第14章 高层建筑结构设计

1、1第第14章章 高层建筑结构高层建筑结构2高层建筑发展的意义：高层建筑发展的意义：1.1.城市用地紧张、人口高度集中；城市用地紧张、人口高度集中；（国内人均（国内人均60m10分钟；2 短周期部分：周期T约为几秒钟。为便于分析，常把实际风压分解为平均风压（稳定风压）与脉动风压（不稳定风压）两部分。因为长周期极大于一般结构的自振周期，114 所以所以平均风压相当于静力作用；脉动风压周期短，平均风压相当于静力作用；脉动风压周期短，沿高沿高度随时度随时间变化，属动力性质，将引起结构振动，因此间变化，属动力性质，将引起结构振动，因此风本身风本身既具有既具有动态、也具有静态两种特性。单厂及动态、也具有静

2、态两种特性。单厂及多层建筑结构多层建筑结构中，一般中，一般仅考虑它的静力作用效应，而对高层建筑和仅考虑它的静力作用效应，而对高层建筑和高耸结高耸结构构，则必须则必须考虑风压脉动对结构的动力作用与影响。考虑风压脉动对结构的动力作用与影响。实际设实际设计计中中是采用是采用加大风载的办法（对稳定风压）来考虑加大风载的办法（对稳定风压）来考虑这个动力这个动力效应，即效应，即在风压上乘以一个大于在风压上乘以一个大于1的的风振系数风振系数。 1152、风荷载、风荷载标准值标准值 风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。 垂直于建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值 可按

3、下式计算。 式中， 高层建筑基本风压值； 风压高度变化系数； 风载体型系数； 风振系数。KW0WWSZZK0WZSZ116当计算维护结构时 总风荷载 总风荷载是指建筑物各个表面所受风荷载的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。通常按建筑物的主轴方向进行计算。 0WWSZgzK117Z高处建筑物各个表面上承受风压的合力沿高度的线荷载为:合力作用点即总风载作用点,其位置由静力平衡条件定。 )cosB.cosBcosB(wwnnsn22s211s10zzz118局部风荷载 高层建筑由于高度大，高空中的局部水平构件如檐口、雨蓬、遮阳板、阳台所收上浮风载较大，计算时风载体型系数不宜小于2.0,立面有竖线条挡

4、板引起的比平整墙面大，更为明显，一般此类表面要增大6%8%，此局部风载应进行构件的局部强度验算。1193、高层建筑基本风压值我国建筑结构荷载规范给出了各地的基本风压值。是用各地区空旷平坦地面上离地10m高、统计30年重现期的10分钟平均风速 （m/s）计算得到的。基本风压 = 对于高层建筑，需要考虑重现期为50年的大风，对于特别重要或者有特殊要求的高层建筑，需要考虑重现期为100年的强风。因此要用基本风压值乘以系数1.1或1.2后，作为一般高层建筑及特别重要的高层建筑的基本风压值。0W0V0W)/(1600220mKNV1204、风压高度变化系数风速大小不仅与高度有关，一般越靠近地面风速越小，

5、愈向上风速越大，而且风速的变化与地貌及周围环境有直接关系。我国建筑结构荷载规范将地面情况分为A、B、C三类：A类地面粗糙度：指海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；B类地面粗糙度：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市的郊区；C类地面粗糙度：指平均建筑高度在15m以上、有密集建筑群的大城市市区。 Z121 风压高度变化系数反应了不同高度处和不同地面情况下的风速情况。 1225、风载体型系数 风载体型系数是指建筑物表面所受实际风压与基本风压的比值。通过实测可以看出，风压在建筑物表面的分布不是均匀的，如p49图3.7所示。在风荷载计算时，为简化计算，一般将建筑物各个表面的风压看成是均匀分

