1、1第第14章章 高層建筑結(jié)構(gòu)高層建筑結(jié)構(gòu)2高層建筑發(fā)展的意義：高層建筑發(fā)展的意義：1.1.城市用地緊張、人口高度集中；城市用地緊張、人口高度集中；（國內(nèi)人均（國內(nèi)人均60m10分鐘；2 短周期部分：周期T約為幾秒鐘。為便于分析，常把實(shí)際風(fēng)壓分解為平均風(fēng)壓（穩(wěn)定風(fēng)壓）與脈動(dòng)風(fēng)壓（不穩(wěn)定風(fēng)壓）兩部分。因?yàn)殚L周期極大于一般結(jié)構(gòu)的自振周期，114 所以平均風(fēng)壓相當(dāng)于靜力作用；脈動(dòng)風(fēng)壓周期短，沿高所以平均風(fēng)壓相當(dāng)于靜力作用；脈動(dòng)風(fēng)壓周期短，沿高度隨時(shí)間變化，屬動(dòng)力性質(zhì)，將引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)，因此風(fēng)本身度隨時(shí)間變化，屬動(dòng)力性質(zhì)，將引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)，因此風(fēng)本身既具有動(dòng)態(tài)、也具有靜態(tài)兩種特性。單廠及多層建筑結(jié)構(gòu)既具有動(dòng)

2、態(tài)、也具有靜態(tài)兩種特性。單廠及多層建筑結(jié)構(gòu)中，一般僅考慮它的靜力作用效應(yīng)，而對(duì)高層建筑和高聳結(jié)中，一般僅考慮它的靜力作用效應(yīng)，而對(duì)高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)，則必須考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用與影響。實(shí)際設(shè)構(gòu)，則必須考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用與影響。實(shí)際設(shè)計(jì)中是采用加大風(fēng)載的辦法（對(duì)穩(wěn)定風(fēng)壓）來考慮這個(gè)動(dòng)力計(jì)中是采用加大風(fēng)載的辦法（對(duì)穩(wěn)定風(fēng)壓）來考慮這個(gè)動(dòng)力效應(yīng)，即在風(fēng)壓上乘以一個(gè)大于效應(yīng)，即在風(fēng)壓上乘以一個(gè)大于1的的風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)。 1152、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 風(fēng)對(duì)建筑物表面的作用力大小，與建筑物體型、高度、建筑物所處位置、結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。 垂直于建筑物表面的單位面積上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 可

3、按下式計(jì)算。 式中， 高層建筑基本風(fēng)壓值； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 風(fēng)載體型系數(shù)； 風(fēng)振系數(shù)。KW0WWSZZK0WZSZ116當(dāng)計(jì)算維護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí) 總風(fēng)荷載 總風(fēng)荷載是指建筑物各個(gè)表面所受風(fēng)荷載的合力，是沿建筑物高度變化的線荷載。通常按建筑物的主軸方向進(jìn)行計(jì)算。 0WWSZgzK117Z高處建筑物各個(gè)表面上承受風(fēng)壓的合力沿高度的線荷載為:合力作用點(diǎn)即總風(fēng)載作用點(diǎn),其位置由靜力平衡條件定。 )cosB.cosBcosB(wwnnsn22s211s10zzz118局部風(fēng)荷載 高層建筑由于高度大，高空中的局部水平構(gòu)件如檐口、雨蓬、遮陽板、陽臺(tái)所收上浮風(fēng)載較大，計(jì)算時(shí)風(fēng)載體型系數(shù)不宜小于2.0,立面有豎線條

4、擋板引起的比平整墻面大，更為明顯，一般此類表面要增大6%8%，此局部風(fēng)載應(yīng)進(jìn)行構(gòu)件的局部強(qiáng)度驗(yàn)算。1193、高層建筑基本風(fēng)壓值我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范給出了各地的基本風(fēng)壓值。是用各地區(qū)空曠平坦地面上離地10m高、統(tǒng)計(jì)30年重現(xiàn)期的10分鐘平均風(fēng)速 （m/s）計(jì)算得到的。基本風(fēng)壓 = 對(duì)于高層建筑，需要考慮重現(xiàn)期為50年的大風(fēng)，對(duì)于特別重要或者有特殊要求的高層建筑，需要考慮重現(xiàn)期為100年的強(qiáng)風(fēng)。因此要用基本風(fēng)壓值乘以系數(shù)1.1或1.2后，作為一般高層建筑及特別重要的高層建筑的基本風(fēng)壓值。0W0V0W)/(1600220mKNV1204、風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)速大小不僅與高度有關(guān)，一般越靠近地面風(fēng)速越小

