結構隔震的案例
【JY】結構概念設計之（隔震概念設計）
直至現(xiàn)在他們的成果也影響這后輩對減隔震技術的發(fā)展與探究。
全國第一棟隔震建筑（汕頭凌海居民樓）
“世界建筑隔震技術發(fā)展的第三個里程碑”
三、《隔震標準》與《抗規(guī)》做法差異和提升
1、基本設計目標的不同
《隔標》明確了隔震建筑的基本設防目標，可以概括為：“
中震不壞、大震可修、巨震不倒
”，而《抗規(guī)》的基本設計目標為：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。因此在設防目標提高了一個等級。從而也決定了按照新隔標進行隔震結構設計不再是小震設計，而是中震設計。
2、設計方法的不同
在《抗規(guī)》中對于隔震結構設計方法采用的是
水平減震系數(shù)法
，即分步設計法，將隔震層上下結構進行分開設計，采用該方法進行隔震結構設計時，需要根據(jù)設置隔震層以后的隔震模型人為生成一個假定的非隔震模型，并以該非隔震模型為基礎進行設計。
但隔震結構分步設計法中，按照降度的思想將隔震結構轉換為傳統(tǒng)抗震結構進行受力分析，其與隔震結構實際受力結果有較大的差別
，這種差別導致隔震結構的破壞模式與設計者預期的破壞模式不一致，進而導致結構存在安全隱患，而且也不利于結構設計經濟性原則。
《隔標》不再采用分步設計法，而是將上部結構與隔震層作為一個整體進行中震設計，更能體現(xiàn)隔震結構真實的地震響應和受力狀態(tài)。因此對于《隔標》，不再通過隔震層上部按照小震，控制結構小震下層間位移角，而是
對上部結構直接按照中震設計，控制結構中震下的層間位移角。
3、分析方法差異
《隔標》中隔震結構分析方法在原來的基礎上，增加了復振型分解反應譜方法。
展開 土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析
(a) 結構一階振型
(b) 結構二階振型
(c) 結構三階振型
(d) 結構四階振型
(e) 結構五階振型
(f) 結構六階振型
圖5-1結構前六階振型圖
5.2隔震支座滯回曲線
輸入十條人工波地震波進行時程分析，在人工波作用下結構的隔震支座滯回曲線如下圖5-2所示。
圖5-2隔震支座滯回曲線
5.3層間位移
在十條不同人工波作用下，上部結構最薄弱的地方是10號樓層，且最大頂點位移為0.28m。
圖5-3上部結構層間位移
6 結論
本文基于有限元軟件Abaqus，建立了考慮土—樁相互作用的隔震結構安全性有限元技術體系。建立土-樁-隔震結構耦合的動力彈塑性分析模型，通過施加了El波與多條人工波，研究了隔震結構在考慮土—樁相互作用下的彈塑性時程響應。
結果表明：該方法可用于考慮土—樁—隔震結構的地震安全性水平及結構層面水平的分析。基于Abaqus為總結考慮土—樁—隔震結構的地震安全性評價流程做一個鋪墊分析方法，對后續(xù)重要隔震建筑在考慮土-結構動力相互作用下的安全性評價研究給出方法。
仿真計算采用的設備基本情況：
CPU：Inetl(R)Core(TM)i9-10980XECPU@3.00Hz 3.00Ghz (36核)
內存(RAM)：128GB
總計算耗時約：50h~80h
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土-樁-隔震結構 多尺度耦合動力響應分析.pptx
展開 基于反應譜的隔震結構分析方法探索
一、減震系數(shù)法——值得商榷
二、基于反應譜的隔震結構分析方法——CCQC+迭代
三、隔震結構輔助分析軟件——PMSAP_Isolator
四、軟件適用性測試——框架結構、剪力墻結構
五、相關問題探討——隔震、非線性分析
▉
減震系數(shù)法——中震的減震系數(shù)偏小， 不適合小震