6、布的。 风荷载体型系数与高层建筑的体型、平面尺寸等有关。 S1236、风、风振系数振系数 空气在流动时，风速、风向都在不停地改变。建筑物所空气在流动时，风速、风向都在不停地改变。建筑物所受到的风荷载是不断波动的。风压的波动周期一般较长，对受到的风荷载是不断波动的。风压的波动周期一般较长，对一般建筑物影响不大，可以按静载来对待。但是，对于高度一般建筑物影响不大，可以按静载来对待。但是，对于高度较大或刚度相对较小的高层建筑来讲，就不能忽视风压的动较大或刚度相对较小的高层建筑来讲，就不能忽视风压的动力效应。在设计中，用风振系数来考虑。力效应。在设计中，用风振系数来考虑。Z124 对高度大刚度小的高层

7、波动逢会产生不可忽略的动力变流（使建筑物在风压造成的侧移附近振动）,设计中采用加大风载来来考虑这个动力效应，乘 ，对高度30M且高宽比1.5的高层及其基本自振周期0.25秒的高耸取 =1.0,对高度30M且高宽比 1.5的高层构架、塔架、烟囱等高耸取 Z高处: 其中： 为脉动增大系数； 为脉动影响系数； 为振型系数，由结构动力计算确定，可仅考虑受 方向基本振型，当质量与刚度沿高比较均匀时， 也可根据相对高度Z/H按荷载规范附录F确定.zzzzz1z125二、地震二、地震作用作用1 1、地震、地震的基本知识的基本知识 地震：地球在不停地运动，深部岩石的应变超过容许值，岩层将发生断裂、错动和碰撞，

8、从而引发地面振动。 按成因分类：地震分为天然地震和人工地震两大类。天然地震主要是构造地震、火山地震、陷落地震等。人工地震是指工业爆破、地下核爆炸造成的振动，高压注水以及大水库蓄水也会诱发地震。其中90%以上的地震为构造地震。1262 2、地震、地震灾害实例灾害实例 1976年7月28日 唐山大地震，在唐山（烈度达10度）、天津（8度）、北京（6度）的高层建筑发生了严重的震害。 2008年5月2日14时28分据国家地震台网重新核定，北京京时间5月1212日日14时28分，在四川汶川县（北纬31度，东经103.4度)发生的地震震级为8.0级。 2010年4月14日4月14日7时49分40秒，青海省

9、玉树藏族自治州玉树县发生7.1级地震，震源深度14千米。震中位于县城附近（纬度(33.1N)经度(96.6E) ） ，其后发生一千多次余震，导致2698人遇难，270人失踪。 20132013年年4 4月月2020号号8 8时时0303分，四川雅安市芦山县发生分，四川雅安市芦山县发生7.07.0级地级地震，震源深度震，震源深度1313米。震中位于龙门乡马边沟附近，目前已造米。震中位于龙门乡马边沟附近，目前已造成成193193人死亡，人死亡，2525人失踪，人失踪，1200012000多人受伤（截止多人受伤（截止4 4月月2424日），日），目前伤亡人数还在统计。目前伤亡人数还在统计。127震源

10、：地壳深处岩层发生断裂、错动和碰撞的地方。震中：震源正上方的地面。震中距：地面上某点至震中的距离，震中距愈远，所遭受的 地震破坏愈小。地震波：地震以波的形式向四周传播。 纵波（P波） 体波 地震波 横波（S波） 面波（L波）对建筑物的影响较大。128 震级：衡量地震释放能量的等级，用符号M表示。M=lgA M5的地震称为破坏地震；M7的地震称为强震或大地震；M8的地震称为特大地震。 地震烈度：地震时在一定地点震动的强烈程度。中国地震烈度表将地震烈度分为12度，中国地震烈度区划图给出了全国各地地震基本烈度取值。1293、地震、地震作用的特点作用的特点 地震波传播产生地面运动，通过基础影响上部结构

