第3章 高層建筑荷載及其效應(yīng)組合

1、教學(xué)提示：教學(xué)提示：本章主要介紹了高層建筑本章主要介紹了高層建筑水平荷載水平荷載作用方向、風(fēng)荷載作用方向、風(fēng)荷載的計(jì)算；的計(jì)算；抗震設(shè)防的準(zhǔn)則和抗震設(shè)防的準(zhǔn)則和基本設(shè)計(jì)方法，水平地震作用的計(jì)算方法（主基本設(shè)計(jì)方法，水平地震作用的計(jì)算方法（主要是反應(yīng)譜法）要是反應(yīng)譜法）與與豎向地震作用豎向地震作用的計(jì)算方法。的計(jì)算方法。還介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)包括還介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)包括承載能力、側(cè)移限承載能力、側(cè)移限制、舒適度及穩(wěn)定與抗傾覆制、舒適度及穩(wěn)定與抗傾覆等方面的總體設(shè)計(jì)等方面的總體設(shè)計(jì)要求；以及高層建筑要求；以及高層建筑荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合方法。方法。第第3 3章章 高層建筑荷載及其效應(yīng)組合高層建筑

2、荷載及其效應(yīng)組合教學(xué)要求：教學(xué)要求：熟練掌握熟練掌握風(fēng)荷載風(fēng)荷載的計(jì)算方法的計(jì)算方法;熟練掌握熟練掌握反應(yīng)譜方法計(jì)算水平地震作用反應(yīng)譜方法計(jì)算水平地震作用的方法，理解的方法，理解抗震設(shè)防的準(zhǔn)則和基本設(shè)抗震設(shè)防的準(zhǔn)則和基本設(shè)計(jì)方法計(jì)方法，反應(yīng)譜理論反應(yīng)譜理論;熟悉熟悉高層建筑的高層建筑的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求;掌握掌握荷載效應(yīng)組合的基本原則，各種工荷載效應(yīng)組合的基本原則，各種工況的區(qū)別及其應(yīng)用。況的區(qū)別及其應(yīng)用。高層建筑荷載及作用示意圖高層建筑高層建筑的荷載荷載包括豎向荷載豎向荷載和水平荷載水平荷載簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單介紹豎向荷載的計(jì)算，因?yàn)楦邔优c一般房屋并無區(qū)別。主要主要介紹水平荷載風(fēng)荷載風(fēng)荷載和地震荷載地震荷

3、載的計(jì)算方法。3.1 3.1 水平荷載作用下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算原則水平荷載作用下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化計(jì)算原則3.1.1 3.1.1 荷載作用方向荷載作用方向 風(fēng)荷載和地震作用方向都是隨機(jī)的，在風(fēng)荷載和地震作用方向都是隨機(jī)的，在一般情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，假設(shè)水平荷載一般情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，假設(shè)水平荷載分別作用在結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向。在矩形平分別作用在結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向。在矩形平面中，對(duì)正交的兩個(gè)主軸面中，對(duì)正交的兩個(gè)主軸x x、y y 方向分別進(jìn)方向分別進(jìn)行內(nèi)力分析如圖行內(nèi)力分析如圖3.1(a)3.1(a)及及3.1(b)3.1(b)所示。其他所示。其他形狀平面可根據(jù)幾何形狀和尺寸確定主軸方形狀平面可根據(jù)幾何形狀

4、和尺寸確定主軸方向。有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度向。有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于大于1515時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用，如圖向的水平地震作用，如圖3.1(c)3.1(c)所示。所示。水平荷載作用方向圖水平荷載作用方向圖3.1.2 3.1.2 平面化假定平面化假定 荷載作用下的房屋結(jié)構(gòu)都是空間受力體系，對(duì)框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以把空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，并作以下兩個(gè)假定。(1) 每榀框架或剪力墻可以抵抗自身平面內(nèi)的側(cè)每榀框架或剪力墻可以抵抗自身平面內(nèi)的側(cè)力，平面外剛度很小，可忽略不計(jì)。力，平面外剛度很小，

