建筑结构抗震设计(3)(8)

③作动器。一般为加力装置，用于根据控制信息由外部能源提供结构所需的控制力。 主动控制根据控制算法是否依赖结构反应或地震激励可分为三类(见图7.20)： ①开环控制。根据抗震激励信息调整控制力。 ②闭环控制n根据结构反应信息调整控制力。

③开闭环控制。根据地震激励和结构反应的综合信息调整控制力。

图7.20结构主动控制系统框图

7.3.2控制原理

图7.21是主动控制结构（单自由度体系）的分析模型。

在地震动&作用下，结构产生相对位移-(*)，根据抗震动和结构反应信息，作动器对结构施加主动控制力uU)，因此，结构的运动方程为： mx+cx+kx--mxt+u(i) (7.10)

式中，uO)是结构反应和地震动<的函数，可表示为：

u(t)=-mji其中，；^、^、^、^为控制力参数，可以不随时间改变。 将式(7.11)代人式(7.10)可得， (m+mt)x+(c+cx)x+(k+k，)x=-(m-m0)xs (7.12) 由式(7.12)可知，对结构实施主动控制，相当于改变了结构动力特性，增大了结构刚度与阻尼，减小了地震作用，从而达到减震目的。

在式(7.12)表达的主动控制力中，若m，=c，=kt=0，则为开环控制；若《。=0，则为闭环控制；若m，、C，、A，及；nD皆不为零，则为开闭环控制。在闭环控制中，若叫=c，=0，则称为主动可调刚度控制；如果=fe，=0，则称为主动可调阻尼控制；类似地，若^=k，=0，则是主动可调质量控制。

最佳的控制力参数，可采用一般控制理论方法确定。常用的方法有:经典线性最优控制、线性瞬时最优控制、极点配置控制、界限状态控制、预测控制、自适应控制、非线性瞬时最优控制、随机最优控制和模糊控制。 7.3.3结构主动控制装置

1) 主动调频质量阻尼器

ATMD是在TMD基础上增加主动控制力而构成的减震装置，应用集中于高层建筑与高耸结构。如1990年8月世界首例A-TMD应用于日本的成和大厦(地上U层，地下1层），顶部两台TMD分别控制水平振动和扭转振动，当风速为20m/dt，顶层位移减少50%-60%。 2 >主动拉索

主动拉索控制系统由连接在结构上的预应力钢拉索构成。在拉索上安装一套液压伺服系统。地震时，传感器把记录的结构反应信总传给液压伺服系统，系统根据一定规律对拉索施加控制力，使结构反应减小。

主动拉索控制系统的优点在于:施加控制力所需能量相对较小；拉索本身是结构的构件，因而不必对结构进行较大的改动。 习题

7.1试从抵御和减轻地震灾害的角度，简述结构控制和传统结构抗震的区别与联系。 7.2简述结构控制技术的分类及特点。

7.3简述结构隔II技术的特点及应用范围。 7.4简述隔震和减震技术的区别与联系。 7.5简述结构控制技术的发展趋势。

附录A中国地震烈度表

表A.1中H地震烈度表丨GB/T17742—2008> 地人的感觉 房屋震害 其他霉水平向地震动类萊答程度 平震 害现象 峰值加峰值速型 均? 速度 度烈 无感 n 室内个别 - 静止中的m 室内少数- 门、窗轻微- 悬挂物- - 静止中的作响 撖动 I室内多数- 门、窗作响 - 悬挂物- - V 人、室外明显摆人有器皿V 少室数内普- 门窗.厘顶、- 动悬.挂物0.31(0acs 逍、室外屋架顫动作大幅度.22-0.(ao2-a多数人有响，灰土掉晃动，不44) w) 感觉，多落，个别房稳定器本标准采用12等级的地震烈度划分。本标准规定了地震烈度从I度到XD度区域地面上人的感觉、房屋震害程度、其他震害现象、水平向地震动参数的评定指标和使用说明，适用于地震烈度等级的评定。

地人的感觉 房屋震害 其他震水平向地S动参类震害程度 平均害现象 峰值加峰值速思 型 震 速度 度烈V多数人站A 少数中等破0-0.家具和0.63(a0.06(0I 立不稳，坏，多数轻10 物品移45-0.8.05-a0 个别中等破少数人惊动；河岸9) 9) 坏，少数轻逃户外 和松软C 个别轻微破0-0.土出现M 大多数人A 坏，大多数少数毁坏和08 0.11裂缝，物体饱从1.25 0.13 惊进户/或严重破- 架子上(&90-1外，骑自B 少数中等破0.30 掉落；河.77) 坏，多数轻行车的人岸出现 少数中等和0.07有感觉，坍方；饱/或轻微破-0.2行驶中的V多数人摇A 少数毁坏，0.29和干砂梗层土2.50[1I 晃類簸， 多数严重和个别毁坏，- 上出现.78-3.行走困难 少数严重破0.51 裂缝；饱53) C 少数严重和0.20和砂层绝大多或中等破- K 行动的人A /多数严重破0.49干硬土5.00(3摔倒 或/和毁-0.7上多处.54-7.B 坏少数毁坏，1 出现有07) C 多数严重和少数毁坏和0.38裂缝；可/或严重破-0.6X 骑自行车A 绝大多数毁0.69山崩和10.00(的人会择B 坏 大多数毁坏 -0.9地震断7.08-4倒，处不1 裂出现；.14) C 多数毁坏和0.58稳状态的基岩上/或严重破-0.8地人的感觉 房屋運害 (aio-o.18) 0.25(0.19-a35) (a36-0.71) 1.00 (0.72-1.41) 续表

