建筑工程隔震設(shè)計及施工技術(shù)圖文講義(圖文98頁)

1、 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震層二、隔震支座、隔震層三、地震反應(yīng)觀測三、地震反應(yīng)觀測四、隔震設(shè)計方法四、隔震設(shè)計方法五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析隔震建筑的定義隔震建筑的定義建筑物和基礎(chǔ)之間，設(shè)置一種特殊裝置把建筑物和地面建筑物和基礎(chǔ)之間，設(shè)置一種特殊裝置把建筑物和地面分開，隔離地震能量向建筑物傳遞分開，隔離地震能量向建筑物傳遞，減輕地震災(zāi)害。減輕地震災(zāi)害。 這就是隔震建筑。這就是隔震建筑?；A(chǔ)基礎(chǔ)地震波地震波建建筑筑物物特殊裝置特殊裝置地面地面隔震房屋隔震房屋這條縫把建筑這條縫把建筑物與地面分開物與地面分開從外表看從外

2、表看 水平隔震縫設(shè)置水平隔震縫設(shè)置抗震房屋抗震房屋 隔震房屋隔震房屋地地震震變變形形對對比比一般建筑物一般建筑物隔震建筑物隔震建筑物抗震建筑與隔震建筑的區(qū)別抗震建筑與隔震建筑的區(qū)別地震動地震動 地震動地震動柱柱柱柱梁梁 JSSI公塚正行公塚正行:免震構(gòu)造資料免震構(gòu)造資料恢復力特征恢復力特征框架狀態(tài)框架狀態(tài)形成塑性鉸形成塑性鉸“建筑隔震建筑隔震”技術(shù)從結(jié)構(gòu)體系到設(shè)計思想技術(shù)從結(jié)構(gòu)體系到設(shè)計思想是對現(xiàn)行抗震技術(shù)的發(fā)展與突破是對現(xiàn)行抗震技術(shù)的發(fā)展與突破 基礎(chǔ)基礎(chǔ)房屋結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)抗抗震震房房屋屋隔隔震震房房屋屋房屋結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)基礎(chǔ) 房屋和基礎(chǔ)牢牢地連接房屋和基礎(chǔ)牢牢地連接 用隔震層削弱這種連接用隔

3、震層削弱這種連接 抗震思想抗震思想提高房屋自身的抗震能力提高房屋自身的抗震能力 隔離地震能量向房屋輸入隔離地震能量向房屋輸入 技術(shù)措施技術(shù)措施強化房屋結(jié)構(gòu)剛度和延性強化房屋結(jié)構(gòu)剛度和延性 濾波濾波 隔震建筑地震反應(yīng)模擬隔震建筑地震反應(yīng)模擬隔震建筑隔震建筑緩慢接近剛體平動（長周期）緩慢接近剛體平動（長周期）加速度甚至減小加速度甚至減小 100% 100% 40% 40%上部結(jié)構(gòu)可保持彈性上部結(jié)構(gòu)可保持彈性室內(nèi)設(shè)備、裝修等完好室內(nèi)設(shè)備、裝修等完好固定固定基礎(chǔ)基礎(chǔ)隔震隔震支座支座傳統(tǒng)房屋傳統(tǒng)房屋激烈晃動激烈晃動加速度放大加速度放大 100% 100% 250 250% % ( (中國規(guī)范取中國規(guī)范取

4、2.25)2.25)梁柱裂梁柱裂, ,內(nèi)部裝飾、設(shè)備破壞內(nèi)部裝飾、設(shè)備破壞 可降低水平地震作用可降低水平地震作用2626倍：倍：大震時，建筑物不倒塌、甚至不破壞；大震時，建筑物不倒塌、甚至不破壞；室內(nèi)設(shè)備、貴重物品、信息系統(tǒng)不損壞；室內(nèi)設(shè)備、貴重物品、信息系統(tǒng)不損壞；基本不中斷人的正常生活與服務(wù)?；静恢袛嗳说恼Ｉ钆c服務(wù)。 （地陷、地隆起、豎向地震嚴重情況除外）（地陷、地隆起、豎向地震嚴重情況除外） 隔震效果隔震效果不隔震不隔震地地震震了了！加速度放大加速度放大室內(nèi)破壞室內(nèi)破壞地面加速度地面加速度 房屋加速度房屋加速度 放大放大振動臺地震模擬對比試驗振動臺地震模擬對比試驗Elcen.NS

