獲得以下結(jié)論：沖擊減震器能夠減輕平穩(wěn)隨機(jī)振動，但減震效果不如抑制簡諧振動的效果。沖擊減震器的最優(yōu)活動間隙與安裝部位的位移有關(guān)。主振構(gòu)造阻尼越小，沖擊減震效果越好。如沖擊減震系統(tǒng)的鼓勵是高斯過程，它的響應(yīng)仍舊接近高斯過程。2、1． 應(yīng)用〔見P272〕六、吸振減震吸振是通過附加子構(gòu)造，使構(gòu)造的振動發(fā)生轉(zhuǎn)移，即使構(gòu)造的振動能量在原構(gòu)造與子構(gòu)造之間重安排，從而到達(dá)減小構(gòu)造振動的目的。目前工程構(gòu)造應(yīng)用的吸振裝置主要有三種，它們是：被動調(diào)頻質(zhì)量阻尼器、質(zhì)量泵和質(zhì)量放大器。具體的工作原理和形式見P272－P277。七、主動掌握減震1、概念主動掌握減震體系是利用外部能源，在構(gòu)造受地震鼓勵振動過程中，瞬時轉(zhuǎn)變構(gòu)造動力特性和施加掌握力，以削減構(gòu)造地震反響的自動掌握體系。傳感器。安裝在構(gòu)造上，測量構(gòu)造所受外部鼓勵和構(gòu)造反響或兩者，將測得的信息傳遞給掌握器的處理器。處理器。處理測得的信息，依據(jù)給定的掌握算法，計(jì)算所需的控制力，并將掌握信息傳遞給掌握器的致動器。致動器。依據(jù)掌握信息，由外部供給能源產(chǎn)生所需的掌握力，從而削減構(gòu)造振動反響。主動掌握體系中的掌握器由三局部組成：開環(huán)掌握。依據(jù)外部鼓勵信息調(diào)整掌握力。閉環(huán)掌握。依據(jù)構(gòu)造反響信息調(diào)整掌握力。開閉環(huán)掌握。依據(jù)外部鼓勵和構(gòu)造反響的綜合信息調(diào)整掌握力。主動掌握已廣泛用于電子工程、機(jī)械工程、航天航空工程等領(lǐng)域，但在土木工程中應(yīng)用該方法尚是的爭論方向?！睵278－P280〕根底隔震適用范圍《建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定隔震和消能減震設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于使用功能有特別8、9對于一些重要建筑，為了實(shí)現(xiàn)對使用功能的特別要求，適當(dāng)增加投資是必要的，因而都可承受隔震和消能減震設(shè)備。所謂使用功能有特別要求的，例如：要求地震時不中斷使用功能(首腦、指揮機(jī)關(guān)、消防、公安、醫(yī)院)；要求地震時不損壞信息系統(tǒng)和重要設(shè)備(銀行、保險、通訊)；要求減輕次生災(zāi)難(存放有毒、爆炸等物品的建筑)；要求地震時生命安全有更大保證(幼兒園、小學(xué)、醫(yī)院病房等地震時人群不便疏散的建筑)；要求用“隔震和消能減震”技術(shù)彌補(bǔ)某些類型構(gòu)造在抗震方面的缺乏或滿足其抗震設(shè)計(jì)要求等。設(shè)計(jì)主要用于8、9度區(qū)。這是由于試設(shè)計(jì)和試點(diǎn)工程說明，在6、7度區(qū)建筑隔震房屋雖可提高房屋的抗震安全度，但建設(shè)投資常有增加，現(xiàn)階段尚不易為一般業(yè)主承受。作用：部構(gòu)造的地震加速度反響大大減??；地吸取地震波輸入上部構(gòu)造的能量，大減小地震對上部構(gòu)造的打擊力。這兩項(xiàng)作用，可使上部構(gòu)造的加速度反響一般僅相當(dāng)于不隔震狀況下的可照常停留在室內(nèi)。到在構(gòu)造抗震設(shè)計(jì)中以人為確定的地面運(yùn)動強(qiáng)度和譜特性為目標(biāo)的傳統(tǒng)抗震設(shè)求。多層房屋夾層橡膠墊隔震技術(shù)多層房屋夾層橡膠墊隔震技術(shù)l／4l／12，確保房屋在任何突發(fā)強(qiáng)地震損壞。19939197％，施工安裝便利。使用壽命可達(dá)70具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隔震減震建筑構(gòu)造構(gòu)造〔03SG610-1〕2、通過快速老化比照試驗(yàn)，提醒了橡膠隔震支座的耐久性機(jī)理，從理論上確認(rèn)了支座優(yōu)良的耐久性。支座耐久性曾經(jīng)是本技術(shù)應(yīng)用中的重要障礙1〕20℃環(huán)境溫度下，10橡膠支座在20℃環(huán)境溫度下，100年后根本性能降低約25%，還可連續(xù)使用。橡膠墊隔震建筑物的缺點(diǎn)：橡膠支座的剛度和阻尼一旦選定之