5、，愈向上風(fēng)速越大，而且風(fēng)速的變化與地貌及周圍環(huán)境有直接關(guān)系。我國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范將地面情況分為A、B、C三類：A類地面粗糙度：指海岸、湖岸、海島及沙漠地區(qū)；B類地面粗糙度：指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)和大城市的郊區(qū)；C類地面粗糙度：指平均建筑高度在15m以上、有密集建筑群的大城市市區(qū)。 Z121 風(fēng)壓高度變化系數(shù)反應(yīng)了不同高度處和不同地面情況下的風(fēng)速情況。 1225、風(fēng)載體型系數(shù) 風(fēng)載體型系數(shù)是指建筑物表面所受實(shí)際風(fēng)壓與基本風(fēng)壓的比值。通過實(shí)測可以看出，風(fēng)壓在建筑物表面的分布不是均勻的，如p49圖3.7所示。在風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)，為簡化計(jì)算，一般將建筑物各個(gè)表面的風(fēng)壓看成是均勻

6、分布的。 風(fēng)荷載體型系數(shù)與高層建筑的體型、平面尺寸等有關(guān)。 S1236、風(fēng)振系數(shù)、風(fēng)振系數(shù) 空氣在流動(dòng)時(shí)，風(fēng)速、風(fēng)向都在不停地改變。建筑物所空氣在流動(dòng)時(shí)，風(fēng)速、風(fēng)向都在不停地改變。建筑物所受到的風(fēng)荷載是不斷波動(dòng)的。風(fēng)壓的波動(dòng)周期一般較長，對(duì)受到的風(fēng)荷載是不斷波動(dòng)的。風(fēng)壓的波動(dòng)周期一般較長，對(duì)一般建筑物影響不大，可以按靜載來對(duì)待。但是，對(duì)于高度一般建筑物影響不大，可以按靜載來對(duì)待。但是，對(duì)于高度較大或剛度相對(duì)較小的高層建筑來講，就不能忽視風(fēng)壓的動(dòng)較大或剛度相對(duì)較小的高層建筑來講，就不能忽視風(fēng)壓的動(dòng)力效應(yīng)。在設(shè)計(jì)中，用風(fēng)振系數(shù)來考慮。力效應(yīng)。在設(shè)計(jì)中，用風(fēng)振系數(shù)來考慮。Z124 對(duì)高度大剛度小的高

7、層波動(dòng)逢會(huì)產(chǎn)生不可忽略的動(dòng)力變流（使建筑物在風(fēng)壓造成的側(cè)移附近振動(dòng)）,設(shè)計(jì)中采用加大風(fēng)載來來考慮這個(gè)動(dòng)力效應(yīng)，乘 ，對(duì)高度30M且高寬比1.5的高層及其基本自振周期0.25秒的高聳取 =1.0,對(duì)高度30M且高寬比 1.5的高層構(gòu)架、塔架、煙囪等高聳取 Z高處: 其中： 為脈動(dòng)增大系數(shù)； 為脈動(dòng)影響系數(shù)； 為振型系數(shù)，由結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算確定，可僅考慮受 方向基本振型，當(dāng)質(zhì)量與剛度沿高比較均勻時(shí)， 也可根據(jù)相對(duì)高度Z/H按荷載規(guī)范附錄F確定.zzzzz1z125二、地震作用二、地震作用1 1、地震的基本知識(shí)、地震的基本知識(shí) 地震：地球在不停地運(yùn)動(dòng)，深部巖石的應(yīng)變超過容許值，巖層將發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)和碰撞

8、，從而引發(fā)地面振動(dòng)。 按成因分類：地震分為天然地震和人工地震兩大類。天然地震主要是構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震等。人工地震是指工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動(dòng)，高壓注水以及大水庫蓄水也會(huì)誘發(fā)地震。其中90%以上的地震為構(gòu)造地震。1262 2、地震災(zāi)害實(shí)例、地震災(zāi)害實(shí)例 1976年7月28日 唐山大地震，在唐山（烈度達(dá)10度）、天津（8度）、北京（6度）的高層建筑發(fā)生了嚴(yán)重的震害。 2008年5月2日14時(shí)28分據(jù)國家地震臺(tái)網(wǎng)重新核定，北京京時(shí)間5月1212日日14時(shí)28分，在四川汶川縣（北緯31度，東經(jīng)103.4度)發(fā)生的地震震級(jí)為8.0級(jí)。 2010年4月14日4月14日7時(shí)49分40秒，青海

9、省玉樹藏族自治州玉樹縣發(fā)生7.1級(jí)地震，震源深度14千米。震中位于縣城附近（緯度(33.1N)經(jīng)度(96.6E) ） ，其后發(fā)生一千多次余震，導(dǎo)致2698人遇難，270人失蹤。 20132013年年4 4月月2020號(hào)號(hào)8 8時(shí)時(shí)0303分，四川雅安市蘆山縣發(fā)生分，四川雅安市蘆山縣發(fā)生7.07.0級(jí)地級(jí)地震，震源深度震，震源深度1313米。震中位于龍門鄉(xiāng)馬邊溝附近，目前已造米。震中位于龍門鄉(xiāng)馬邊溝附近，目前已造成成193193人死亡，人死亡，2525人失蹤，人失蹤，1200012000多人受傷（截止多人受傷（截止4 4月月2424日），日），目前傷亡人數(shù)還在統(tǒng)計(jì)。目前傷亡人數(shù)還在統(tǒng)計(jì)。127震

