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1969年,现代第一座隔震建筑出现在南斯拉夫,建筑 结构为3层钢筋混凝土结构,隔震装置采用天然橡胶支座。
1970年左右,法国在马赛兰蒙斯克镇建造了一幢3 层教学楼,首次采用了叠层钢板橡胶支座隔震。
近 代 隔 震 技 术 的 发 展
1981年竣工的新西兰惠灵顿威廉克雷顿(William Clayton) 大楼是世界上第一座使用铅芯橡胶支座的结构。
建筑 物的 抗震 对策
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隔震是一种革新的抗震方法,它旨在解除结构 与地面运动的耦联关系,通过增加结构的柔性
与提供附加阻尼来减小输入到结构中的地震 作用。结构隔震体系是指在结构物底部或某 层间设置隔震装置而形成的结构体系。它包 括上部结构,隔震层和下部结构三部分。典型 的隔震体系如图所示,图中隔震层设置在结 构的首层柱顶。
1984年,美国加州福希尔司律师事务中心落成,这足美国第座一 隔震建筑,也是世界上首次使用高阻尼橡胶支座隔震的建筑物。
1984年,美国盐湖市政大厦采用铅芯橡胶支座隔震技术加固, 是世界上第一次用基础隔震方法对建筑物进行抗震加固
2003年落成的日本大阪楠叶塔楼城最高部分达到136.8 m, 是目前在建的应用基础隔震技术的最高建筑物。
隔震装置示意图 铅芯橡胶隔震支座剖面
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滑移隔震技术的优势
现有的抗震技术依靠建筑物的刚度与强度直接对抗地震时产生的巨大 能量；而滑移隔震则采用了“以柔克刚”的方法，隔震效果明显。 采用滑移隔震技术后，地震超烈度变化对建筑物的影响很小，这 就非常可靠地解决了地震超烈度问题。提高了建筑的抗震水准， 解决了超烈度问题。 采用滑移隔震技术后，在地震作用下建筑物的加速度变小，变 形相应减小对处理建筑物受冲撞最厉害的底层部位和薄弱层部 位十分有利。
上部结构隔震
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上部结构隔 震
首层隔震
隔震层设置在一层顶。 如结构首层为车库或设 备层时,可采用首层隔震。
塔顶隔震
隔震层设置在建筑的顶 部,在既有建筑物抗震加 固时在顶部增加1层或2 层,可在增加房屋使用面 积的同时提高结构的安 全性。
中间层隔震
对超高层结构，通常采用 中间层隔震的形式。中间 层隔震主要不是针对隔震 层上部构造，而是为了降 低由上部构造传递到下部 构造的惯性力。
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远震
震中距大于1000千米 的地震称为远震。 震中距在100千米至1000
根据震中距的不同
近震 千米内的地震称为近震。 地方 震 震中距在100千米 内的地震称为地方震。
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地震时，在地球内部 出现的弹性波叫作地震波。 地震波分为纵波和横波。 纵波引起地面上下颠 簸振动。 横波引起地面的水平 晃动。 横波是地震时造成建 筑物破坏的主要原因。
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建筑抗震新技术
姓名：于茂辉
学号： 专业：
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地震的基本知识
隔震技术
消能减震技术
一、地震的基本知识
地球内部由表及 里可分为: 地壳、地幔、地 核三个圈层。
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地震：指因地球内部缓慢积累的能量突然 释放而引起的地球表层的振动。
地震产生的过程
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1.构造地震
由地下深处岩层错动、破裂所造成。 构造地震约占世界地震总数的90%以上。 由火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起。 由地下岩洞、矿井塌陷而引起。 由水库蓄水、油田注水等引发产生。
滑 移 隔 震 技 术 的 优 势
采用滑移隔震技术后，建筑物基本处于弹性阶段，有效地减少。
避开建筑物自振周期和地地震波的频带与建筑物自振 频率，不产生共振
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滑移隔震技术在工程抗震研究中的应用
滑移隔震技术的基本原理滑移隔震技术是指在建筑物的基础或层间等部位 设置低摩擦的滑移件和限位器等,通过相对滑移运动和摩擦耗能而有效限制地 震能量向上部传递和向下部反馈的一种隔震技术。滑移隔震包括基础隔震和层 间隔震。在建筑物与地基之间设置一个低摩擦系数的滑移隔震层，当地震产生 的惯性力达到一定值时，结构与地基脱开，把地震力切断，起到隔震的作用， 其工作原理如图a所示。滑移隔震层由滑移件，限位器，复位与试推组成，其 构造模型如图b所示。
地震震级：是衡量地震大小的一种度量。每一次地震只 有一个震级。震级越高，释放的能量也越多。 地震烈度：是指地面及房屋等建筑物受到地震破坏的程度。对同一个地 震，不同的地区，烈度大小是不一样的。距离震源近，破坏就大，烈度 就高；距离震源远，破坏就小，烈度就低。 震源——地球内部岩层破裂引起振动的地方称为震源。它 是有一定大小的区域，又称震源区或震源体。 震源深度——震源到地面的垂直距离称为震源深度。 震中——震源在地面上的投影。 震中距——地面上任何一点到震中的直线距离称为震中距。
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隔震设计
隔震层设置位置主要有： （1）地基隔震 （2）人工场地隔震：采用该设计方法可以降低基础上结构的层间变形和加速度。
地基隔震
人工场地隔震