減震系數(shù)：中震比小震偏小約30%，因而中震下的減震系數(shù)對小震是不安全的，不能適用于小震，小震下的減震系數(shù)應單獨計算。
減震系數(shù)法——采用假定的支座變形，誤差明顯
支座變形：對應特定的剛度，從而對應不同的結構周期。中震誤差約7.4%，大震誤差約1.6%。
▉ 減震系數(shù)法——罕遇地震下非隔震模型的局限性
上部樓層：
非隔震>隔震；
下部樓層（X≤4F； Y≤5F ）：
非隔震<隔震。
展開 基于Abaqus的建筑結構隔震分析 附ABAQUS建筑結構分析應用下載
簡介
中國是一個地震多發(fā)國家，在建筑結構的全生命周期中，地震作用是可能引起結構嚴重破壞的最主要原因。在設計過程中，通過選擇合理的結構體系，保證結構具備足夠的強度和剛度，從而使結構抗震性能滿足要求。規(guī)范中有眾多的具體條文來實現(xiàn)這一目標，比如：控制框架與剪力墻的剪力分擔比例和傾覆力矩分擔比例，從而實現(xiàn)框架剪力墻結構和框架核心筒結構的二道防線；控制混凝土構件的軸壓比，保證混凝土結構的延性；采用合理的配筋方案，保證墻柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點等原則；以及通過剪重比控制結構的整體剛度等[1]。
除了規(guī)范中上述傳統(tǒng)設計方法，還可以通過增加阻尼構件或者耗能構件，提高結構的耗能能力，減小對主要承重構件的地震能量輸入。這種方法幾乎可以適用于所有結構，因此在高層設計中被廣泛采用。
另一方面，采用隔震方法減小地震能量的輸入，則可以降低結構整體在地震作用下的破壞，但由于隔震通常不適用于高層結構[2]，在一般多層中采用又會大幅提高成本，且相關規(guī)范不夠完善，因此在國內應用不多。
隔震結構的設計中，規(guī)范要求隔震結構相對于非隔震結構的底部剪力減小50%，則可以將結構的設防烈度降低一度進行常規(guī)設計[3]。因此，隔震設計的關鍵是增加隔震支座后結構的底部剪力。
本文采用Abaqus，通過時程分析的方法，對上述隔震結構的常規(guī)設計方法進行研究。
展開 
【02】建筑結構隔震層隔震支座布置原則
原文
01建筑隔震設計標準GB/T 51408-2021
隔震層宜設置在結構的底部或中下部，其隔震支座應設置在受力較大的部位 ，隔震支座的規(guī)格、數(shù)量和分布應根據(jù)豎向承載力、側向剛度和阻尼的要求由計算確定；
隔震支座底面宜布置在相同標高位置上；當隔震層的隔震裝置處于不同標高時，應采取有效措施保證隔震裝置共同工作且罕遇地震作用下，相鄰隔震層的層間位移角不應大于 1/1000；
隔震支座的平面布置宜與上部結構和下部結構中豎向受力構件的平面位置相對應，不能相對應時，應采取可靠的結構轉換措施；
隔震層剛度中心與質量中心宜重合 ，設防烈度地震作用下的偏心率不宜大于 3%；
同一支承處采用多個隔震支座時 ，隔震支座之間的凈距應能滿足安裝和更換所需的空間尺寸。
02建筑隔震構造詳圖滇20G9-1
隔震支座位置與隔震層上下結構中豎向受力構件相對應，間距不宜過大，其規(guī)格、數(shù)量和分布應根據(jù)結構抗震設計的具體需要通過計算確定；
隔震支座上下支墩宜與支座對中設置，并應考慮檢修及更換的操作空間及荷載要求，支墩間宜居中布置拉梁；
同一結構單元內隔震支座底面應布置在相同標高，當確需布置在不同標高時，須充分考慮其不利影響；
同一結構單元可選用不同規(guī)格的隔震支座，充分發(fā)揮隔震支座各自的承載能力和水平變形能力；
同一支承處選用多個隔震支座時，隔震支座之間的凈距應大于安裝和更換時所需的空間尺寸。
03建筑結構隔震構造詳圖03SG610-1