5、波波 加速度峰值：加速度峰值：270cm/s2隔隔 震震Elcen.NS 波波 加速度峰值：加速度峰值：270cm/s2相同地面加速度相同地面加速度房屋加速度房屋加速度 降低了降低了83%83%加速度減小加速度減小室內(nèi)安定室內(nèi)安定主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震層二、隔震支座、隔震層三、地震反應(yīng)觀測三、地震反應(yīng)觀測四、隔震設(shè)計方法四、隔震設(shè)計方法五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析非隔震結(jié)構(gòu)非隔震結(jié)構(gòu)隔震結(jié)構(gòu)隔震結(jié)構(gòu)阻尼器阻尼器+ +橡膠隔震支座橡膠隔震支座由隔震支座、阻尼器及相連的梁板體由隔震支座、阻尼器及相連的梁板體系、支撐（

6、墩）等組成系、支撐（墩）等組成隔震層組成隔震層組成 隔震建筑物實例隔震建筑物實例 （日本）（日本）隔震建筑物實例隔震建筑物實例橡膠支座橡膠支座 天然橡膠天然橡膠高阻尼橡膠高阻尼橡膠鉛芯鉛芯+ +天然橡膠天然橡膠U U型減震器型減震器+ +天然橡膠天然橡膠廣義的隔震系統(tǒng)還包括摩擦滑移、摩擦擺、廣義的隔震系統(tǒng)還包括摩擦滑移、摩擦擺、懸吊系統(tǒng)等，但應(yīng)用較少懸吊系統(tǒng)等，但應(yīng)用較少保護膠保護膠鉛芯鉛芯鋼鋼- -橡膠復橡膠復合材料體合材料體一層鋼板、一層一層鋼板、一層橡膠相間疊合橡膠相間疊合隔震支座結(jié)構(gòu)隔震支座結(jié)構(gòu)橡膠層橡膠層數(shù)：數(shù)：3434厚度：厚度：4.0mm4.0mm鋼板層鋼板層數(shù)：數(shù)：3333厚度

7、：厚度：3.1mm3.1mm隔震支座的性能隔震支座的性能 穩(wěn)定支撐上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定支撐上部結(jié)構(gòu)隔離地震能量向建筑物的輸入隔離地震能量向建筑物的輸入疊層橡膠的受力原理疊層橡膠的受力原理橡膠塊變形前橡膠塊變形前剪力剪力壓縮載荷壓縮載荷壓縮變形大壓縮變形大橡膠塊壓縮剪切變形后橡膠塊壓縮剪切變形后壓縮載荷壓縮載荷壓縮變形小壓縮變形小剪力剪力疊層橡膠變形前疊層橡膠變形前疊層橡膠壓縮剪切變形后疊層橡膠壓縮剪切變形后直徑直徑 Dr一一層橡膠的厚度層橡膠的厚度 tr橡膠的層數(shù)橡膠的層數(shù) n中間鋼板厚度中間鋼板厚度rrrrrtDtDD44/2第一次形狀系數(shù)第一次形狀系數(shù)第二次形狀系數(shù)第二次形狀系數(shù) 中間鋼板內(nèi)部被覆

8、鉛鋼板與橡膠層交替疊層鋼板與橡膠層交替疊層隔震裝置隔震裝置：疊層橡膠疊層橡膠特征特征垂直剛度垂直剛度 水平剛度水平剛度水平變形性能水平變形性能法蘭盤法蘭盤罩板罩板鉛芯鉛芯中間鋼板中間鋼板內(nèi)層橡膠內(nèi)層橡膠包覆橡膠包覆橡膠隔震支座壓剪試驗隔震支座壓剪試驗隔震支座壓剪試驗_關(guān)松太郎關(guān)松太郎隔震支座壓剪試驗照片照片6.1.4 6.1.4 壓縮剪切試驗壓縮剪切試驗 （5005003.75-263.75-26試驗體、表面壓力試驗體、表面壓力200kg/cm)200kg/cm)600 隔震支座隔震支座15MPa 400%壓剪試驗壓剪試驗 (同濟同濟大學提供大學提供)疊層橡膠隔離器抗壓試驗前疊層橡膠隔離器抗壓