11、产生的振动称为结构的地震反应，包括加速度、速度和位移反应。 大多数结构的设计计算主要考虑水平地震作用，原因如下： 地面水平振动使结构产生移动和摆动； 扭转振动使结构扭转，其对房屋破坏性很大，但目前尚无法计算，主要采用概念设计方法加大结构的抵抗能力，以减少房屋破坏程度； 地面竖向振动只在震中附近的高烈度区影响房屋结构。130 地面运动地面运动的特性可以用三个特征量来描述：的特性可以用三个特征量来描述：强度（由振强度（由振幅值大小表示）、频谱和持续时间幅值大小表示）、频谱和持续时间。 强度强度、频谱、频谱和和持续时间持续时间也被称为地震动三要素，其原因也被称为地震动三要素，其原因是是：如果：如果地

12、震的加速度或速度幅值很大，但地震时间短地震的加速度或速度幅值很大，但地震时间短，建，建筑筑的的破坏可能不大；破坏可能不大； 如果如果地面运动的加速度或速度幅值不太大，但地面运动的加速度或速度幅值不太大，但地震波的地震波的卓越周期（卓越周期（频谱分析中能量占主导地位的频率成分）频谱分析中能量占主导地位的频率成分）与结构与结构物物基本周期接近基本周期接近，或者，或者振动时间很长，其将对建筑物振动时间很长，其将对建筑物造成严造成严重影响。重影响。131 建筑建筑本身的动力特性对建筑物是否破坏和破坏程度也很本身的动力特性对建筑物是否破坏和破坏程度也很大的影响大的影响。 （建筑物动力特性是指建筑物的自振

13、周期、振型建筑物动力特性是指建筑物的自振周期、振型和阻尼，它们与建筑的质量和结构的刚度有关。）和阻尼，它们与建筑的质量和结构的刚度有关。） 质量质量大、刚度大、周期短的建筑物在地震作用下的惯大、刚度大、周期短的建筑物在地震作用下的惯性力较大；性力较大； 刚度刚度小、周期长的建筑物位移较大，但惯性力较小；小、周期长的建筑物位移较大，但惯性力较小； 当当地震波的周期与建筑物自振周期相近时，会引起类地震波的周期与建筑物自振周期相近时，会引起类共振，结构的地震反应加剧。共振，结构的地震反应加剧。1324、房屋、房屋破坏的破坏的直接原因直接原因 地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位地震引起的山崩、

14、滑坡、地陷、地面裂缝或错位 等地等地面变形，对上部建筑物的直接危害。面变形，对上部建筑物的直接危害。 地震引起的砂土液化，软土震陷等地基失效，对上部建地震引起的砂土液化，软土震陷等地基失效，对上部建筑物的破坏。筑物的破坏。 建筑物在地面激发下产生剧烈震动过程中因结构强度不建筑物在地面激发下产生剧烈震动过程中因结构强度不足、足、 过大变形、连接破坏，结构失稳或整体倾覆而破坏。过大变形、连接破坏，结构失稳或整体倾覆而破坏。 1335 5、震害、震害规律规律（1 1）房屋）房屋体形体形方面：方面： L L形等复杂平面房屋破坏率显著增高；形等复杂平面房屋破坏率显著增高；（2 2）有大底盘）有大底盘的高

15、层建筑群房顶面与主楼的高层建筑群房顶面与主楼相接处，楼板相接处，楼板面积面积突然减小的楼层破坏突然减小的楼层破坏程度加重；程度加重；（3 3）屋）屋高宽比值较大且上面各层刚度很大的高层建筑高宽比值较大且上面各层刚度很大的高层建筑底层框底层框架架柱因柱因地震倾覆力矩地震倾覆力矩引起的巨大压力而发生剪压破坏；引起的巨大压力而发生剪压破坏；（4 4）防震）防震缝处多因缝的宽度太小而发生碰撞。缝处多因缝的宽度太小而发生碰撞。1346 6、结构、结构体系方面体系方面 相对相对框架体系而言，采用框架体系而言，采用“框墙体系框墙体系”（框剪（框剪体系）体系）的房屋的房屋破坏程度轻，特别有利于保护填充墙和装饰