隔震層宜設置在結構第一層以下的部位，其橡膠隔震支座應設置在受力較大的位置，間距不宜過大，其規(guī)格、數(shù)量和分布應根據(jù)豎向承載力、側向剛度和阻尼的要求通過計算確定，隔震層在罕遇地震下應保持穩(wěn)定，不宜出現(xiàn)不可恢復的變形。隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下，不宜出現(xiàn)拉應力。
展開 隔震結構直接分析設計方法初探
剪切變形趨勢與前面的結論基本相同，不同有效直徑的隔震支座協(xié)調作用，只有有效直徑最小的支座基本滿足100%剪切剛度等效，支座有效直徑越大，等效誤差越大。
結論與展望：
本文對隔震結構進行了設防地震作用下的非線性時程分析，主要考察了鉛芯隔震支座的剪切變形情況。可以看出，不同隔震支座以及不同位置的相同隔震支座的變形是有差異的。根據(jù)相同的剪切變形進行等效，會產生一定的誤差，從而影響隔震設計的結果。
《建筑隔震設計標準》（征求意見稿）第4.2.2條及第4.6.4條對隔震支座水平剛度和阻尼的等效都提到了按滯回曲線確定參數(shù)，考慮了不同支座和地震烈度對隔震結構影響的差異，基本去掉了按100%剪切變形下的等效方式（采用底部剪力法除外），無疑提高了隔震設計的準確性。
提高隔震設計準確性最根本的方法是避免采用等效方式，而是采用基于非線性分析的隔震結構直接分析設計法。SAUSG-PI就是基于這個思路開發(fā)的一款隔震結構設計專用軟件，同時提供“抗規(guī)”的“水平向減震系數(shù)法”和“隔標”的“直接分析設計方法”，可基于非線性分析結果，提供隔震結構的內力、配筋和隔震層設計功能。
來源：SAUSAGE非線性
展開 如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
在解決了單元類型之后，我們選擇一種常用的隔震支座，如圖1所示。
圖 1 一種常用的隔震支座
可以看出，隔震支座的設計參數(shù)主要包括：
水平向：屈服前剛度Ku 屈服后剛度Kd 屈服力Qd 阻尼比ζ
豎向：豎向剛度 阻尼比
隔震單元的力學參數(shù)主要包括：
COMBIN40：K1，K2，CH，F(xiàn)SLIDE，GAP
COMBIN14：K，CV
對應關系如下：
K1=Ku-Kd，K2=Kd，CH=2ζ((Ku+Kd)*M)^0.5，F(xiàn)SLIDE=Qd，GAP=0。
GAP取值和使用方法詳見《ANSYS結構分析單元與應用》。
5. 算例
算例選擇一混凝土柱，彈性模量33.5Gpa，密度2500kg/m3，泊松比0.2，尺寸2×2×10m。有限元模型如圖2所示。
圖 2 非隔震結構有限元模型
對非隔震結構進行模態(tài)分析，得到前三階頻率如圖3所示。
圖 3 非隔震結構前三階頻率
前三階振型如圖4所示。
圖 4 非隔震結構前三階振型
6. 隔震設計
選用GZY1100-220型隔震支座，布置在混凝土柱的底部中心位置。
圖 5 三維隔震結構有限元模型
對三維隔震結構進行模態(tài)分析，得到前三階頻率如圖6所示?？梢钥闯觯S隔震結構延長了結構的周期，降低了結構自振頻率，符合隔震的基本原理。
圖 6 三維隔震結構前三階頻率
前三階振型如圖7所示?？梢钥闯觯瑢τ诜?em>隔震結構，結構振動以梁式振動為主，而隔震結構主要表現(xiàn)為水平平動。
圖 7 三維隔震結構前三階振型
7. 設計驗證
采用理論解和數(shù)值解對比驗證隔震設計的正確性。
展開 隔震支座在ANSYS中的批量建模方法 ￥100
