分析时：
耗能减震结构的总刚度应为结构刚度和耗能部件有效 刚度的总和；
耗能减震结构的总阻尼比应为结构阻尼比和耗能部件 附加给结构的有效阻尼比的总和；
耗能部件有效刚度和有效阻尼比，应通过试验确定。
调 频 质 量 阻 尼 装 置 （ Tuned Mass Dampers, 简 称 TMD） —由质量、弹性元件和阻尼器构成的振动系统， 将其安装在结构上，结构振动时引起该系统的共振，由 此产生的惯性力反作用于结构，起到减小结构振动反应 的作用。
为了保证隔震层能够整体协调工作，隔震层顶部 应设置平面内刚度足够大的梁板体系。
隔震支座附近的梁柱受力状态复杂，地震时还会 受冲切，因此，应考虑冲切和局部承压，应加密箍筋 并根据需要配置网状钢筋。
6.3 耗能减震结构设计
结构耗能减震原理与耗能减震结构特点
结构耗能减震
在结构物某些部位（如支撑、剪力墙、节点、连接缝或 连接件、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间等）设置 耗能（阻尼）装置（或元件），通过耗能（阻尼）装置 产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）弹塑（或粘弹）性滞 回变形耗能来耗散或吸收地震输人结构中的能量， 以减小主体结构地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌， 达到减震控震的目的。
主动控制系统由传感器、运算器和施力作动器三部 分组成。主动控制是将现代控制理论和自动控制技术应 用于结构抗震的高新技术。
(3)半自动控制---不需要外部能源输入直接提供控制力，控 制过程依赖于结构反应信息或外界干扰信息的控制方法。
(4)混合控制---不同控制方式相结合的控制方法。
隔震系统回顾
基础隔震的概念早在19世纪已有人提过，广义的隔震方 案则更是源渊流长，如北京故宫就设有糯米加石灰的柔性 减震支座层；现代的基础隔震理论和实践开始于上世纪70 年代。
在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层， 阻止地震能量向上传递。
隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所构成，它具有 竖向刚度大、水平刚度小，能提供较大阻尼的特点。
结构隔震的原理 基础隔震的原理就是通过设置隔震装置系统形成
隔震层，延长结构的周期，适当增加结构的阻尼，使结 构的加速度反应大大减少，同时使结构的位移集中于隔 震层，上部结构像刚体一样，自身相对位移很小，结构 基本上处于弹性工作状态，从而建筑物不产生破坏或倒 塌。
耗能减震结构具有减震机理明确，减震效果显著， 安全可靠，经济合理，技术先进，适用范围广等特点。
( a ）地震输入； ( b ）传统抗震结构； ( c ）消能减震结构
耗能减震装置的类型
➢ 根据耗能机制的不同分：摩擦耗能器、钢弹塑性耗能 器、铅挤压阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器等；
➢ 根据耗能器耗能的依赖性分：速度相关型（如粘弹性 阻尼器和粘滞阻尼器）和位移相关型（如摩擦耗能器、 钢弹塑性耗能器和铅挤压阻尼器）等。
南加州大学医院（隔震结构） 橄榄景医院（抗震结构）
南加州大学医院地下一层，地上7层，建筑面积：33000 平方米；占地：4100平米；最高高度：36。0m；铅芯多 层橡胶隔震器68个，多层橡胶隔震器81个。
南加州大学医院在这次地震及其后的余震中，6-8英尺高的花瓶 等没有一个掉下来，建筑物内的各种机器等均未损坏，医院功 能得到维持，成为防灾中心，起到十分重要的作用。
设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求， 进行技术、经济可行性综合比较分析后确定。 隔震层的设置
隔震层宜设置在结构第一层以下的部位。当隔震 层位于第一层及以上时，结构体系的特点与普通隔震 结构可能有较大差异，隔震层以下的结构设计计算也 更复杂，需作专门研究。 上部结构的地震作用和抗震措施
➢ 耗能减震结构：装有耗能（阻尼）装置的结构。
在传统的抗震结构中，主要依靠结构体系的滞回耗能 消耗输人结构的地震能量，但因结构构件在利用其自身 弹塑性变形消耗地震能量的同时，构件本身将遭到损伤 甚至破坏，某一结构构件耗能越多，则其破坏越严重。
在耗能减震结构体系中，耗能（阻尼）装置或元件在 主体结构进人非弹性状态前率先进人耗能工作状态，充 分发挥耗能作用，耗散大量输入结构体系的地震能量， 则结构本身需消耗的能量很少，这意味着结构反应将大 大减小，从而有效地保护了主体结构，使其不再受到损 伤或破坏。
Ws ——设置消能部件的结构在预期位移下的总应变能 ➢ 当耗能器的阻尼系数和有效刚度与结构振动周期有关时，
可取相应于耗能减震结构基本自振周期的值。
➢ 当采用非线性时程分析法时，耗能器附加给结构的有效 阻尼比和有效刚度宜根据耗能器的恢复力模型确定。
耗能减震结构体系的抗震计算分析
耗能减震结构体系的抗震计算分析，一般情况下， 宜采用静力非线性分析或非线性时程分析方法。当耗能 减震体系的主要结构构件基本处于弹性工作阶段时，可 采取线性分析方法作简化估算，并根据结构的变形特征 和高度等，分别采用底部剪力法、振型分解反应谱法和 时程分析法。