5、可忽略不計(jì)。即不考慮框架(剪力墻)參與抵抗平面外的水平作用，當(dāng)作只抵抗自身平面內(nèi)水平作用的平面結(jié)構(gòu)。(2) 樓蓋結(jié)構(gòu)在自身平面內(nèi)剛度無限大，平面外樓蓋結(jié)構(gòu)在自身平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度很小，可忽略不計(jì)。剛度很小，可忽略不計(jì)。根據(jù)假定根據(jù)假定(1)(1)，可分別考慮縱向平面結(jié)構(gòu)，可分別考慮縱向平面結(jié)構(gòu)和橫向平面結(jié)構(gòu)的受力情況，即在橫向水和橫向平面結(jié)構(gòu)的受力情況，即在橫向水平分力的作用下，只考慮橫向框架平分力的作用下，只考慮橫向框架( (橫向橫向剪力墻剪力墻) )而忽略縱向框架而忽略縱向框架( (縱向剪力墻縱向剪力墻) )的的作用，而在縱向水平力作用下，只考慮縱作用，而在縱向水平力作用下，只考

6、慮縱向框架向框架( (縱向剪力墻縱向剪力墻) )而忽略橫向框架而忽略橫向框架( (橫橫向剪力墻向剪力墻) )的作用。這樣可使計(jì)算大為簡(jiǎn)的作用。這樣可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化?；?.2 3.2 豎向荷載豎向荷載 豎向荷載包括恒載、樓面及屋面活荷載、豎向荷載包括恒載、樓面及屋面活荷載、雪荷載。恒載由構(gòu)件及裝修材料的尺寸和材雪荷載。恒載由構(gòu)件及裝修材料的尺寸和材料重量計(jì)算得出，材料自重可查料重量計(jì)算得出，材料自重可查建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范荷載規(guī)范(GB 50009-2001)(GB 50009-2001)(以下簡(jiǎn)稱以下簡(jiǎn)稱荷荷載規(guī)范載規(guī)范) )。樓面上的活荷載可按。樓面上的活荷載可按荷載規(guī)荷載規(guī)范范采用，

7、常用民用建筑樓面均布活荷載見采用，常用民用建筑樓面均布活荷載見表表3-13-1。常用民用建筑樓面均布活荷載常用民用建筑樓面均布活荷載 高層建筑多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，構(gòu)件截面尺寸高層建筑多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，構(gòu)件截面尺寸較大，自重大，設(shè)計(jì)時(shí)往往先估算地基承載力、基較大，自重大，設(shè)計(jì)時(shí)往往先估算地基承載力、基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)底部剪力，初步確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸。根據(jù)礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)底部剪力，初步確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸。根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載，工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載，對(duì)于對(duì)于框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)和和框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)大約為大約為121214kN/m14kN/m2 2，剪力

8、墻和筒中筒結(jié)構(gòu)剪力墻和筒中筒結(jié)構(gòu)約為約為141416kN/m16kN/m2 2。荷載規(guī)范荷載規(guī)范規(guī)定：設(shè)計(jì)樓面梁、柱及基礎(chǔ)時(shí)，考規(guī)定：設(shè)計(jì)樓面梁、柱及基礎(chǔ)時(shí)，考慮到活荷載各層同時(shí)滿布的可能性極少，因此需要慮到活荷載各層同時(shí)滿布的可能性極少，因此需要考慮活荷載的折減。而鋼筋混凝土高層建筑的恒荷考慮活荷載的折減。而鋼筋混凝土高層建筑的恒荷載較大，占豎向荷載的載較大，占豎向荷載的85%85%以上，活荷載相對(duì)較小，以上，活荷載相對(duì)較小，僅占豎向荷載的僅占豎向荷載的10%10%15%15%。 恒載的計(jì)算內(nèi)容恒載的計(jì)算內(nèi)容: : 1 1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)構(gòu)件( (梁、板、柱、墻、支撐梁、板、柱、墻、支撐) )