9、試驗前疊層橡膠隔離器抗壓試驗疊層橡膠隔離器抗壓試驗 剛剛斷裂的試驗體剛剛斷裂的試驗體疊層橡膠隔離器抗壓試驗疊層橡膠隔離器抗壓試驗 斷裂的瞬間斷裂的瞬間疊層橡膠隔離器抗壓試驗疊層橡膠隔離器抗壓試驗 試驗體的斷裂面試驗體的斷裂面鉛芯支座（LRB）600的垂直和水平剛度鉛芯支座（鉛芯支座（LRBLRB）600600的垂直和的垂直和水平水平剛度剛度mm0.997m100.997002199/22070/3-VVVKLRCRC柱柱 700700700 mm700 mm、高高4000mm4000mm豎向剛度豎向剛度c cK KV V、豎向豎向変形変形c cV V ( (E Ec c=21kN/mm=21k

10、N/mm2 2) )17. 1/kN/m2572500)1052199/(0.85/mm855. 01014. 24000102.144.49/21000/N/mm49. 4/700102199/3-44-223VVcVcVVcVVccVVrVVKKLKhEAL剛剛度度大體大體相相同同 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震層二、隔震支座、隔震層三、地震反應(yīng)觀測三、地震反應(yīng)觀測四、隔震設(shè)計方法四、隔震設(shè)計方法五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析郵電中心郵電中心 震后支座震后支座耐震対策_中國研修BRI.ppt / 52 /2004年地震

11、隔震建筑物的地震反應(yīng)隔震建筑物的地震反應(yīng)u綜合醫(yī)院竣工年月竣工年月：1997年3月結(jié)構(gòu)類別結(jié)構(gòu)類別：鋼筋混凝土層B1層損壞較輕的隔震建筑物損壞較輕的隔震建筑物http:/www.taisin- f 800mm、f f 900mm的天然橡膠系列疊層橡膠支座，的天然橡膠系列疊層橡膠支座，10個個f f 90的鋼棒阻尼器和的鋼棒阻尼器和40個個f f 180的鉛阻尼器，盡可能均勻設(shè)置使隔震層的鉛阻尼器，盡可能均勻設(shè)置使隔震層不產(chǎn)生偏心。根據(jù)反應(yīng)預(yù)測分析，阻尼器的屈服力總和設(shè)定為建筑物總重不產(chǎn)生偏心。根據(jù)反應(yīng)預(yù)測分析，阻尼器的屈服力總和設(shè)定為建筑物總重量的量的2.1%，（鉛、鋼棒的負擔比約為，（鉛、鋼

12、棒的負擔比約為1：1），）， 某超高層中間層隔震 (1)用途：住宅層數(shù)： 地上36F，塔樓1F高度： 123m結(jié)構(gòu)形式： 地上RC隔震層：3-4F隔震器：LRBx40，RBx11層建筑面積：3,448總建筑面積：51,856竣工日期：2011/01主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震層二、隔震支座、隔震層三、地震反應(yīng)觀測三、地震反應(yīng)觀測四、隔震設(shè)計方法四、隔震設(shè)計方法五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析1 1 隔震層布置隔震層布置（1）基底隔震）基底隔震 （2）首層隔震）首層隔震 （3）層間隔震）層間隔震國立國際醫(yī)院隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計國立國

13、際醫(yī)院隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計, ,地上地上1616層，地下層，地下2 2層，層，SRCSRC加加RCRC結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，采用基礎(chǔ)隔震，地下一層為隔震層，地采用基礎(chǔ)隔震，地下一層為隔震層，地下二層為停車場下二層為停車場荷載情況荷載情況建筑基本情況建筑基本情況經(jīng)濟條件經(jīng)濟條件 隔震性能目標確定隔震性能目標確定根據(jù)荷載與結(jié)構(gòu)布局等初步估計隔震支座數(shù)量和位置、直徑和規(guī)格根據(jù)荷載與結(jié)構(gòu)布局等初步估計隔震支座數(shù)量和位置、直徑和規(guī)格對砌體結(jié)構(gòu)或?qū)ζ鲶w結(jié)構(gòu)或相似的結(jié)構(gòu)可相似的結(jié)構(gòu)可采用簡化方法采用簡化方法計算剪力比計算剪力比確定減震系數(shù)確定減震系數(shù)對周期偏長的結(jié)構(gòu)對周期偏長的結(jié)構(gòu)可采用時程分析法可采用時程分析法計算剪力比計