10、源：地殼深處巖層發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)和碰撞的地方。震中：震源正上方的地面。震中距：地面上某點(diǎn)至震中的距離，震中距愈遠(yuǎn)，所遭受的 地震破壞愈小。地震波：地震以波的形式向四周傳播。 縱波（P波） 體波 地震波 橫波（S波） 面波（L波）對(duì)建筑物的影響較大。128 震級(jí)：衡量地震釋放能量的等級(jí)，用符號(hào)M表示。M=lgA M5的地震稱為破壞地震；M7的地震稱為強(qiáng)震或大地震；M8的地震稱為特大地震。 地震烈度：地震時(shí)在一定地點(diǎn)震動(dòng)的強(qiáng)烈程度。中國地震烈度表將地震烈度分為12度，中國地震烈度區(qū)劃圖給出了全國各地地震基本烈度取值。1293、地震作用的特點(diǎn)、地震作用的特點(diǎn) 地震波傳播產(chǎn)生地面運(yùn)動(dòng)，通過基礎(chǔ)影響上部結(jié)

11、構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)稱為結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，包括加速度、速度和位移反應(yīng)。 大多數(shù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要考慮水平地震作用，原因如下： 地面水平振動(dòng)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生移動(dòng)和擺動(dòng)； 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)使結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，其對(duì)房屋破壞性很大，但目前尚無法計(jì)算，主要采用概念設(shè)計(jì)方法加大結(jié)構(gòu)的抵抗能力，以減少房屋破壞程度； 地面豎向振動(dòng)只在震中附近的高烈度區(qū)影響房屋結(jié)構(gòu)。130 地面運(yùn)動(dòng)的特性可以用三個(gè)特征量來描述：地面運(yùn)動(dòng)的特性可以用三個(gè)特征量來描述：強(qiáng)度（由振強(qiáng)度（由振幅值大小表示）、頻譜和持續(xù)時(shí)間幅值大小表示）、頻譜和持續(xù)時(shí)間。 強(qiáng)度、頻譜強(qiáng)度、頻譜和和持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間也被稱為地震動(dòng)三要素，其原因也被稱為地震動(dòng)三要素，其原因是：如果地震的加

12、速度或速度幅值很大，但地震時(shí)間短，建是：如果地震的加速度或速度幅值很大，但地震時(shí)間短，建筑的破壞可能不大；筑的破壞可能不大； 如果地面運(yùn)動(dòng)的加速度或速度幅值不太大，但地震波的如果地面運(yùn)動(dòng)的加速度或速度幅值不太大，但地震波的卓越周期（頻譜分析中能量占主導(dǎo)地位的頻率成分）與結(jié)構(gòu)卓越周期（頻譜分析中能量占主導(dǎo)地位的頻率成分）與結(jié)構(gòu)物基本周期接近，或者振動(dòng)時(shí)間很長，其將對(duì)建筑物造成嚴(yán)物基本周期接近，或者振動(dòng)時(shí)間很長，其將對(duì)建筑物造成嚴(yán)重影響。重影響。131 建筑本身的動(dòng)力特性對(duì)建筑物是否破壞和破壞程度也很建筑本身的動(dòng)力特性對(duì)建筑物是否破壞和破壞程度也很大的影響大的影響。 （建筑物動(dòng)力特性是指建筑物的自

13、振周期、振型建筑物動(dòng)力特性是指建筑物的自振周期、振型和阻尼，它們與建筑的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)。）和阻尼，它們與建筑的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)。） 質(zhì)量大、剛度大、周期短的建筑物在地震作用下的慣質(zhì)量大、剛度大、周期短的建筑物在地震作用下的慣性力較大；性力較大； 剛度小、周期長的建筑物位移較大，但慣性力較小；剛度小、周期長的建筑物位移較大，但慣性力較小； 當(dāng)?shù)卣鸩ǖ闹芷谂c建筑物自振周期相近時(shí)，會(huì)引起類當(dāng)?shù)卣鸩ǖ闹芷谂c建筑物自振周期相近時(shí)，會(huì)引起類共振，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)加劇。共振，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)加劇。1324、房屋破壞的直接原因、房屋破壞的直接原因 地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯(cuò)位地震引起的山崩