9、的重量的重量 2 2、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件非結(jié)構(gòu)構(gòu)件( (粉灰、飾面材料、填粉灰、飾面材料、填充墻、吊頂?shù)瘸鋲Α⒌蹴數(shù)? )的重量的重量 這些重量的大小不隨時(shí)間而改變，又這些重量的大小不隨時(shí)間而改變，又稱為永久荷載。稱為永久荷載。 恒載標(biāo)準(zhǔn)值等于構(gòu)件的體積乘以材料恒載標(biāo)準(zhǔn)值等于構(gòu)件的體積乘以材料的容重。的容重。常用材料的容重為：常用材料的容重為：鋼筋混凝土鋼筋混凝土25kNm3；鋼材鋼材78.5kNm3水泥砂漿水泥砂漿20kNm3；混合砂漿混合砂漿17kNm3鋁型材鋁型材28kNm3；玻璃玻璃25.6kNm3杉木杉木4kNm3；腐殖土腐殖土16kNm3砂土砂土17kNm3；卵石卵石18kNm3其他材料的

10、容重可從其他材料的容重可從建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB500092001)中查得。中查得。大量的高層住宅、旅館、辦公樓的樓面活荷載大量的高層住宅、旅館、辦公樓的樓面活荷載較小，在較小，在2.0kN/m2.0kN/m2 2左右。左右。豎向荷載最不利布置：豎向荷載最不利布置：對(duì)于高層建筑當(dāng)活荷載不大于4.0kN/m2，可不考慮 ，但跨中跨中彎矩要乘以1.11.21.11.2的擴(kuò)大系數(shù)，大于大于4.0kN/m4.0kN/m2，則應(yīng)考慮最不利布置。高層建筑豎向荷載還要考慮直升飛機(jī)平臺(tái)的荷載高層建筑豎向荷載還要考慮直升飛機(jī)平臺(tái)的荷載3.3 3.3 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 空氣流動(dòng)形成的風(fēng)遇到建筑物時(shí)，會(huì)

11、使空氣流動(dòng)形成的風(fēng)遇到建筑物時(shí)，會(huì)使建筑物表面產(chǎn)生建筑物表面產(chǎn)生壓力或吸力，壓力或吸力，這種作用稱為這種作用稱為建筑物所受到的建筑物所受到的風(fēng)荷載風(fēng)荷載。風(fēng)的作用是不規(guī)則。風(fēng)的作用是不規(guī)則的，風(fēng)壓隨風(fēng)速、風(fēng)向的變化而的，風(fēng)壓隨風(fēng)速、風(fēng)向的變化而不斷改變不斷改變。實(shí)際上，風(fēng)荷載是隨時(shí)間波動(dòng)的實(shí)際上，風(fēng)荷載是隨時(shí)間波動(dòng)的動(dòng)力荷載動(dòng)力荷載，但設(shè)計(jì)時(shí)一般把它視為但設(shè)計(jì)時(shí)一般把它視為靜荷載靜荷載。長(zhǎng)周期的風(fēng)。長(zhǎng)周期的風(fēng)壓使建筑物產(chǎn)生側(cè)移，短周期的脈動(dòng)風(fēng)壓使壓使建筑物產(chǎn)生側(cè)移，短周期的脈動(dòng)風(fēng)壓使建筑物在平均側(cè)移附近搖擺。建筑物在平均側(cè)移附近搖擺。 對(duì)于對(duì)于高度較大且較柔高度較大且較柔的高層建筑，要的高層建

12、筑，要考慮考慮動(dòng)力效應(yīng)動(dòng)力效應(yīng)，適當(dāng)加大風(fēng)荷載數(shù)值。確，適當(dāng)加大風(fēng)荷載數(shù)值。確定高層建筑風(fēng)荷載，大多數(shù)情況定高層建筑風(fēng)荷載，大多數(shù)情況( (高度高度300m300m以下以下) )可按照可按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的方法，少數(shù)建筑規(guī)定的方法，少數(shù)建筑( (高度大、對(duì)風(fēng)荷高度大、對(duì)風(fēng)荷載敏感或有特殊情況載敏感或有特殊情況) )還要通過風(fēng)洞試驗(yàn)還要通過風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)荷載，以補(bǔ)充規(guī)范的不足。確定風(fēng)荷載，以補(bǔ)充規(guī)范的不足。3.3.1風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）1當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)：當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)：0)(zszzk2 當(dāng)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)當(dāng)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí) ：3 基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓

13、一般高層建筑取重現(xiàn)期為一般高層建筑取重現(xiàn)期為5050年的風(fēng)壓值計(jì)算風(fēng)荷載，年的風(fēng)壓值計(jì)算風(fēng)荷載，但不得小于但不得小于0.3KN/m0.3KN/m2 2。對(duì)于對(duì)于風(fēng)荷載比較敏感風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，承載力設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)的高層建筑，承載力設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)乘以乘以1.11.1的系數(shù)。的系數(shù)。在進(jìn)行在進(jìn)行舒適度舒適度計(jì)算時(shí)，取重現(xiàn)期為計(jì)算時(shí)，取重現(xiàn)期為1010年的風(fēng)壓值計(jì)年的風(fēng)壓值計(jì)算風(fēng)荷載。算風(fēng)荷載。0( )kgzszz 0 風(fēng)壓高度變化系數(shù)z對(duì)于平坦或稍有起伏的地形，風(fēng)壓高度變化系數(shù)對(duì)于平坦或稍有起伏的地形，風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)應(yīng)根據(jù)地面租糙度地面租糙度類別按表類別按表3-1確定。確定。地面粗糙度可分為地

14、面粗糙度可分為A、B、C、D四類四類:一一A類類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)地區(qū);一一B類類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);一一C類類指有密集建筑群的城市市區(qū)指有密集建筑群的城市市區(qū);一一D類類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。 風(fēng)載體型系數(shù) : 建筑物各個(gè)表面風(fēng)作用力的平均值與基本風(fēng)壓的比值。 s計(jì)算計(jì)算主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載效應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載效應(yīng)時(shí)，風(fēng)荷載體型系數(shù)時(shí)，風(fēng)荷載體型系數(shù)可按下列可按下列規(guī)定采用規(guī)定采用:1、圓形平面建筑取、

15、圓形平面建筑取0.8;2、正多邊形及截角三角形平面建筑，由下式計(jì)算、正多邊形及截角三角形平面建筑，由下式計(jì)算:式中式中n-多邊形的邊數(shù)。多邊形的邊數(shù)。3、高寬比不大于、高寬比不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3;4、下列建筑取、下列建筑取1.4:l）V形、形、Y形、弧形、雙十字形、井字形平面建筑形、弧形、雙十字形、井字形平面建筑;2）L形、槽形和高寬比形、槽形和高寬比H/B大于大于4的十字形平面建筑的十字形平面建筑;3）高寬比）高寬比H/B大于大于4，長(zhǎng)寬比，長(zhǎng)寬比L/B不大于不大于1.5的矩形、的矩形、鼓形平鼓形平面建筑。面建筑。5、在需要更細(xì)致進(jìn)行風(fēng)荷

16、載計(jì)算的場(chǎng)合，風(fēng)荷載體型系數(shù)可、在需要更細(xì)致進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算的場(chǎng)合，風(fēng)荷載體型系數(shù)可按表按表3-3或由風(fēng)洞試驗(yàn)確定?；蛴娠L(fēng)洞試驗(yàn)確定。sns/2 . 18 . 0風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)z對(duì)于基本自振對(duì)于基本自振周期周期大于大于0.25s的工程結(jié)構(gòu)，以及的工程結(jié)構(gòu)，以及高度大于高度大于30m且高寬比大于且高寬比大于1.5的房屋建筑，應(yīng)的房屋建筑，應(yīng)考慮考慮風(fēng)壓脈動(dòng)風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)發(fā)生對(duì)結(jié)構(gòu)發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振的影響。的影響。zzz 1z-振型系數(shù)振型系數(shù)，可由結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算確定，計(jì)算時(shí)可僅，可由結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算確定，計(jì)算時(shí)可僅考慮受力方向基本振型的影響考慮受力方向基本振型的影響;對(duì)于質(zhì)量和剛度沿高度分對(duì)