14、算剪力比中國隔震設(shè)計流程中國隔震設(shè)計流程上部結(jié)構(gòu)設(shè)計上部結(jié)構(gòu)設(shè)計隔震層設(shè)計隔震層設(shè)計下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計根據(jù)減震系數(shù)根據(jù)減震系數(shù)來折減上部結(jié)來折減上部結(jié)構(gòu)所受地震作構(gòu)所受地震作用，計算基底用，計算基底剪力；剪力；上部結(jié)構(gòu)的地上部結(jié)構(gòu)的地震作用分布可震作用分布可用矩形代替?zhèn)饔镁匦未鎮(zhèn)鹘y(tǒng)的倒三角形統(tǒng)的倒三角形驗算支座的驗算支座的面壓是否滿面壓是否滿足規(guī)定；足規(guī)定；驗算罕遇地驗算罕遇地震作用下隔震作用下隔震層位移是震層位移是否滿足規(guī)定否滿足規(guī)定按罕遇地震作按罕遇地震作用下隔震體系用下隔震體系分析結(jié)果，驗分析結(jié)果，驗算隔震層以下算隔震層以下結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu); ;地基基礎(chǔ)抗震地基基礎(chǔ)抗震驗算仍按原

15、設(shè)驗算仍按原設(shè)防烈度考慮防烈度考慮滿足隔震構(gòu)造要求滿足隔震構(gòu)造要求分步設(shè)計分步設(shè)計 分步設(shè)計方法分步設(shè)計方法隔震層上部結(jié)構(gòu)、隔震層、基礎(chǔ)和下上部結(jié)構(gòu)、隔震層、基礎(chǔ)和下部結(jié)構(gòu)部結(jié)構(gòu)分別進行設(shè)計、驗算分別進行設(shè)計、驗算。上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)與基下部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)礎(chǔ)（）橡膠受拉后內(nèi)部有損傷，降低了支座的彈性性能；）橡膠受拉后內(nèi)部有損傷，降低了支座的彈性性能；（）支座出現(xiàn)拉應(yīng)力，意味著上部結(jié)構(gòu)存在傾覆危險；）支座出現(xiàn)拉應(yīng)力，意味著上部結(jié)構(gòu)存在傾覆危險；（）支座在拉伸應(yīng)力下滯回特性的實物試驗尚不充分。）支座在拉伸應(yīng)力下滯回特性的實物試驗尚不充分。2 2 隔震支座一般不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，主要考慮：隔震支座一

16、般不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，主要考慮：1.1.隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件：罕遇罕遇地震下地震下隔震支座底部的隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩豎向力、水平力和力矩進行進行承承載力載力驗算；驗算；2.2.隔震層隔震層以下的結(jié)構(gòu)以下的結(jié)構(gòu)（包括地下室和隔震塔樓（包括地下室和隔震塔樓下的底盤）下的底盤）中直接支承中直接支承隔震層以上結(jié)構(gòu)的相關(guān)隔震層以上結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件：構(gòu)件：嵌固剛度比和設(shè)防地震的抗震承載力嵌固剛度比和設(shè)防地震的抗震承載力要要求，求，罕遇地震下抗剪罕遇地震下抗剪承載力驗算；地面以上隔承載力驗算；地面以上隔震層以下震層以下罕遇罕遇地震地震下層間位移限值下層間位移限值滿足

17、要求滿足要求 1/100 1/200 1/2501/100 1/200 1/25020012001版：隔震層以下結(jié)構(gòu)（包括地下室）的地震版：隔震層以下結(jié)構(gòu)（包括地下室）的地震作用和抗震驗算，應(yīng)采用罕遇地震下隔震支座底作用和抗震驗算，應(yīng)采用罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進行計算。部的豎向力、水平力和力矩進行計算。2） 基礎(chǔ)的驗算和處理原則隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗算和地隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗算和地基處理仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度基處理仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進行，甲、乙類建筑的抗液化措施進行，甲、乙類建筑的抗液化措施應(yīng)按提高一個液化等級確定，直至應(yīng)按提高一個液化等級確定，直至全部消除