14、、滑坡、地陷、地面裂縫或錯(cuò)位 等地等地面變形，對(duì)上部建筑物的直接危害。面變形，對(duì)上部建筑物的直接危害。 地震引起的砂土液化，軟土震陷等地基失效，對(duì)上部建地震引起的砂土液化，軟土震陷等地基失效，對(duì)上部建筑物的破壞。筑物的破壞。 建筑物在地面激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動(dòng)過程中因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不建筑物在地面激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動(dòng)過程中因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、足、 過大變形、連接破壞，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或整體傾覆而破壞。過大變形、連接破壞，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或整體傾覆而破壞。 1335 5、震害規(guī)律、震害規(guī)律（1 1）房屋體形方面：）房屋體形方面： L L形等復(fù)雜平面房屋破壞率顯著增高；形等復(fù)雜平面房屋破壞率顯著增高；（2 2）有大底盤的高層建筑群

15、房頂面與主樓相接處，樓板面積）有大底盤的高層建筑群房頂面與主樓相接處，樓板面積突然減小的樓層破壞程度加重；突然減小的樓層破壞程度加重；（3 3）屋高寬比值較大且上面各層剛度很大的高層建筑底層框）屋高寬比值較大且上面各層剛度很大的高層建筑底層框架柱因地震傾覆力矩引起的巨大壓力而發(fā)生剪壓破壞；架柱因地震傾覆力矩引起的巨大壓力而發(fā)生剪壓破壞；（4 4）防震縫處多因縫的寬度太小而發(fā)生碰撞。）防震縫處多因縫的寬度太小而發(fā)生碰撞。1346 6、結(jié)構(gòu)體系方面、結(jié)構(gòu)體系方面 相對(duì)框架體系而言，采用相對(duì)框架體系而言，采用“框墻體系框墻體系”（框剪體系）（框剪體系）的房屋破壞程度輕，特別有利于保護(hù)填充墻和裝飾免遭

16、破的房屋破壞程度輕，特別有利于保護(hù)填充墻和裝飾免遭破壞。壞。 采用采用“填充墻框架填充墻框架”體系的房屋，在鋼筋混凝土框架平體系的房屋，在鋼筋混凝土框架平面內(nèi)嵌砌磚填充墻時(shí)，柱上部易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱面內(nèi)嵌砌磚填充墻時(shí)，柱上部易發(fā)生剪切破壞，外墻框架柱在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切破壞。在窗洞處因受窗下墻的約束而發(fā)生短柱型剪切破壞。 采用采用“鋼筋混凝土板柱體系鋼筋混凝土板柱體系”的房屋，或因樓板沖切破的房屋，或因樓板沖切破壞，或因樓層側(cè)移過大柱頂、柱腳破壞，各層樓板墜落，重壞，或因樓層側(cè)移過大柱頂、柱腳破壞，各層樓板墜落，重疊在地面上。疊在地面上。 采用采用“框托墻框托墻”體

17、系（框支剪力墻）的房屋，相對(duì)柔弱體系（框支剪力墻）的房屋，相對(duì)柔弱的底層，破壞程度十分嚴(yán)重。的底層，破壞程度十分嚴(yán)重。1357、剛度分布方面、剛度分布方面 采用采用L L形、三角形等不對(duì)稱平面的建筑，地震時(shí)發(fā)生扭形、三角形等不對(duì)稱平面的建筑，地震時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞而使震害加重；轉(zhuǎn)破壞而使震害加重； 矩形平面建筑，電梯間豎筒等抗側(cè)力構(gòu)件布置存在偏矩形平面建筑，電梯間豎筒等抗側(cè)力構(gòu)件布置存在偏心時(shí)，同樣因扭轉(zhuǎn)而使震害加重。心時(shí)，同樣因扭轉(zhuǎn)而使震害加重。 1368、構(gòu)件形式方面、構(gòu)件形式方面 鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻（連梁）常發(fā)生斜向裂鋼筋混凝土多肢剪力墻的窗下墻（連梁）常發(fā)生斜向裂縫或交叉裂縫。縫

18、或交叉裂縫。 在框架結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)情況下，柱的破壞程度重于梁在框架結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)情況下，柱的破壞程度重于梁的板。的板。 鋼筋混凝土框架，如在同一樓層中出現(xiàn)長、短柱并用的鋼筋混凝土框架，如在同一樓層中出現(xiàn)長、短柱并用的情況，短柱破壞嚴(yán)重。情況，短柱破壞嚴(yán)重。 配筋螺旋箍的鋼筋混凝土柱，當(dāng)層間位移角達(dá)到很大數(shù)配筋螺旋箍的鋼筋混凝土柱，當(dāng)層間位移角達(dá)到很大數(shù)值時(shí)，核心混凝土依然保持完好，依然具有較大的豎向承載值時(shí)，核心混凝土依然保持完好，依然具有較大的豎向承載力；對(duì)于配制方形箍的鋼筋混凝土柱，箍筋繃開，核心混凝力；對(duì)于配制方形箍的鋼筋混凝土柱，箍筋繃開，核心混凝土破碎脫落。土破碎脫落。137三、