其他震水平向地震动

痤 烈X- I 类震害程度 平均害现象 峰值加峰值速型 S害速度度A 绝大多数毁0.89地震断- - -1.0裂延续B 坏 00.7很长；大C X- A 几乎全部毁1.00 地面剧- - I B 坏 烈变化，注:表中给出的“峰值加速度”和“峰值速度'?是参考值，

注:①评定地S烈度时，丨度-V度应以地面上以及底层房?中人的感觉及其他S害现象为主：VI度~X度应以房厗*苫为主，参照其他震害现象，当用房厘?富程度与平均*富指数评定结果不同时，应以综合房屋■程度评定结果为主，并综合考思不同类型房屋的平均震害指数；XI度和XI度应综合房屋?害和地表霉害现象。 ②房屋类型，包括以下三种类型：

A类:木构架和土、石、砖墙建造的旧式房屋； B*:未经抗液设防的单展或多层砖?体房里；

C类:按照VI度抗震设防的单S或多S砖砌体房屋。

③S害指数:房屋震害程度的定量指标.以0.00到1.00的数宇来表示由轻到重的震害程廑，

2

④农村可按自然村、城镇可按街区为第位进行地震烈度评定，面积以1 km左右为宜。 ⑤平均*害指数:同类房屋*答指数的加权平均值，即受各级*1?的房里所占的比串与其相应的S害指数的乘积 之和。

⑥表中的数*词采用个别.少数.多数.大多数和绝大多数.其范ffl界定如下广个别?’为丨0?以下；少数\为10%-45?多数”为40%-70?广大多数\为60?-90%绝大多数\为80%以上。 ⑦房屋破坏等级分为基本完好、轻微破坏.中等破坏、严重破坏和S坏J类，其定义和对应的S害指数d如下：

a.基本完好:承重和非承重构件完好.或个别非承重构件轻微损坏，不加修理可继续使用，对应的*害指数为0.00sd<0.10c

b.轻傲破坏:个别承重构件出现可见裂埋，非承重构件有明显裂缝，不需要修a或稍加修理即继续使用。对应的*害指数为o.10srf?0.30。

c.中等破坏:多数承重构件出现轻微裂缝，部分有明fi裂缝，个别非承重构件破坏严重，*要一般修理后可使用a对应的S害指数为0.30?d<0.55。

d.严重破坏:多数承S构件硖坏较严*，个别非承?构件局部倒塌，房屋修S困难。对应的震害指?为0.55 Sd<0.85。

e.毁坏:多数承重构件严重破坏，房屋结构两于崩溃或已倒毁，已无修复可能，对应的?害指数为0.85sd?_.00，

⑧当有自由场地强*动记录时，水平向地震峰值加速度和螓值速度可作为综合评定地震烈度的参考指标。

⑨以下二种情况的地震烈度评定结果，应做适当调整：

?.当采用高楼上人的感觉和器?反应评定地震烈度时，适当降低评定值； b. 当采用低于或高于?度抗震设计房屋的《害程*和平均?害指数评定地；?烈度时，适当洚低或提高评定值； c. 当采用建筑质S特别差或特别好房远的震#程度和平均*害指数评定地震烈度时，适当降低或提高评定值。

计算的平均震害指数值ftf表A.1中地震烈度对应的平均震害指数重叠搭接区间时，可参考其他判别指标和

*害现象综合判定地篇烈度。

附录B我国部分城镇抗震设防烈度及设计地震动参数

本附录仅提供我国部分抗震设防区各县级及县级以上城镇的中心地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组。

注:本附录一般把“设计地震第一、二<三组”简称为“第一组、第二组、结三组”。 B.1首都和Ml市

抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20^：

第一组:北京（东城、西城、崇文、宣武、朝阳、丰台、石景山、海淀、房山、通州、顺义、大兴、平谷），延庆，天津（汉沽），宁河。 1. 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g：

第二组:北京（昌平、门头沟、怀柔），密云，天津（和平、河东、河西、南开、河北、红桥、塘沽、东丽、西青、津南、北辰、武清、宝坻），蓟县，静海。 2. 抗震设防烈度为1度，设计基本地震加速度值为0. 10皮：

第一组:上海（黄浦、卢湾、徐汇、长宁、静安、普陀、闸北、虹口、杨浦、闵行、宝山、嘉定、浦东、松江、青浦、南汇、奉贤）； 第二组:天津(大港）。 3. 抗震设防烈度为e度，设计基本抗震加速度值为0.05^：

第一组:上海(金山），崇明；重庆(渝中、大渡口、江北、沙坪坝、九龙坡、南岸碚、万盛、双桥、渝北、巴南、万州、涪陵、黔江、长寿、江津、合川、永川、南川），巫山，奉节，云阳，忠县，丰都，璧山，铜梁，大足，荣昌，綦江，石柱，巫溪

注:上标*指该城镇的中心位于本设防区和较低设防区的分界线，下同。

0.