16、破坏程度轻，特别有利于保护填充墙和装饰免遭破免遭破坏坏。 采用采用“填充墙框架填充墙框架”体系的房屋，在钢筋混凝土体系的房屋，在钢筋混凝土框架平框架平面内嵌面内嵌砌砖填充墙时，柱上部易发生剪切破坏，外墙砌砖填充墙时，柱上部易发生剪切破坏，外墙框架柱框架柱在窗洞在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切破坏。破坏。 采用采用“钢筋混凝土板柱体系钢筋混凝土板柱体系”的房屋，或因楼板冲切破的房屋，或因楼板冲切破坏，或因楼层侧移过大柱顶、柱脚破坏，各层楼板坠落，重坏，或因楼层侧移过大柱顶、柱脚破坏，各层楼板坠落，重叠在地面上。叠在地面上。 采用采用“框托墙框托墙”体系（

17、框支剪力墙）的房屋，相对柔弱体系（框支剪力墙）的房屋，相对柔弱的底层，破坏程度十分严重。的底层，破坏程度十分严重。1357、刚度、刚度分布方面分布方面 采用采用L L形、三角形等不对称平面的建筑，地震时形、三角形等不对称平面的建筑，地震时发生扭发生扭转破坏转破坏而使震害加重；而使震害加重； 矩形矩形平面建筑，电梯间竖筒等抗侧力构件布置平面建筑，电梯间竖筒等抗侧力构件布置存在偏存在偏心时心时，同样因扭转而使震害加重。，同样因扭转而使震害加重。 1368、构件、构件形式方面形式方面 钢筋混凝土钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙（连梁）常发生斜向裂多肢剪力墙的窗下墙（连梁）常发生斜向裂缝或交叉裂缝。缝或交

18、叉裂缝。 在框架结构中，绝大多数情况下，柱的破坏程度重于梁在框架结构中，绝大多数情况下，柱的破坏程度重于梁的板。的板。 钢筋混凝土框架，如在同一楼层中出现长、短柱并用的钢筋混凝土框架，如在同一楼层中出现长、短柱并用的情况，短柱破坏严重。情况，短柱破坏严重。 配筋螺旋箍的钢筋混凝土柱，当层间位移角达到很大数配筋螺旋箍的钢筋混凝土柱，当层间位移角达到很大数值时，核心混凝土依然保持完好，依然具有较大的竖向承载值时，核心混凝土依然保持完好，依然具有较大的竖向承载力；对于配制方形箍的钢筋混凝土柱，箍筋绷开，核心混凝力；对于配制方形箍的钢筋混凝土柱，箍筋绷开，核心混凝土破碎脱落。土破碎脱落。137三、三、

19、 高层建筑结构的抗震设防高层建筑结构的抗震设防1 1、基本、基本烈度：烈度：该地区在未来一定时期内（如该地区在未来一定时期内（如5050年）年）在一般在一般场地条件场地条件下可能遭遇的最大地震烈度下可能遭遇的最大地震烈度。一般。一般采用采用建筑物所在建筑物所在地区的地区的基本烈度。对于重要和基本烈度。对于重要和特别重要特别重要的建筑加以调整。的建筑加以调整。2 2、建筑、建筑根据其根据其使用功能的重要性使用功能的重要性分为：分为：甲类建筑甲类建筑重大建筑工程和地震时可能发生严重重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害次生灾害的建筑；的建筑；乙类建筑乙类建筑地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复地

20、震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建的建筑；筑；丙类建筑丙类建筑除甲、乙、丁类以外的除甲、乙、丁类以外的一般建筑；一般建筑；丁类建筑丁类建筑抗震次要抗震次要的建筑。的建筑。1383 3、设防、设防烈度烈度的取值的取值 除除甲类外，其他建筑取本地区基本烈度作为计算设防烈甲类外，其他建筑取本地区基本烈度作为计算设防烈度。度。 确定确定建筑的抗震构造措施时，除甲类有特殊的规定外，建筑的抗震构造措施时，除甲类有特殊的规定外，对于乙类建筑按基本烈度提高一度作为设防烈度（对于乙类建筑按基本烈度提高一度作为设防烈度（9 9度适当度适当增强措施），对于丙类建筑，按原基本烈度，对于丁类建增强措施），对于丙类建