19、三、 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防1 1、基本烈度：、基本烈度：該地區(qū)在未來一定時(shí)期內(nèi)（如該地區(qū)在未來一定時(shí)期內(nèi)（如5050年）在一般年）在一般場地條件下可能遭遇的最大地震烈度。一般采用建筑物所在場地條件下可能遭遇的最大地震烈度。一般采用建筑物所在地區(qū)的基本烈度。對(duì)于重要和特別重要的建筑加以調(diào)整。地區(qū)的基本烈度。對(duì)于重要和特別重要的建筑加以調(diào)整。2 2、建筑根據(jù)其、建筑根據(jù)其使用功能的重要性使用功能的重要性分為：分為：甲類建筑甲類建筑重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑；的建筑；乙類建筑乙類建筑地震時(shí)使用功能不能中斷或需要盡快恢

20、復(fù)的建地震時(shí)使用功能不能中斷或需要盡快恢復(fù)的建筑；筑；丙類建筑丙類建筑除甲、乙、丁類以外的一般建筑；除甲、乙、丁類以外的一般建筑；丁類建筑丁類建筑抗震次要的建筑。抗震次要的建筑。1383 3、設(shè)防烈度的取值、設(shè)防烈度的取值 除甲類外，其他建筑取本地區(qū)基本烈度作為計(jì)算設(shè)防烈除甲類外，其他建筑取本地區(qū)基本烈度作為計(jì)算設(shè)防烈度。度。 確定建筑的抗震構(gòu)造措施時(shí)，除甲類有特殊的規(guī)定外，確定建筑的抗震構(gòu)造措施時(shí)，除甲類有特殊的規(guī)定外，對(duì)于乙類建筑按基本烈度提高一度作為設(shè)防烈度（對(duì)于乙類建筑按基本烈度提高一度作為設(shè)防烈度（9 9度適當(dāng)度適當(dāng)增強(qiáng)措施），對(duì)于丙類建筑，按原基本烈度，對(duì)于丁類建增強(qiáng)措施），對(duì)于丙

21、類建筑，按原基本烈度，對(duì)于丁類建筑，則降低一度設(shè)防。筑，則降低一度設(shè)防。 國家抗震文件規(guī)定，國家抗震文件規(guī)定，6 6度區(qū)內(nèi)度區(qū)內(nèi)100100萬以上人口大城市萬以上人口大城市的高的高層建筑，抗震計(jì)算和構(gòu)造按層建筑，抗震計(jì)算和構(gòu)造按7 7度設(shè)防。度設(shè)防。1394 4、江蘇各個(gè)城市的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：、江蘇各個(gè)城市的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：1405 5、抗震設(shè)防的三個(gè)水準(zhǔn)目標(biāo)、抗震設(shè)防的三個(gè)水準(zhǔn)目標(biāo) 抗震設(shè)防的目標(biāo)和要求，是根據(jù)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)力量、抗震設(shè)防的目標(biāo)和要求，是根據(jù)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)力量、科技水平、建筑材料和設(shè)計(jì)、施工現(xiàn)狀等綜合制定的，并會(huì)科技水平、建筑材料和設(shè)計(jì)、施工現(xiàn)狀等綜合制定的，并會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)水

22、平的發(fā)展而改變。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)水平的發(fā)展而改變。現(xiàn)階段，我國的房屋建筑采用三個(gè)水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)，即現(xiàn)階段，我國的房屋建筑采用三個(gè)水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒小震不壞，中震可修，大震不倒”。 在小震作用下，房屋應(yīng)該不需修理并可繼續(xù)使用；在小震作用下，房屋應(yīng)該不需修理并可繼續(xù)使用； 在中震作用下，允許結(jié)構(gòu)局部進(jìn)入屈服階段，經(jīng)過一般在中震作用下，允許結(jié)構(gòu)局部進(jìn)入屈服階段，經(jīng)過一般修理即可繼續(xù)使用；修理即可繼續(xù)使用； 在大震作用下，構(gòu)件可能嚴(yán)重屈服，結(jié)構(gòu)破壞，但房屋在大震作用下，構(gòu)件可能嚴(yán)重屈服，結(jié)構(gòu)破壞，但房屋不應(yīng)倒塌、不應(yīng)出現(xiàn)危及生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。不應(yīng)倒塌、不應(yīng)出現(xiàn)危及生命