B.2河北省

抗震设防烈度为8度，设计S本地震加速度值为0.20?:

第一组:唐山（路北、路南、古冶、开平、丰润、丰南），三河，大厂，香河，怀来等；第二组:廊坊(广阳、安次）?

2. 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0. 15^： 、

第??组:邯郸(丛台、邯山、复兴、峰峰矿区），任丘，河间，大城，滦县，蔚县等；第二组:琢州，高碑店，涞水，闶安，永清，文安，玉田，迁安，卢龙，滦南，唐海等。 3. 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0. 10^:

第一组:张家口（桥西、桥东），万全，怀安，安平，饶阳，晋州，深州，辛集等；第二组:石家庄（长安、桥东、桥西、新华、裕华、井陉矿区），保定，沧州，邢台等；第三组:秦皇岛（海港、北戴河〉，清苑，遵化，安W，涞源，承德(鹰手营子丨〉。 4. 抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05。 第一组：围场，沽源；

第二组:正定，尚义，尤极，平山，鹿泉，井陉县，元氏，南皮，吴桥，景县，东光；第三组:承德（双桥、双滦），秦皇岛（山海关），承德县，隆化，宽城，青龙等。

1.

B.3四川省

抗震设防烈度不低于9度，设计基木地震加速度值+小于0.40g:

第二组:康定，西具。

抗震设防烈度为8度，设计基+地震加速度值为0. 30客： 第二组:冕宁、

抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0. 20g.. 第一组:茂县，泣川，宝兴；

第二组:松潘，平武，北川（震前），都江堰，道孚，泸定，y?孜，炉霍，喜德，普格，宁南，理塘；第三组:九寨沟，石棉，德吕。

抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0. \\5g：

第二组：巴塘，德格，马边，雷波，天全，芦山，丹巴，安县，青川，江油棉竹，什邡，彭州，理县’剑阁、

第三组:荥经，汉游昭觉，布拖，甘洛，越西，雅江，九龙，木里，盐源，会东，新龙3 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0. 10^： 第一组：自贡（自流井、大安、贡井、沿滩）；

第二组:绵阳（涪城、游仙），广元(利州、元规、朝天），乐山（市中、沙湾），宜宾，宜宾县，峨边，沐川，屏山，得荣，雅安，中江，德阳，罗江，峨酒山，马尔康；

第二组:成都(青羊、锦江、金牛、武侯、成华、龙泽泉、青白江、新都、温江），攀枝花（东区、西K、仁和），若尔盖，色达，壤塘，石渠，白玉，盐边，米易，乡城，稻城，双流，乐山（金口河、五通桥），名山，美姑，金阳，小金，会理，黑水，金川，洪雅，夹江，邓峡，蒲江，彭山，丹棱，眉山，青神，郫县，大邑，崇州，新律，金堂，广汉。 6.抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05客：

第一组:沪州（江阳、纳溪、龙马潭），内江（市中、东兴），宣汉，达州，达县，大竹，邻水，渠县，广安，华蓥，隆S，富顺，南溪，兴文，叙永，古蔺，资中，通江，万源，巴中，阆中，仪陇，西充，南部，射洪，大英，乐至，资阳；

第二组:南江，苍溪，旺苍，盐亭，三台，简阳，泸县，江安，长宁，髙县，珙县，仁寿，威远；第三组:犍为，荣县，梓潼，筠连，井研，阿坝，红原。 B.4云南省

1. 抗震设防烈度不低于9度，设计基本地震加速度值不小于0. 40g： 第二组:寻甸，昆明（东川）； 第三组:澜沧。

2. 抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0. 30g：

第二组:剑川，嵩明，宜良，丽江，玉龙，鹤庆，永胜，潞西，龙陵，石屏，建水； 第三组:耿马，双江，沧源，勘海，西盟，孟连。

3. 抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0. 20g:

第二组:石林，玉溪，大理，巧家，江川，华宁，峨山，通海，洱源，宾川，弥渡等； 第三组:昆明（盘龙，五华、官渡、西山），苷洱，保山，马龙，呈贡，腾冲，施甸等。 4. 抗震设防烈度为1度，设计基本地震加速度值为0. \\5g： 第二组:香格里拉，泸水，大关，永善，新平'5

第三组:曲靖，弥勒，陆良，富民，禄劝，武定，兰坪，云龙，景谷，宁洱，沾益等。 5. 抗震设防烈度为1度，设计基本地震加速度值为0. \\0g： 第二组:盐津，绥江，德钦，水富，贡山；

第三组:昭通，彝良，鲁甸，福贡，永仁，大姚，元谋，姚安，牟定，墨江，绿春等。 6. 抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05客： 第一组:威信，镇雄，富宁，西畴，麻栗坡，马关； 第二组:广南；

第三组:丘北，现山，屏边，河口，文山，罗平。

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