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202406/e37b65df4aaedd3ec57c8ff8da5af496.png"></p><p>圖 3 非隔震結構前三階頻率</p><p><br></p><p>6. 隔震設計</p><p>選用25個GZY1100-220型隔震支座，布置在混凝土柱的底部，如圖4所示。批量建模命令流見文件Model Bv1.txt。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202406/102adf51cb856057f5f01c7638c2ccff.png"></p><p>圖 4 三維隔震支座批量建模</p><p>對三維隔震結構進行模態(tài)分析，得到前三階頻率如圖5所示?？梢钥闯?，三維隔震結構延長了結構的周期，降低了結構自振頻率，符合隔震的基本原理。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202406/20468a88725ab22a7337dfe9f67c90df.png"></p><p>圖 5 三維隔震結構前三階頻率</p><p><br></p><p>7. 設計驗證</p><p>采用理論解和數(shù)值解對比驗證隔震設計的正確性。通過對非隔震結構進行模態(tài)分析，得到結構的總重為665000kg。根據(jù)隔震結構基頻計算理論公式，得到三維隔震結構的水平向基頻為3.764 Hz，豎向基頻為 88.145 Hz，這與圖5中得到的ANSYS計算結果基本一致，水平向誤差小于0.5%，豎向誤差小于5 %。驗證了三維隔震有限元模擬的正確性。
展開 【JY】減隔震設計思考：隔震篇
這一點和抗震不一樣，畢竟，隔震結構對于地震烈度越大，隔震效果越突出，只要中震設計滿足《隔標》的要求是一定能達到的！
對于常規(guī)的隔震結構，在計算層面上滿足《隔標》中震設計的條件下，在罕遇地震下應大部分處于無損傷或輕微損傷，能算出較嚴重損傷的一定是存在問題的，工程師需要自我甄別！
因此滿足《隔標》中震設計的常規(guī)隔震結構，在罕遇地震下性能是可以完全保障的。至于極罕遇地震，目前《隔標》未給出常用隔震支座的極罕遇下的力學性能，用雙線性模型來分析極罕遇地震無任何意義，會嚴重高估結構性能，未能達到評估作用，也不能說明建筑在極罕遇地震下的損傷或破壞趨勢。
圖 損傷對比圖
對于常規(guī)隔震結構，除了上部結構的指標外，隔震層關心的應該是：
注意：此處是常規(guī)結構，即高寬比比較小，結構規(guī)整。
隔震層剛度需要適配（就是足夠剛），保證隔震層能協(xié)同工作?。ㄟ@足以保證支座不受拉不提離）
支座面壓的控制和剪力系數(shù)的保證?。ㄟ@點是中震設計來保證大震性能的根本）
產品性能可靠性、穩(wěn)定性的保障?。ò?em>隔震層的非結構構件，如柔性管道之類）
多增設配筋/增大截面在關鍵構件上。（不需要大震彈性/不屈服來包絡，直接提高中震時安全儲備更直接）
構造配套要跟上，使得整個隔震建筑在地震運動時并不受到阻礙，特別是盡可能做好、做大隔震溝！
總而言之，七分構造三分算！
特別注意，若是復雜結構或者非常規(guī)隔震結構，我認為還是需要全面的詳細分析。
展開 1利用opensees模擬基礎隔震結構和慣容器。
2使用matlab代碼進行TMDI,TID等基于慣容器的新阻尼器的仿真和優(yōu)化。
3有成套的SCI論文復現(xiàn)代碼，有需要可私。包答疑。 ￥10
1利用opensees模擬基礎隔震結構和慣容器。
2使用matlab代碼進行TMDI,TID等基于慣容器的新阻尼器的仿真和優(yōu)化。
3有成套的SCI論文復現(xiàn)代碼，有需要可私。包答疑。
【劃重點與簡析】建筑隔震設計標準（GB/T 51408-2021）
當伸縮縫貫穿隔震層頂板及上部結構各層樓板，使上部結構分為多個獨立的隔震結構時，伸縮縫應按相鄰隔震結構的隔離縫考慮。