23、財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重破壞。141 三個(gè)設(shè)防水準(zhǔn)的建筑的破壞程度與層間位移角的大三個(gè)設(shè)防水準(zhǔn)的建筑的破壞程度與層間位移角的大致對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示：致對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示：142 小、中、大震是指概率統(tǒng)計(jì)意義上的地震烈度小、中、大震是指概率統(tǒng)計(jì)意義上的地震烈度大小：大小： 小震小震是指該地區(qū)是指該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為年內(nèi)超越概率約為63的地震烈度，的地震烈度，即眾值烈度，又稱多遇地震。即眾值烈度，又稱多遇地震。 中震中震是指該地區(qū)是指該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為年內(nèi)超越概率約為10的地震烈度，的地震烈度，又稱基本烈度或設(shè)防烈度。又稱基本烈度或設(shè)防烈度。 大震大震是指該地區(qū)是指該地區(qū)50年內(nèi)超越概率約為年內(nèi)超越概

24、率約為23的地震烈的地震烈度，又稱為罕遇地震。度，又稱為罕遇地震。143 各個(gè)地區(qū)和城市的設(shè)防烈度是由國家規(guī)定的。某地區(qū)的各個(gè)地區(qū)和城市的設(shè)防烈度是由國家規(guī)定的。某地區(qū)的設(shè)防烈度，是指基本烈度，也就是指中震。小震烈度大約比設(shè)防烈度，是指基本烈度，也就是指中震。小震烈度大約比基本烈度低基本烈度低1.55度，大震烈度大約比基本烈度高度，大震烈度大約比基本烈度高1度。度。144 對(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過對(duì)建筑抗震的三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防要求，是通過“兩階段設(shè)計(jì)兩階段設(shè)計(jì)”來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。（1）第一階段）第一階段 采用第一水準(zhǔn)烈度的地震動(dòng)參數(shù)，先計(jì)算出結(jié)構(gòu)在彈采用第一水準(zhǔn)烈度的地震動(dòng)參數(shù)，先計(jì)算出結(jié)

25、構(gòu)在彈性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力等荷載效應(yīng)組合，并性狀態(tài)下的地震作用效應(yīng)，與風(fēng)、重力等荷載效應(yīng)組合，并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，從而滿足第引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)，進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)，從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求；一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求； 采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角，使其不超過規(guī)定的限值。其不超過規(guī)定的限值。 同時(shí)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證同時(shí)采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延續(xù)、變形能力和塑性耗能，從而自動(dòng)滿足結(jié)構(gòu)具有足夠的延續(xù)、變形能力和塑性耗能，從而自動(dòng)滿足第二水準(zhǔn)的變形要求。第二水準(zhǔn)的變形要求。1

26、45（2 2）第二階段）第二階段 采用第三水準(zhǔn)烈度的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)（特別是采用第三水準(zhǔn)烈度的地震動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)（特別是柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于柔弱樓層和抗震薄弱環(huán)節(jié)）的彈塑性層間位移角，使之小于抗震規(guī)范抗震規(guī)范限值。并結(jié)合采取必要的抗震構(gòu)造措施，從而限值。并結(jié)合采取必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。 可采用的計(jì)算方法：可采用的計(jì)算方法： 簡化計(jì)算方法簡化計(jì)算方法 彈塑性時(shí)程分析法彈塑性時(shí)程分析法146四、水平地震作用計(jì)算四、水平地震作用計(jì)算 計(jì)算地震作用的方法可以分為計(jì)算地震作用的方法可以分為靜力法靜力法、反應(yīng)譜

27、法反應(yīng)譜法（擬靜（擬靜力法，分為力法，分為底部剪力法和震型分解反應(yīng)譜法底部剪力法和震型分解反應(yīng)譜法）和）和時(shí)程分析法時(shí)程分析法（直接動(dòng)力法）三大類。（直接動(dòng)力法）三大類。 我國我國抗震規(guī)范抗震規(guī)范要求在設(shè)計(jì)階段按照反應(yīng)譜方法計(jì)算要求在設(shè)計(jì)階段按照反應(yīng)譜方法計(jì)算地震作用，少數(shù)情況才需要采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。地震作用，少數(shù)情況才需要采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。規(guī)范要求進(jìn)行第二階段驗(yàn)算的建筑是少數(shù)，第二階段驗(yàn)算采規(guī)范要求進(jìn)行第二階段驗(yàn)算的建筑是少數(shù)，第二階段驗(yàn)算采用彈塑性靜力分析或彈塑性時(shí)程分析方法。用彈塑性靜力分析或彈塑性時(shí)程分析方法。1471、反應(yīng)譜方法、反應(yīng)譜方法 反應(yīng)譜理論是采用反應(yīng)譜