TMD是一个小的振动系统，由质量、弹 簧和阻尼器组成。它是Frahmn在1909 年发明的。它主要被用于机械工业系统 中。由于土木工程中抗风抗的需要，现 被用于抗震抗风结构之中。这种机构主 要依赖它与结构作相对运动，凭惯性对 结构产生作用力来抵消干扰力，以达到 减振的作用。其工作原理如图6-7所示。
隔震结构的特点
提高了地震时结构的安全性； 上部结构设计更加灵活，抗震措施简单明了； 防止内部物品的振动、移动、翻倒，减少了次生灾害； 防止非结构构件的损坏； 抑制了振动时的不舒适感，提高了安全感和居住性； 可以保持机械、仪表、器具的功能；
震后无需修复，具有明显的社会和经济效益； 经合理设计，可以降低工程造价。
隔震系统的组成
隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风 反应控制装置等部分组成。
➢ 隔震器
主要作用：一方面在竖向支撑建筑物的重量，另一方面 在水平方向具有弹性，能提供一定的水平刚度，延长建 筑物的基本周期，以避开地震动的卓越周期，降低建筑 物的地震反应，能提供较大的变形能力和自复位能力。
常用的隔震器有叠层橡胶支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑 移支座等。
常用的阻尼器有弹塑性阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻 尼器、摩擦阻尼器等。
➢ 地基微震动与风反应控制装置
主要作用：增加隔震系统的初期刚度，使建筑物在风荷 载或轻微地震作用下保持稳定。
常用的隔震系统主要有叠层橡胶支座隔震系统、摩擦滑 移加阻尼器隔震系统、摩擦滑移摆隔震系统等。
隔震结构的设计要求
隔震结构方案的选择 隔震建筑方案的采用，应根据建筑抗震设防类别、
中村太郎的隔震结构 右图是中村太郎于1927年提出
的隔震结构方案。在这种隔震系统 中已使用阻尼泵来耗散地震动的能 量，并且在该建筑地下层柱的上下 端采用铰接构造，建筑物可以水平 自由移动。
6.２ 隔震结构设计
结构隔震的原理与隔震结构的特点
结构隔震的概念与原理 结构隔震的概念
房屋基础隔震：在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装 置（或系统）形成隔震层，把房屋结构与基础隔离开来， 利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能 量向上部结构传输，以减少建筑物的地震反应，实现地震 时建筑物只发生轻微运动和变形，从而使建筑物在地震作 用下不损坏或倒塌。
耗能部件的性能要求
➢ 耗能器应具有足够的吸收和耗散地震能量的能力和恰当 的阻尼；耗能部件附加给结构的有效阻尼比宜大于 10 % ，超过 20％时宜按 20％计算。
➢ 耗能部件应具有足够的初始刚度，并满足有关要求。
➢ 耗能器应具有优良的耐久性能，能长期保持其初始性能；
➢ 耗能器构美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震，震 级M=6.7，直下型地震，死亡56人，伤7300人，损失很大。
震中附近有两座医院，一座为隔震结构，另一座为传 统抗震结构。
南加州大学医院(The University of Southern California Teaching Hospital)是橡胶支座隔震系统，这栋八层医院基 础加速度为 0.49g，而顶层加速度只有0.21g, 加速度折减系 数 为 1.8 。 而 传 统 抗 震 结 构 橄 榄 景 医 院 (The Olive View Hospital)的底层加速度为 0.82g，而顶层加速度为2.31g, 加 速度放大系数为2.8，由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。
一九九四年九月十六日，台湾海峡发生了7.3级地震， 震源距离汕头市约200公里，汕头市烈度为6度，各类房 屋摇晃厉害，居民惊惶失措，水桶里的水溅出了1/3左 右……而陵海路隔震楼上的人并没有感到晃动，听到毗 邻楼房和邻街喧闹声后下楼才知道发生了地震。
➢ 阻尼器
主要作用：吸收或耗散地震能量，抑制结构产生大的位 移反应，同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。
广州猎德大桥的阻尼器
同济大学土木大楼防屈曲耗能阻尼偏心支撑
耗能减震结构的设计要求
➢ 耗能部件的设置 耗能减震结构应根据罕遇地震作用下的预期结构
位移控制要求，设置适当的耗能部件，耗能部件可由 耗能器及斜支撑、填充墙、梁或节点等组成。
耗能减震结构中的耗能部件应沿结构的两个主轴 方向分别设置，耗能部件宜设置在层间变形较大的位 置，其数量和分布应通过综合分析合理确定。
TMD参数取值与结构形式和地震波有关。TMD的频率
取值，取
隔震结构的抗震计算
隔震结构的抗震计算可采用底部剪力法和时程分析法。
隔震结构的构造措施
隔震层的构造要求 隔震层应由隔震支座、阻尼器和为地基微震动与风荷
载提供初刚度的部件组成。阻尼器可与隔震支座为一体， 亦可单独设计。必要时，宜设置防风锁定装置。隔震支座 和阻尼器的连接构造，应符合有关要求。
隔震层顶部梁板体系的构造要求
橄榄景医院在1971年圣 费尔南多地震中受到较大 损害，10年后重建，并增 加了抗震强度。
橄榄景医院（抗震结构）
在此次地震中，剪力墙产生剪切裂缝，设备机器、 医疗机械及家具等翻倒，病历等资料掉下、散乱。而 且水管破裂，各层浸水，建筑物不能使用，完全丧失 了医院的功能。