17、于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的彎剪型結(jié)構(gòu)，也可近似采用振型計(jì)算點(diǎn)距室布比較均勻的彎剪型結(jié)構(gòu)，也可近似采用振型計(jì)算點(diǎn)距室外地面高度外地面高度z/H的比值的比值;-脈動(dòng)增大系數(shù)脈動(dòng)增大系數(shù)，可按表，可按表3-4采用采用;-脈動(dòng)影響系數(shù)脈動(dòng)影響系數(shù)，外形、質(zhì)量沿高度比較均勻的結(jié)構(gòu)可，外形、質(zhì)量沿高度比較均勻的結(jié)構(gòu)可按表按表3-5采用采用;z-風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)?？傮w風(fēng)荷載總體風(fēng)荷載：建筑物各個(gè)表面風(fēng)荷載的合力，是沿高度變化的分布荷載，用于計(jì)算結(jié)構(gòu)側(cè)移和各構(gòu)件的內(nèi)力。)coscoscos(2221110nnnszzBBBwW 局部風(fēng)荷載局部風(fēng)荷載：用于計(jì)算用于計(jì)算局部構(gòu)件、圍護(hù)構(gòu)件局部

18、構(gòu)件、圍護(hù)構(gòu)件或或維護(hù)構(gòu)件與主體的連接維護(hù)構(gòu)件與主體的連接。對(duì)于檐口、雨蓬、遮陽板、陽臺(tái)等突出構(gòu)件的對(duì)于檐口、雨蓬、遮陽板、陽臺(tái)等突出構(gòu)件的上浮力，取上浮力，取s2.0。對(duì)封閉式建筑，內(nèi)表面按外表面風(fēng)壓的正、負(fù)對(duì)封閉式建筑，內(nèi)表面按外表面風(fēng)壓的正、負(fù)情況取情況取0.20或或+0.20。3.3.3 風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)高層規(guī)程（高層規(guī)程（JGJ3-2010)規(guī)定：高度大于規(guī)定：高度大于200m或有或有下列情況之一的建筑物，宜按風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)荷載。下列情況之一的建筑物，宜按風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)荷載。1、平面性狀不規(guī)則、立面形狀復(fù)雜；平面性狀不規(guī)則、立面形狀復(fù)雜；2、立面開洞、連體建筑；立面開洞、連體建筑；3

19、、周圍地形和環(huán)境復(fù)雜的建筑物周圍地形和環(huán)境復(fù)雜的建筑物【例3.1】 某某10層現(xiàn)層現(xiàn)澆澆框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓，其剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓，其平面及平面及剖剖面如圖面如圖3.4所示。當(dāng)?shù)鼗?。?dāng)?shù)鼗颈撅L(fēng)風(fēng)壓壓為為0.7kN/m2，地面地面粗糙粗糙度為度為A類類，求在圖示風(fēng)向作用下，建筑物各，求在圖示風(fēng)向作用下，建筑物各樓層的風(fēng)力樓層的風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值。解 T1 =0.06N=0.0610=0.6(s)w0=0.70kN/m2w0T12=0.700.62=0.252，由表3.4 得 =1.324B=50.15，H/B=39.3/50.15=0.783A 類地面， v =0.460（線性插入法

20、）根據(jù)地面粗糙度A類和離地高度Hi查表可得相應(yīng)的z值各樓層位置處的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表3-1。風(fēng)荷載體型系數(shù)s=0.8+0.5=1.3各樓層總總風(fēng)力F=A i ziszi0，計(jì)算結(jié)果見表3-2。表3-1各樓層位置處的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算結(jié)果0.460.46表3-2各樓層總風(fēng)力F 計(jì)算結(jié)果1.30作業(yè)：某作業(yè)：某9 9層現(xiàn)澆框架層現(xiàn)澆框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓，其剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓，其平面及剖面同書上例題平面及剖面同書上例題3.13.1，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓為0.50kN/m0.50kN/m2 2，地面粗糙度為，地面粗糙度為C C類，建筑物總長(zhǎng)類，建筑物總長(zhǎng)7 76m6m，寬，寬5.7+2.4+5