21、筑，按原基本烈度，对于丁类建筑，则降低一度设防。筑，则降低一度设防。 国家国家抗震文件规定，抗震文件规定，6 6度区内度区内100100万以上人口大城市万以上人口大城市的高的高层建筑，抗震计算和构造按层建筑，抗震计算和构造按7 7度设防。度设防。1394 4、江苏、江苏各个城市的抗震设防标准：各个城市的抗震设防标准：1405 5、抗震、抗震设防的三个水准目标设防的三个水准目标 抗震设防的目标和要求，是根据一个国家的经济力量、抗震设防的目标和要求，是根据一个国家的经济力量、科技水平、建筑材料和设计、施工现状等综合制定的，并会科技水平、建筑材料和设计、施工现状等综合制定的，并会随着经济和科学水平的

22、发展而改变。随着经济和科学水平的发展而改变。现阶段，我国的房屋建筑采用三个水准抗震设防目标，即现阶段，我国的房屋建筑采用三个水准抗震设防目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒小震不坏，中震可修，大震不倒”。 在小震作用下，房屋应该不需修理并可继续使用；在小震作用下，房屋应该不需修理并可继续使用； 在中震作用下，允许结构局部进入屈服阶段，经过一般在中震作用下，允许结构局部进入屈服阶段，经过一般修理即可继续使用；修理即可继续使用； 在大震作用下，构件可能严重屈服，结构破坏，但房屋在大震作用下，构件可能严重屈服，结构破坏，但房屋不应倒塌、不应出现危及生命财产的严重破坏。不应倒塌、不应出现危及生命财产

23、的严重破坏。141 三三个设防水准的建筑的破坏程度与层间位移角个设防水准的建筑的破坏程度与层间位移角的大的大致对应致对应关系如图所示：关系如图所示：142 小小、中、大震是指概率统计意义上的地震烈度、中、大震是指概率统计意义上的地震烈度大小：大小： 小震小震是指该地区是指该地区50年内超越概率约为年内超越概率约为63的地震烈度，的地震烈度，即众值烈度，又称多遇地震。即众值烈度，又称多遇地震。 中震中震是指该地区是指该地区50年内超越概率约为年内超越概率约为10的地震烈度，的地震烈度，又称基本烈度或设防烈度。又称基本烈度或设防烈度。 大震大震是指该地区是指该地区50年内超越概率约为年内超越概率约

24、为23的地震烈的地震烈度，又称为罕遇地震。度，又称为罕遇地震。143 各个各个地区和城市的设防烈度是由国家规定的。某地区的地区和城市的设防烈度是由国家规定的。某地区的设防烈度，是指基本烈度，也就是指中震。小震烈度大约比设防烈度，是指基本烈度，也就是指中震。小震烈度大约比基本烈度低基本烈度低1.55度，大震烈度大约比基本烈度高度，大震烈度大约比基本烈度高1度。度。144 对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段设计两阶段设计”来实现。来实现。（1）第一）第一阶段阶段 采用采用第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在弹第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在

25、弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；一水准的强度要求； 采用采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值。其不超过规定的限值。 同时采取相应的抗震构造措施，保证同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延续、变形能力和塑性耗能，从而自动满足结构具有足够的延续、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二水准的变形要求。145

26、（2 2）第二）第二阶段阶段 采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构（特别是采用第三水准烈度的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范抗震规范限值。并结合采取必要的抗震构造措施，从而限值。并结合采取必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。满足第三水准的防倒塌要求。 可可采用的计算方法采用的计算方法： 简化简化计算方法计算方法 弹弹塑性时程分析法塑性时程分析法146四、水平四、水平地震地震作用计算作用计算 计算计算地震作用的方法可以分为地震作用的方法可以分为静力法静力法、反应谱法反应

