文档介绍：福州大学土木建筑工程学院
结构隔震体系减震机理
祁皑
2004年8月15日
单质点结构体系动力分析模型
振动方程
令
代入上式得
设输入的地震波为简谐波
,代入上式,整理
可以得到:
:质点的地震加速度反应与地面地震加速度之比
令其等于
,画
与频率比
的关系曲线
如下图:
Ra
Ra与频率比的关系曲线
0

1

2

3

4

5
0
2
4
6
8
10
12
从图中可以看出,图中8条曲线有一个交点,对应的点是(Ra=1, ω/ωn=)。
(1)当ω/ωn>,Ra<1。阻尼比对结构的加速度反应影响比较小, 同时ω/ωn越大, Ra越小。
(2)当ω/ωn<,Ra>1。阻尼比对结构的加速度反应影响比较大,结构的地震加速度反应被放大。一般的建筑结构处于这个范围内。
(3)当ω/,Ra>>1。结构与场地共振。地震反应可达到很大值,将导致结构的严重破坏或倒塌。
从以上分析,可以得到为了避开结构与场地共振,可以用增大ω/ωn 办法。又对于未发生的地震ω是无法确定的。因此只能通过减小ωn 来提高ω/ωn 的值。
又因为
要较小减小ωn ,只有较小刚度K或增大质量m,一般结构质量不会有很多的变化。因此只能通过减小刚度K,来减小ωn 。
要减小刚度K,可以在建筑物的底部加一层水平刚度小,竖向承载力高的叠层橡胶支座。这就是所谓“基础隔震”,如下图:
传统抗震结构
基础隔震结构
叠层橡胶支座
①叠层钢板橡胶:它是由一层钢板一层橡胶经过特殊工艺交替叠合而成。它具有较高的竖向承载能力和较小的水平刚度;
②铅芯:提供较高的阻尼;
③橡胶保护层:用来防止内部钢板的腐蚀。
铅芯
保护层
叠层钢
板橡胶
叠层橡胶支座的典型构造,主要包括三个部分:
常用夹层橡胶隔震垫:
①天然橡胶支座(NRB):这种支座柔度大、阻尼小,实际应用时要和单独的耗能装置(铅、钢或粘弹性阻尼器)组合在一起用。
②铅芯橡胶支座(LRB):这种支座是将铅棒插入天然橡胶支座中,使支座具有滞回阻尼特性;
③高阻尼橡胶支座(HDRB):这种支座采用高阻尼橡胶制成,具有良好的耗能能力