本文是一篇土木工程论文，本文唐山市某小学教学楼为例，以层间位移角(1/550)为设计目标，运用隔震和消能减震两种技术方案对教学楼分别进行了设计与验算，并比较了二种结构的经济效益。通过对工程实例的研究分析，本文得到如下结论：1）对 4 层小学教学楼进行效能减震结构设计，通过结构的弹性分析与塑性分析得出小震作用下弹塑性层间位移角最大值为 1/575、罕遇地震作用下弹塑性层间位移角最大值为 1/81、结构剪力最大值 14634kN、结构楼层承载力较其相邻上层楼层均大于 80%等参数，结构满足规范的设计要求；对 4 层小学教学楼进行隔震结构设计，通过结构在设防地震作用下、罕遇地震作用下的隔震分析，得出了弹塑性隔震层间位移为 307mm、隔震层支座剪力为 457kN、支座最大压应力为 4252kN 等结构参数，结构可满足规范的设计要求。
第 1 章 绪论
1.1 研究意义
时代更替促进科技的发展，与此同时建筑技术的更新与进步拓展了减震技术的发展空间。我国地域广袤地震多发区较多且震发频率高，自古以来地震为人类带来的恐惧与威胁严重影响着地震带居民的生活。因而消能减震的技术的运用对于我国提升有着极大的需求。在提高建筑物的安全性能强化减震节能技术的基础上，结合对建筑用地的充分利用，适当增加建筑面积，提升结构设计水平等方式，在降低工程概算的同时满足地震带居民的人身安全及生活对建筑性能的需求。
自然灾害中属破坏力极强的地震发生的最为突然，扩展也最为迅速，若想尽力降低震后损失唯有着手于建筑结构本身，利用减轻结构自身重量增强结构柔度去提升抗剪能力，以此提高建筑物的抗震性能。通过减震或隔震技术在建筑结构中的运用，既能提高建筑物的抗震性能，又能降低建筑材料的消耗量，在节省成本降低造价的同时发挥出因新型技术更新而产生节能环保的作用。通过工程实例对比消能减震与隔震两种技术的经济性，也可以为今后类似工程的技术应用提供参考。
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1.2国内外研究状况
1.2.1 消能减震技术研究现状
李向东、任国印、向秋等在建设北京鲜活农产品流通中心时提出将消能减震技术应用于施工技术中心，提高了在建项目的综合施工技术。在施工难点较多且技术复杂的建筑结构物施工时，若出现超跨度超长体积构件施工时可以通过运用消能减震技术的措施大大降低施工难度。同类工程以此为鉴有助于提高施工管理能力及施工技术水平[1]。
陈彬在高烈度地区以抗震设防烈度为 9 度的某栋高层办公楼作为研究对象，将消能减震技术应用其中进行研究，对结构分别加设粘滞阻尼器、软钢阻尼器，利用等值等线性方法对结构的附件阻尼比进行计算，主要从结构的层间位移、基底剪力等计算结果进行分析对比，最后选择了对结构加设软钢阻尼器，验证了消能结构在地震作用下有良好的减震性能[2]。
抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框剪结构可发挥其良好抗震性能的前提条件，吴从晓，李定斌，吴从永等提出具有针对性的特色消能减震技术方案降低耗能，通过分析验证确定出该方案减轻了整体结构的损伤，起到提高抗侧刚度及构筑物结构框架承载力等作用[3]。
吴从晓，李定斌，黄青青等为研究装配式结构塑性可控质节点的力学性能，采用新型异型状阻尼器（SLVD）通过设立模型进行对预制装配式混凝土（RC）框架抗震性能的提升效果和其设计参数对 RC 框架抗震性能的影响规律进行正确性比对。研究结果表明 SLVD 在 RC 消能框架中起“耗能腋撑”作用[4]。
组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器，地震作用下参与结构耗能，降低结构地震响应。吴宏磊，丁洁民，刘博基于性能的组合消能减震，从性能设计理念出发，通过调整消能减震装置在结构中的布置和力学特性参数，在不同水准地震作用下分阶段发挥阻尼器的作用，既提升结构的抗震性能且结构受力变形要求又得以满足。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景，在结构中同时布置了两种不同类型减震装置，用以研究布置减震装置的最佳位置，结果表明各类减震装置相比传统抗震结构在罕遇或者设防、多遇地震状况作用下均能充分参与结构耗能，其地震响应和构件损伤可得到更好的控制，整体结构能够满足预期抗震性能目标要求[5]。
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第 2 章 消能减震与隔震
2.1 消能减震技术
2.1.1 消能减震的概念
本文中所研究的消能减震结构，就是在结构中设置消能构件。结构在小震作用下，消能构件处于弹性状态，能够和结构主体共同抵御地震波的能量。结构在中震、罕遇地震作用下，消能构件首先进入弹塑性状态，能够给结构提供较大的阻尼，从而消耗地震传播的能量，减小结构地震震动响应，保护主体结构不会发生破坏，从而保证了在较大地震作用下结构的安全性。