28、確定地震作用的理論。反應(yīng)譜理論是采用反應(yīng)譜確定地震作用的理論。20世世紀(jì)紀(jì)40年代開始，世界上結(jié)構(gòu)抗振理論開始進(jìn)入反應(yīng)譜理論階年代開始，世界上結(jié)構(gòu)抗振理論開始進(jìn)入反應(yīng)譜理論階段，是抗震理論的一大飛越，到段，是抗震理論的一大飛越，到20世紀(jì)世紀(jì)50年代末已基本取代年代末已基本取代了靜力理論。了靜力理論。 反應(yīng)譜是通過反應(yīng)譜是通過單自由度彈性體系的地震反應(yīng)單自由度彈性體系的地震反應(yīng)計(jì)算得到的計(jì)算得到的譜曲線，對(duì)于單自由度體系，把慣性力看作反映地震對(duì)結(jié)構(gòu)譜曲線，對(duì)于單自由度體系，把慣性力看作反映地震對(duì)結(jié)構(gòu)體系影響的等效力，用它對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算。體系影響的等效力，用它對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算。 。 目前我

29、國抗震設(shè)計(jì)都是采用加目前我國抗震設(shè)計(jì)都是采用加速度反應(yīng)譜速度反應(yīng)譜計(jì)算地震作計(jì)算地震作用。用。1482、反應(yīng)譜的底部剪力法、反應(yīng)譜的底部剪力法 底部剪力法只考慮結(jié)構(gòu)的基本振型，適用于高度不超過底部剪力法只考慮結(jié)構(gòu)的基本振型，適用于高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 框架、框架框架、框架-剪力墻剪力墻結(jié)構(gòu)是比較典型的以剪切變形為主的結(jié)構(gòu)是比較典型的以剪切變形為主的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 用底部剪力法計(jì)算地震作用時(shí)，將多自由度體系等效成用底部剪力法計(jì)算地震作用時(shí)，將多自由度體系等效成單自由度體系，只考慮結(jié)構(gòu)的基本自振周

30、期計(jì)算總水平地震單自由度體系，只考慮結(jié)構(gòu)的基本自振周期計(jì)算總水平地震力，然后再按一定規(guī)律分配到各個(gè)樓層。力，然后再按一定規(guī)律分配到各個(gè)樓層。149（1）結(jié)構(gòu)總水平地震作用）結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式：標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式：EeqeqEKGGGF85. 011-水平地震影響系數(shù)水平地震影響系數(shù)EkF-地震作用標(biāo)準(zhǔn)值地震作用標(biāo)準(zhǔn)值eqG-結(jié)構(gòu)等效總重力荷載結(jié)構(gòu)等效總重力荷載 代表值代表值EG-結(jié)構(gòu)總重力荷載結(jié)構(gòu)總重力荷載 代表值代表值150（2 2）重力荷載代表值）重力荷載代表值 應(yīng)取應(yīng)取恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和。可變荷載的之和。可變荷載的組合值系數(shù)見下表。組合

31、值系數(shù)見下表。 niikQikQGG1 不考慮不考慮 軟鉤吊車軟鉤吊車 0.3 硬鉤吊車硬鉤吊車 0.5 其它民用建筑其它民用建筑 0.8 藏書庫、檔案庫藏書庫、檔案庫 1.0按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載 不考慮不考慮 屋面活荷載屋面活荷載 0.5屋面積灰荷載屋面積灰荷載 0.5 雪荷載雪荷載組合值系數(shù)組合值系數(shù)可變荷載種類可變荷載種類按等效均布荷載考慮按等效均布荷載考慮的樓面活荷載的樓面活荷載吊車懸吊物重力吊車懸吊物重力組合值系數(shù)組合值系數(shù)151（3 3）地震影響系數(shù)）地震影響系數(shù) 取決于場地類別、建筑物的自振周期和阻尼比等諸多取決于場地類別、建筑物的自振周期和阻尼比

32、等諸多因素，反映這些因素與地震影響系數(shù)的關(guān)系曲線稱為因素，反映這些因素與地震影響系數(shù)的關(guān)系曲線稱為反應(yīng)譜反應(yīng)譜曲線。曲線。)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT152-地震影響系數(shù)；地震影響系數(shù)；max-地震影響系數(shù)最地震影響系數(shù)最 大值；大值；T-結(jié)構(gòu)周期；結(jié)構(gòu)周期；地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.050.05）1.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影響地震影響烈度烈度

33、括號(hào)數(shù)字分別對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)基本加速度括號(hào)數(shù)字分別對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)基本加速度0.15g0.15g和和0.30g0.30g地區(qū)的地震影響系數(shù)地區(qū)的地震影響系數(shù))(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT153gT-特征周期；特征周期；-曲線下降段的衰減指數(shù)；曲線下降段的衰減指數(shù)；1-直線下降段的斜率調(diào)整直線下降段的斜率調(diào)整系數(shù)；系數(shù)；2-阻尼調(diào)整系數(shù)，小于阻尼調(diào)整系數(shù)，小于 0.550.55時(shí)，應(yīng)取時(shí)，應(yīng)取0.550.55。地震特征周期分組的特征周期值（地震特征周期分組的特征周期值（s s）0.90 0.65 0.450.35第三組第三組