6.1.2 當建筑高度超過150m時，應進行論證并采取有效的抗傾覆措施。隔震建筑高度指室外地面到主要屋面板頂?shù)母叨取?em>結構高度取隔震支座標高到上部結構屋面板頂?shù)母叨?。（?.1.2條文說明】）
6.2.1-2 新增橡膠隔震支座受拉支座的數(shù)量，同一地震動加速度時程曲線作用下出現(xiàn)拉應力的支座數(shù)量不宜超過支座總數(shù)的30%。
6.3 隔震結構框架結構的底層柱加強、抗震墻底部加強、短肢抗震墻的底部加強等。
6.3.15 豎向不規(guī)則的隔震結構應采用空間結構計算模型，剛度小的樓層的地震剪力應乘以不小于1.15的增大系數(shù)，薄弱層應進行驗算。
6.3.16 注意IV類場地的高層結構，柱軸壓比限值應適當減小。
6.3.18 剪力墻隔震結構應當注意在設置隔震層時，抗震墻和開洞抗震墻下應設置轉換梁，需注意相關構造要求。
6.3.20-2 上部結構底層不應采用偏心支撐，宜采用屈曲約束支撐（BRB）或中心支撐 。隔震結構抗震計算時，鋼框架一支撐結構的框架部分按剛度分配計算得到的地震層剪力應乘以調整系數(shù)，達到不小于上部結構底部總地震剪力的25%和框架部分計算最大層剪力1.8倍二者的較小值。（6.3.22）
7.1.2 大跨屋蓋建筑中的隔震支座宜采用隔震橡膠支座、摩擦擺隔震支座或彈性滑板支座。采用其他隔震支座時，應進行專門研究 。
7.1.3 大跨屋蓋結構應考慮結構溫度變形引起的隔震支座和隔震層各裝置的變形。地震效應應進行三向地震輸入的時程分析（7.1.4）。地震作用的荷載效應組合應計入環(huán)境溫度的影響，溫度作用的荷載組合分項系數(shù)可取 0.4。
展開 
淺談建筑結構振動控制技術 附工程結構減震控制周福霖下載
二、被動控制
被動控制是指不需要借助外部力量的振動控制技術，它通過在建筑結構的某個空間部位添加子系統(tǒng)，或通過對結構自身構件構造的處理來改變結構自身的動力特性，被動控制是目前結構應用開發(fā)的熱點，很多被動控制技術也已日趨成熟完善，在實際操作中應用廣泛。被動控制從其控制機理來看可分為兩大類：基礎隔震與耗能減震。
01
基礎隔震
基礎隔震是限制地震能量進入上部結構的方法。常用的隔震機構和體系如疊層鋼板橡膠支座、復位彈簧和平面滑板并聯(lián)機構、摩擦擺體系 (FPS )和其它隔震、減振復合體系已用于許多實際工程。
縱觀近年來隔震技術的發(fā)展發(fā)現(xiàn)，隔震技術的特點如下：
隔震技術應用的范圍越來越廣泛，不僅在新建建筑項目中應用廣泛，在對現(xiàn) 有建筑進行加固的工程中也得到了普遍認可。
隔震建筑設計形式日趨多樣化，從早期主要應用在砌體結構和鋼筋混凝土結構中發(fā)展到木結構、鋼結構和組合結構中。
隔震技術可供人們選擇的隔震裝置口日趨多樣化，而且新的隔震方法被人們不斷提出，混合隔震技術的采用已成趨勢。如國內對橡膠支座的回轉剛度、系統(tǒng)的水平剛度、設置在底層柱頂上的橡膠支座與柱的串聯(lián)剛度進行了實驗和理論分析，在豎向隔震機構的研究方面現(xiàn)已開始受到重視。
目前在推廣應用中的主要問題還是造價與常規(guī)的抗震技術相比尚屬偏高。因此，需要繼續(xù)研究開發(fā)經濟高效的隔震橡膠支座及其配套機構，充分發(fā)揮橡膠支座的豎向承載能力和水平變形能力。降低造價的主要途徑是降低上部結構的設防標準和使用比較小的橡膠支座，但有時要承擔一定風險。
展開 【JY】減隔震設計思考Ⅱ
【JY】減隔震設計思考：隔震篇
特別注意：本文只代表個人觀點，非官方觀點。
抗震？減震？隔震？
隔震不一定比減震、抗震好，抗震也不一定差！是否應用減隔震應該根據(jù)工程具體而選擇，但前提是需要滿足性能要求。
（例如：變形空間或構造不允許的情況、高寬比過大的情況等等）