27、谱法（拟静（拟静力法，分为力法，分为底部剪力法和震型分解反应谱法底部剪力法和震型分解反应谱法）和）和时程时程分析法分析法（直接动力法）三大类。直接动力法）三大类。 我国我国抗震规范抗震规范要求在设计阶段按照反应谱方法计算要求在设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情况才需要采用时程分析法进行补充计算。地震作用，少数情况才需要采用时程分析法进行补充计算。规范要求进行第二阶段验算的建筑是少数，第二阶段验算采规范要求进行第二阶段验算的建筑是少数，第二阶段验算采用弹塑性静力分析或弹塑性时程分析方法。用弹塑性静力分析或弹塑性时程分析方法。1471、反应、反应谱方法谱方法 反应反应谱理论是采用反应谱确定

28、地震作用的理论。谱理论是采用反应谱确定地震作用的理论。20世世纪纪40年代开始，世界上结构抗振理论开始进入反应谱理论阶年代开始，世界上结构抗振理论开始进入反应谱理论阶段，是抗震理论的一大飞越，到段，是抗震理论的一大飞越，到20世纪世纪50年代末已基本取代年代末已基本取代了静力理论。了静力理论。 反应谱是通过反应谱是通过单自由度弹性体系的地震反应单自由度弹性体系的地震反应计算得到的计算得到的谱曲线，对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构谱曲线，对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。 。 目前我国抗震设

29、计都是采用加目前我国抗震设计都是采用加速度反应谱速度反应谱计算计算地震作地震作用用。1482、反应谱的底部、反应谱的底部剪力法剪力法 底部剪力法只考虑结构的基本振型，适用于高度不超过底部剪力法只考虑结构的基本振型，适用于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。结构。 框架、框架框架、框架-剪力墙剪力墙结构是比较典型的以剪切变形为主的结构是比较典型的以剪切变形为主的结构。结构。 用底部剪力法计算地震作用时，将多自由度体系等效成用底部剪力法计算地震作用时，将多自由度体系等效成单自由度体系，只考虑结构的基本自振周期计算总水

30、平地震单自由度体系，只考虑结构的基本自振周期计算总水平地震力，然后再按一定规律分配到各个楼层。力，然后再按一定规律分配到各个楼层。149（1）结构）结构总水平地震作用总水平地震作用标准值标准值计算公式：计算公式：EeqeqEKGGGF85. 011-水平地震影响系数水平地震影响系数EkF-地震作用标准值地震作用标准值eqG-结构等效总重力荷载结构等效总重力荷载 代表值代表值EG-结构总重力荷载结构总重力荷载 代表值代表值150（2 2）重力）重力荷载代表值荷载代表值 应应取取恒荷载标准值和可变荷载组合值恒荷载标准值和可变荷载组合值之和。可变荷载的之和。可变荷载的组合组合值系数见下表。值系数见下

31、表。 niikQikQGG1 不考虑不考虑 软钩吊车软钩吊车 0.3 硬钩吊车硬钩吊车 0.5 其它民用建筑其它民用建筑 0.8 藏书库、档案库藏书库、档案库 1.0按实际情况考虑的楼面活荷载按实际情况考虑的楼面活荷载 不考虑不考虑 屋面活荷载屋面活荷载 0.5屋面积灰荷载屋面积灰荷载 0.5 雪荷载雪荷载组合值系数组合值系数可变荷载种类可变荷载种类按等效均布荷载考虑按等效均布荷载考虑的楼面活荷载的楼面活荷载吊车悬吊物重力吊车悬吊物重力组合值系数组合值系数151（3 3）地震）地震影响系数影响系数 取决于取决于场地类别、建筑物的自振周期和阻尼比场地类别、建筑物的自振周期和阻尼比等诸多等诸多因素