34、0.75 0.55 0.400.30第二組第二組0.65 0.45 0.35 0.25第一組第一組 場地類別場地類別55 . 005. 09 . 07 . 106. 005. 0128/ )05. 0(02. 01-阻尼比阻尼比)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT1543、振型分解反應(yīng)譜法、振型分解反應(yīng)譜法 較高的結(jié)構(gòu)，除基本振型的影響外，高振型的影響較較高的結(jié)構(gòu)，除基本振型的影響外，高振型的影響較大，因此一般高層建筑都要用振型分解反應(yīng)譜法考慮多個(gè)振大，因此一般高層建筑都要用振型分解反應(yīng)譜法考慮多個(gè)振型的組合。一般可

35、將質(zhì)量集中在樓層的位置，型的組合。一般可將質(zhì)量集中在樓層的位置，n個(gè)樓層為個(gè)樓層為n個(gè)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，有質(zhì)點(diǎn)，有n個(gè)振型。在組合前要分別計(jì)算每個(gè)振型的水平地個(gè)振型。在組合前要分別計(jì)算每個(gè)振型的水平地震作用及其效應(yīng)（震作用及其效應(yīng)（M,V,N, 等），然后進(jìn)行內(nèi)力與位移的振等），然后進(jìn)行內(nèi)力與位移的振型組合。型組合。 1554、平面結(jié)構(gòu)振型分解反應(yīng)譜法、平面結(jié)構(gòu)振型分解反應(yīng)譜法 按平面結(jié)算時(shí)，按平面結(jié)算時(shí)，X,Y兩個(gè)水平方向分布計(jì)算，一個(gè)水平兩個(gè)水平方向分布計(jì)算，一個(gè)水平方向每個(gè)樓層有一個(gè)平移自由度，方向每個(gè)樓層有一個(gè)平移自由度，n個(gè)樓層有個(gè)樓層有n個(gè)自由度、個(gè)自由度、n個(gè)頻率和個(gè)頻率和n個(gè)振型。平面結(jié)

36、構(gòu)的振型如下圖所示。個(gè)振型。平面結(jié)構(gòu)的振型如下圖所示。第一振型第一振型第二振型第二振型第第 j 振型振型第第 n 振型振型計(jì)算振型計(jì)算振型計(jì)算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計(jì)算地震影響系數(shù)和振型參與系數(shù)計(jì)算振型地震作用計(jì)算振型地震作用計(jì)算振型地震效應(yīng)計(jì)算振型地震效應(yīng)振型組合振型組合156 平面結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)第第j振型，振型，i質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的等效水平地震力為的等效水平地震力為ijijjjiGXFn1i2jiin1ijiijXGXGiGjixj相應(yīng)與相應(yīng)與 j 振型自振周期振型自振周期 的地震響應(yīng)系數(shù)的地震響應(yīng)系數(shù)jT第第 j 振型振型 i 質(zhì)點(diǎn)的振幅系數(shù)質(zhì)點(diǎn)的振幅系數(shù)第第 i 層（層（i 質(zhì)點(diǎn)）重力荷載代

37、表值質(zhì)點(diǎn)）重力荷載代表值jj振型的振型參與系數(shù)：振型的振型參與系數(shù)：157 每個(gè)振型的等效地震力與每個(gè)振型的等效地震力與上圖上圖給出的振幅方向相同，每給出的振幅方向相同，每個(gè)振型都可由等效地震力計(jì)算得出結(jié)構(gòu)的位移和各構(gòu)件的彎個(gè)振型都可由等效地震力計(jì)算得出結(jié)構(gòu)的位移和各構(gòu)件的彎矩、剪力和軸力。矩、剪力和軸力。 因?yàn)椴捎昧朔磻?yīng)譜，由各振型的地震影響系數(shù)得到的等因?yàn)椴捎昧朔磻?yīng)譜，由各振型的地震影響系數(shù)得到的等效地震力是振動(dòng)過程中的最大值，其產(chǎn)生的內(nèi)力和位移也是效地震力是振動(dòng)過程中的最大值，其產(chǎn)生的內(nèi)力和位移也是最大值，實(shí)際上各振型的內(nèi)力和位移達(dá)到最大值的時(shí)間一般最大值，實(shí)際上各振型的內(nèi)力和位移達(dá)到最大值的時(shí)間一般并不相同，因此，并不相同，因此，不能簡單地將各振型的內(nèi)力和位移直接相不能簡單地將各振型的內(nèi)力和位移直接相加，而是通過概率統(tǒng)計(jì)將各個(gè)振型的內(nèi)力和位移組合起來加，而是通過概率統(tǒng)計(jì)將各個(gè)振型的內(nèi)力和位移組合起來，這就是這就是振型組合振型組合。158 對(duì)于平面結(jié)構(gòu)，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，地震作用下的內(nèi)力對(duì)于平面結(jié)構(gòu)，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，地震作用下的內(nèi)力和位移由各