重點：抗震取消框架結構、常規(guī)減震僅應用在框架結構中、隔震重視構造。
圖 抗震/減震/隔震
抗震結構
抗震結構相對減隔震發(fā)展更悠久和成熟的結構體系。從各國的抗規(guī)和各專著中也可以學習到抗震精髓。
JY的建議是希望抗震設計不再采用框架結構，轉而用短肢剪力墻或剪力墻相關的結構體系。并且周期比和位移比可以相對放寬，畢竟在絕對的性能實力面前，框架結構太柔弱了。并且材料方面并不會增加多少！
更何況框架結構在很努力的去調整了很多系數(shù)去彌補強柱弱梁，實際上也是螳臂擋車，梁和樓板協(xié)同的性能太強了，很難實現(xiàn)強柱弱梁，不如直接放棄。
詳情可看：
【JY】這個房子應該做抗震or減隔震？
減震結構
目前減震的應用主要包括：變形類阻尼器、調諧類阻尼器
（至于搖擺墻等其他應用較少的減震措施之類，下次再談~）
變形類阻尼器的應用
（位移型阻尼器、速度型阻尼器）
層間布置阻尼器主要需要的是樓層的剪切變形，而在高層中，大部分采用帶剪力墻體系，幾乎是彎曲變形占主導，幾乎無法期待阻尼器的變形產生，除非剪力墻已經開裂等，即便在數(shù)值計算上，由于施工誤差效果也會大打折扣。即便是跨多層的層間布置，也只是稍微彌補缺陷。
因此，我們需要一個較柔的剪切體系（如框架結構），讓阻尼器提前發(fā)揮作用，以此來保護結構的安全性。因此，框架結構最好的歸屬應該是減震結構體系。
展開 【JY】ETABS彈塑性分析注意要點和常見問題
如果可用內存容量足夠，分析將運行于圖形進程，否則交付于單獨進程
4、為什么橡膠隔震支座的隔震結構在考慮P-Δ效應后為何程序計算的周期會變短？
ETABS或SAP2000在模擬隔震結構時，通常采用連接單元（Rubber Isolator）進行模擬。對于帶鉛芯的橡膠通常設置如下：
圖 帶鉛芯橡膠隔震支座設置
對于不考慮P-Δ效應的模型，在計算模態(tài)時，連接單元按線性屬性中的有效剛度取用。而對于考慮P-Δ效應的模型，在計算模態(tài)時，連接單元按非線性屬性中的剛度取用。由于通常隔震模型中有效剛度要比屈服前剛度小很多，所有會出現(xiàn)隔震結構在考慮P-Δ效應后周期反而會變短的現(xiàn)象。
5、在 FNA 法中如何考慮 P-Delta 效應？并應注意哪些問題？
雖然在 FNA 工況中沒有幾何非線性選項，但是可以通過在模態(tài)分析中考慮 P-Delta 效應和在連接單元中設置 P-Delta 參數(shù)，來實現(xiàn)在 FNA 工況中考慮 P-Delta 效應。具體做法如下：
在模態(tài)分析中考慮 P-Delta 效應
在 ETABS 中，可以通過 定義 > P-Delta 選項，預設 P-Delta 荷載工況，設置完成后，模態(tài)工況將自動考慮P-Delta 效應，如圖 1。
圖 預設 P-Delta 選項
在 SAP2000 中，首先需要定義一個非線性靜力工況，此工況中應考慮幾何非線性參數(shù) > P-Delta ，如圖2。
圖 考慮 P-Delta 效應的非線性靜力工況
然后，在模態(tài)工況定義中，將初始條件選擇為接力非線性工況 > D + 0.5L ，如圖 3。
展開 【JY】結構動力學初步-單質點結構的瞬態(tài)動力學分析
理論分析：
當結構為單質點自由振動體系時候，通過達朗貝爾原理或拉格朗日方程均可列得到下式：
如果設
可得到
補充：在隔震結構中，若上部結構和含隔震層時的結構周期差別較大時，上部結構可當成一個剛體，可視為單質點的剪切型模型分析。假設一個2自由度（帶隔震層的結構和純上部結構）隔震結構的等效地震反應分析。
隔震結構的周期：
上部結構的周期
圖中△為：
當周期比值
很小的時候，上部結構可以近似為一個剛體，即為單自由度模型，具體的下回再具體解說。
展開 