对于传统结构分析，结构通过以下途径消耗地震波传递的能量：1、结构的动能，通过结构振动产生的动能来耗散地震能量；2、结构的弹性势能，通过结构构件变形产生的能量来损耗地震能量；3、结构阻尼耗散的能量。由于消能构件所耗散能量在能量耗散中占主要位置，传递给主体结构的能量较小，从而保证结构主体的安全性。
由于地震烈度不确定性，对于传统抗震结构来说，当实际发生的地震烈度超过预期设计的烈度时，结构就有可能发生破坏。而对于消能减震结构来说，在地震作用下，消能减震装置会率先发生破坏，消耗地震波的能量，使得结构主体不发生破坏能够确保结构的安全。而且，世界上各国对消能减震结构进行相应的试验，通过分析对比发现：消能减震结构能减小结构的地震反应，其反应值减少约 40％～60%。
对于传统抗震结构分析，对于面临较大地震作用时，需要不断地增大结构构件的截面尺寸和钢筋的配筋率，从而增大结构的刚度。对于消能减震结构分析，只需要在结构中设置消能减震器，不需要增大结构截面尺寸和钢筋的配筋率。所以，消能减震结构的造价成本将会更加的经济节约。根据相关实际工程资料，发现与传统抗震加固方法对比，采用消能减震技术对建筑物进行改造加固，其成本上可以节约10%～60％。
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2.2 消能减震装置
2.2.1 摩擦型阻尼器
摩擦型阻尼器属于位移型阻尼器，其滞回特性主要表现为第 2 刚度为零的理想弹塑性。根据作用在磨擦面上正压力的发生装置可分为螺栓装置、环形装置；根据磨擦面的形状可分为平面、曲面；根据摩擦材料的材质，可分为复合摩擦材料、烧结金属类摩擦材料、PTFE 类材料、金属类材料等；根据阻尼器的设置形态可分为支撑型、中间柱型、剪切连接型；根据及阻尼器的制造方法可分为整体装置型、现场施工型等。
1）摩擦型阻尼器原理
摩擦阻尼器是利用两个接触物体相对位移时在接触面上产生的与滑移方向相反的摩擦力，将建筑物的振动能量转化成热能吸收。
2）摩擦型阻尼器的特点
摩擦型阻尼器作为一种常用的典型位移型阻尼器，具有如下几个特点：构造成熟可靠，稳定性、耐久性好；设计位移理论上无限制，可在很大的设计位移下稳定耗能；起滑后刚度为零，因此中罕遇地震下出力不增长，对节点和子结构影响小；作为位移型阻尼器，可为主体结构提供一定的刚度；一般情况免维护，震后维修更换方便。
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第 3 章 消能减震和隔震技术的设计与分析.................................19
3.1 工程概况............................19
3.2 消能减震框架结构的设计与分析...........................19
第 4 章 消能减震与隔震结构的经济性对比分析.........................49
4.1 工程量的计算................................49
4.1.1 消能减震框架结构的计算...........................49
4.1.2 隔震框架结构的计算............................50
第 4 章 消能减震与隔震结构的经济性对比分析
4.1 工程量的计算
4.1.1 消能减震框架结构的计算
经过设计与验算后确定的消能减震框架结构，结构主要框架柱尺寸为700×700mm，框架梁为 400×750mm、400×700mm、350×750mm、350×700mm，本结构 1 层至 2 层的混凝土采用 C40（柱）、C35（梁和楼板），3 层至 4 层的混凝土采用 C35（柱）、C30（梁和楼板）具体框架结构梁、柱混凝土工程量如表 29所示。
钢筋分别采用的具体型号及工程量如表 30 所示，根据钢筋工程量计算出的钢筋预计损耗量，如表 31 所示。结构配筋图见附录 A。
根据计算得出，消能减震框架结构的混凝土工程量为 1884.43m3，钢筋工程量为 354.67t，其中钢筋预计损耗量为 10.66t。
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结论
本文唐山市某小学教学楼为例，以层间位移角(1/550)为设计目标，运用隔震和消能减震两种技术方案对教学楼分别进行了设计与验算，并比较了二种结构的经济效益。通过对工程实例的研究分析，本文得到如下结论：
1）对 4 层小学教学楼进行效能减震结构设计，通过结构的弹性分析与塑性分析得出小震作用下弹塑性层间位移角最大值为 1/575、罕遇地震作用下弹塑性层间位移角最大值为 1/81、结构剪力最大值 14634kN、结构楼层承载力较其相邻上层楼层均大于 80%等参数，结构满足规范的设计要求；对 4 层小学教学楼进行隔震结构设计，通过结构在设防地震作用下、罕遇地震作用下的隔震分析，得出了弹塑性隔震层间位移为 307mm、隔震层支座剪力为 457kN、支座最大压应力为 4252k