18、液化沉陷。全部消除液化沉陷。防火措施 耐火包覆 耐火被覆材 （ 酸板） 熱膨張耐火材 （ ） 上部鉄筋 柱 下部鉄筋 柱 積層 耐火包覆材料耐火包覆材料（硅酸鈣板）（硅酸鈣板）上部鋼筋混凝土柱上部鋼筋混凝土柱疊層橡膠疊層橡膠下部鋼筋混凝土柱下部鋼筋混凝土柱熱膨脹耐火材料熱膨脹耐火材料（FiblockFiblock）縫隙縫隙施工完成電梯配置原則說明 立面原則隔震層往下倒吊，可采用RC或鋼構(gòu)方式配置，并于電梯基坑下方配置滑動支撐倒吊電梯原則上不宜超過3個樓層。若超過3個樓層則需配置可撓式電梯，但成本相對提高甚多。隔震設(shè)計隔震設(shè)計Q&A機坑隔震層4F3F-IP免震層 FL2F1F倒吊式電梯倒

19、吊式電梯滑動支承滑動支承1FISOF2F中間層隔震 隔震支座的耐火保護中中間層間層隔震隔震（停停車場車場）的耐火保的耐火保護護材料材料隔震建筑物 告示牌地地鐵鐵入口相入口相鄰鄰的隔震建筑告示的隔震建筑告示 隔震醫(yī)院的告示牌隔震醫(yī)院的告示牌示示主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容一、隔震原理一、隔震原理二、隔震支座、隔震層二、隔震支座、隔震層三、地震反應(yīng)觀測三、地震反應(yīng)觀測四、隔震設(shè)計方法四、隔震設(shè)計方法五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析五、工程應(yīng)用（超高層）和經(jīng)濟性分析 摩擦滑移體系 摩擦材料耐久性、可靠性、施工難度大、震后復位問題 橡膠隔震支座體系 研究應(yīng)用發(fā)展迅速，支座國產(chǎn)化，技術(shù)成套，逐漸成為應(yīng)用主流

20、 小規(guī)模試點 1993-1994 擴大試點 1995-1996 推廣應(yīng)用 1997-2000 穩(wěn)步發(fā)展 2001-2007 加速發(fā)展 2008至今1994年以前 1995199619971998199920002001-0605101520253035404550556065建造年份 建筑面積/萬平方米 框架 磚混 總和1997年前6.25%2001-0618.13%19978.73%199818.63%199924.75%200023.51%7度區(qū)22.7%8度區(qū)56.33%9度區(qū)20.28%6度區(qū)0.69% 國家標準國家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB500111)第第12章章“隔

21、震與消能隔震與消能” 2001年年 2010年年設(shè)計技術(shù)標準化設(shè)計技術(shù)標準化 建工行業(yè)標準建工行業(yè)標準隔震建筑施工與驗收規(guī)范隔震建筑施工與驗收規(guī)范1)第第12章章2011年年9月啟動月啟動 2012年完成年完成施工驗收技術(shù)標準化施工驗收技術(shù)標準化行業(yè)標準行業(yè)標準建筑隔震橡膠支座建筑隔震橡膠支座 JG118-2000 2000年年產(chǎn)品標準化產(chǎn)品標準化建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖 （03SG610-1） 2003技 術(shù) 審 定 人主編單位技術(shù)負責人主 編 單 位 負責人設(shè) 計 負 責 人 研 建 建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖 國 研 計 學 科 筑 國 中 ： 建 筑 建 ： 國 中 月年 設(shè) 準 標 人 華 ：中 和 共 民 目 錄 院 究 日 所 究 部 設(shè) 03SG610-1檢測檢驗技術(shù)標準化檢測檢驗技術(shù)標準化北京通惠家園地鐵大平臺隔震北京通惠家園地鐵大平臺隔震隔震支座隔震支座層間隔震層間隔震 1111層，地下層，地下3 3層層 框剪