32、因素，反映这些因素与地震影响系数的关系曲线称为，反映这些因素与地震影响系数的关系曲线称为反应谱反应谱曲线曲线。)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT152-地震影响系数；地震影响系数；max-地震影响系数最地震影响系数最 大值；大值；T-结构周期；结构周期；地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为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地震影响地震影响烈度烈度 括号数字分别

33、对应于设计基本加速度括号数字分别对应于设计基本加速度0.15g0.15g和和0.30g0.30g地区的地震影响系数地区的地震影响系数)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT153gT-特征周期；特征周期；-曲线下降段的衰减指数；曲线下降段的衰减指数；1-直线下降段的斜率调整直线下降段的斜率调整系数；系数；2-阻尼调整系数，小于阻尼调整系数，小于 0.550.55时，应取时，应取0.550.55。地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s s）0.90 0.65 0.450.35第三组第三组0.75 0

34、.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别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、振型分解反应谱法分解反应谱法 较高的结构，除基本振型的影响外，高振型的影响较较高的结构，除基本振型的影响外，高振型的影响较大，因此一般高层建筑都要用振型分解反应谱法考虑多个振大，因此一般高层建筑都要用振型分解反应谱法考虑多个振型的组合。一般可将质量集中在

35、楼层的位置，型的组合。一般可将质量集中在楼层的位置，n个楼层为个楼层为n个个质点，有质点，有n个振型。在组合前要分别计算每个振型的水平地个振型。在组合前要分别计算每个振型的水平地震作用及其效应（震作用及其效应（M,V,N, 等），然后进行内力与位移的振等），然后进行内力与位移的振型组合。型组合。 1554、平面、平面结构振型分解反应谱法结构振型分解反应谱法 按平面结算时，按平面结算时，X,Y两个水平方向分布计算，一个水平两个水平方向分布计算，一个水平方向每个楼层有一个平移自由度，方向每个楼层有一个平移自由度，n个楼层有个楼层有n个自由度、个自由度、n个频率和个频率和n个振型。平面结构的振型如下

36、图所示。个振型。平面结构的振型如下图所示。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 振型振型计算振型计算振型计算地震影响系数和振型参与系数计算地震影响系数和振型参与系数计算振型地震作用计算振型地震作用计算振型地震效应计算振型地震效应振型组合振型组合156 平面结构平面结构第第j振型，振型，i质点质点的等效水平地震力为的等效水平地震力为ijijjjiGXFn1i2jiin1ijiijXGXGiGjixj相应与相应与 j 振型自振周期振型自振周期 的地震响应系数的地震响应系数jT第第 j 振型振型 i 质点的振幅系数质点的振幅系数第第 i 层（层（i 质点）重力荷载代表值质点）重

37、力荷载代表值jj振型的振型参与系数：振型的振型参与系数：157 每个每个振型的等效地震力与振型的等效地震力与上图上图给出的振幅方向相同，每给出的振幅方向相同，每个振型都可由等效地震力计算得出结构的位移和各构件的弯个振型都可由等效地震力计算得出结构的位移和各构件的弯矩、剪力和轴力。矩、剪力和轴力。 因为因为采用了反应谱，由各振型的地震影响系数得到的等采用了反应谱，由各振型的地震影响系数得到的等效地震力是振动过程中的最大值，其产生的内力和位移也是效地震力是振动过程中的最大值，其产生的内力和位移也是最大值，实际上各振型的内力和位移达到最大值的时间一般最大值，实际上各振型的内力和位移达到最大值的时间一般并不相同，因此，并不相同，因此，不能简单地将各振型的内力和位移直接相不能简单地将各振型的内力和位移直接相加，而是通过概率统计将各个振型的内力和位移组合起来加，而是通过概率统计将各个振型的内力和位移组合起来，这就是这就是振型组合振型组合。158 对于平面结构，根据随机振动理论，地震作用下的内力对于平面结构，根据随机振动理论，地震作用下的内力和位移由各