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（3）基础隔震：所谓基础隔震是在上部结构与基础之间安装橡胶弹性垫或 者摩擦滑动承重座等隔震系统,将基础和上部结构隔离开来,以减小水平地面 运动向上部结构的传递,从而达到减小上部结构振动的目的。可分为周期延 长、能量吸收和绝缘等方法。
塔顶隔震 首层隔震 层间隔震
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组合 隔震
橡胶支 座隔震
包括钢板叠 层橡胶支座、 石墨橡胶支 座、铅芯橡 胶支座。普 通叠层橡胶 支座内阻尼 较小，常需 配合阻尼器 一起使用。
基础隔震体系的主要类型
滑动凹 面隔震 “局部 浮力”的 抗震系统
滚子 隔震
滑动支 座隔震
摇摆支 座隔震
包括滚轴 隔震、滚 珠隔震。
隔震体系模型示意
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古代 隔震技术的应用
故宫博物院的主要建筑下面都有一层柔软的糯米加石灰的柔性减 震支座层，有效地阻止地震动的传递，使故宫免受震害。西安大雁 塔,日本的法隆寺五重塔和镰仓大佛等,这些早期的隔震建筑多是采用 滚木或滑石片作为隔震元件,历经多次地震仍保存完好。
西安大雁塔
镰仓大佛
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碳纤维层补强
钢板层补强
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组合隔震系统的工程应用
近年来,隔震技术以层间隔震、高位隔震等方式在高层建筑中得到应用。组合 隔震系统具有良好的隔震效果,隔震层的变形复位能力较强。上海国际赛车场的 巨型屋盖系统重约1万吨,支承在4个混凝土巨型柱上,如图所示。若采用传统的 固定铰支座,则在正常使用条件下产生的温度应力将导致混凝土柱严重开裂,结 构耐久性和安全性受到影响。为解决温度应力和大震作用下的结构安全问题,采 用了组合隔震系统,用具有滑动功能的盆式支座承受竖向压力,用橡胶支座进行 复位和消能减震,以确保正常使用和大震作用下结构安全。组合隔震系统的布置 和安装见图,计算表明:在7度基本烈度和罕遇地震作用下,巨型屋盖系统加速度反 应的减震效果分别为76%和82%。
关东大地震后，1924年，日本首次在世界上规定了建筑 结构抗震设计，必须要考虑“水平设计震度”。
20世纪60年代，东京大学教授、结构抗震专家武藤清利 用计算机分析地震观测数据，提出了利用建筑结构的柔 韧性吸收地震力、以“振动论”为依据的动态设计方法， 即所谓的“柔性抗震结构”理论，并以此理论成功设计了 日本第一座超高层建筑“霞关大楼”。
根 据 成 因 的 不 同
2.火山地震 3. 塌陷地震 4. 诱发地震
5. 诱发地震
地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的。
复旦大学Biblioteka 浅源地震震源深度小于70千米的称为 浅源地震。全世界85％以上 的地震都是浅源地震。 震源深度为70至300千米的 称为中源地震。
根据震源深
中源地震
度的不同
深源地震
震源深度在300千米以上的 称为深源地震。
在上部结 构与基础 之间设置 可以滑动 的滑板。
在传统抗震构 造基础上借助 于水的浮力支 撑整个建筑物。 由日本提 局部浮力系统 出的一种 在上层结构与 摇摆支座 地基之间设置 隔震方案。 贮水槽，水的 浮力承担建筑 物大约一半重 量。
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常用的橡胶隔震装置有以下两种: l)橡胶垫块:一般为圆柱形，由橡胶经过硫化与钢板多层相叠组成.这样制 成的橡胶垫块具有较大的竖向刚度和较小的水平刚度，从而一方面有效地支 承上部结构，另一方面又能吸收耗散地震能量. 2)灌铅橡胶垫块:即将铅注人到橡胶垫块中心，与橡胶垫块一体化.灌铅橡 胶垫块的滞回曲线具有稳定的形式和大的封闭面积，通过适当选择铅芯的尺 寸，可以取得显著的耗能减震效果。隔震支座由钢板与橡胶分层叠合经高温 硫化粘结而成,并通过上下联结板与结构相连,装置正中央为铅芯,保证隔震结构 体系在风荷载作用下的稳定性,并在大震下提供必要的附加阻尼比。
(a) 滑移隔震技术原理
(b) 滑移隔震层的构造模型
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结构抗震加固 为提高建筑物的耐震能力，可以对结构进行加固。现有的加固技术主要是增 强结构各构件的承载力和变形能力来抵御地震作用，吸收地震能量。如下为在建 筑物两个方向增设钢框架。
钢框架的支撑方式
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增加建筑物延性的加固方法，主要通过CFS材料或钢板条包裹框 架柱，增加框架柱在竖向力作用卜的轴向约束，从而提高其延性。
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二、建筑隔震技术
“抗”是当前 建筑结构设计 中普遍采用的 一种抗震方法， 即通过加强结 标 构本身的承载 题 力及延性来抵 “抗” “抗” 御地震，这就 需要加大结构 构件的截面尺 寸及材料消耗， 相应地提高了 工程造价 “减”则是通过 各种技术措施来 减弱地震对结构 的作用，可以避 免因要加强结构 抗力而引起的材 料用量和用工量 的增加，以及结 “减” 构总造价的提高; 也能大大减轻在 大震作用下结构 本身的损坏，不 但能达到小震不 坏，甚至还能够 争取达到大震基 本不坏.
基础隔震体系模型图
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3)上部结构隔震 上部结构的隔震方法分为能量吸收和附加振动体两种形式。能量吸收型 是在建筑物的任意层设置弹塑性阻尼器、粘性体阻尼器、油阻尼器或摩 擦阻尼器等各种阻尼器以吸收地震能量。附加振动体型式则是在建筑物 的任意层上加设振动体,构成新的振动体系,将振动由结构物本身向附加振 动体转移。