21、.7m, 5.7+2.4+5.7m, 底層層高底層層高4.6m4.6m，其，其它層它層3.6m3.6m，求在平行于建筑物長(zhǎng)向的風(fēng)荷載作，求在平行于建筑物長(zhǎng)向的風(fēng)荷載作用下，建筑物各樓層的風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值。用下，建筑物各樓層的風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值。3.4.1地震作用的特點(diǎn)地震作用的特點(diǎn)地震作用：地震作用：地震時(shí)，由于地震波的作用產(chǎn)生地面運(yùn)動(dòng)，并通過基礎(chǔ)影響上部結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)。地震效應(yīng)地震效應(yīng): : 地面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，包括加速度、速度、位移反應(yīng)。地面運(yùn)動(dòng)特性的特征量（三要素）地面運(yùn)動(dòng)特性的特征量（三要素）：強(qiáng)度（振幅大強(qiáng)度（振幅大?。?，頻譜?。l譜( (周期長(zhǎng)短周期長(zhǎng)短) )與持續(xù)時(shí)間與持續(xù)時(shí)間。周

22、期：周期：物體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或物理量作周而復(fù)始的變化物體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或物理量作周而復(fù)始的變化時(shí)，重復(fù)一次所經(jīng)歷的時(shí)間。時(shí)，重復(fù)一次所經(jīng)歷的時(shí)間。 3.4 3.4 地震作用地震作用震中距的影響建筑物本身的動(dòng)力特性對(duì)建筑破壞程度有很大的影響建筑物的動(dòng)力特性：主要指建筑物的自振周期、振型和阻尼。自振周期、振型和阻尼。自振周期自振周期: :結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動(dòng)所需要的時(shí)間阻尼阻尼: :使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦和其他阻礙作用震源震源震中震中等震線等震線震中距震中距地震的幾個(gè)名詞地震的幾個(gè)名詞地面上任何一點(diǎn)到震中的直線距離稱為震中距。同樣大地面上任何一點(diǎn)到震中的直線距離稱為震中距。同樣大小的地震，在震

23、中距越小的地方，影響或破壞越重。小的地震，在震中距越小的地方，影響或破壞越重。3.4.2抗震設(shè)防準(zhǔn)則和基本方法抗震設(shè)防準(zhǔn)則和基本方法抗震設(shè)防：抗震設(shè)防：是對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取一定的抗震措施，以達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震的效果和目的。抗震設(shè)防的目標(biāo)抗震設(shè)防的目標(biāo)：( (三水準(zhǔn)三水準(zhǔn)) ) “小震不壞，中震可修，大震不倒小震不壞，中震可修，大震不倒”抗震設(shè)計(jì)三水準(zhǔn)：抗震設(shè)計(jì)三水準(zhǔn)： 第三水準(zhǔn)：第三水準(zhǔn)：大震不倒，大震不倒，5050年超越概率為年超越概率為2 23%3%，地震，地震烈度比基本烈度高，重現(xiàn)期烈度比基本烈度高，重現(xiàn)期20002000年（宜通過概念設(shè)計(jì)年（宜通過概念設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施達(dá)到具有多道防線）

24、與構(gòu)造措施達(dá)到具有多道防線） 第二水準(zhǔn)：第二水準(zhǔn)：中震可修，中震可修，5050年超越概率為年超越概率為10%10%，地震烈，地震烈度等于基本烈度高，重現(xiàn)期度等于基本烈度高，重現(xiàn)期475475年，規(guī)范以此定義基年，規(guī)范以此定義基本烈度；本烈度；第一水準(zhǔn)：第一水準(zhǔn)：小震不壞，小震不壞，5050年超越概率為年超越概率為63%63%，地震烈，地震烈度低于基本烈度一度半，重現(xiàn)期度低于基本烈度一度半，重現(xiàn)期5050年。年。超越概率：超越概率：在一定時(shí)期內(nèi)，工程場(chǎng)地可能遭遇大于或等于給定在一定時(shí)期內(nèi)，工程場(chǎng)地可能遭遇大于或等于給定的地震烈度值或地震動(dòng)參數(shù)值的概率。的地震烈度值或地震動(dòng)參數(shù)值的概率。重現(xiàn)期：重

25、現(xiàn)期：在同一地區(qū)內(nèi)某一震級(jí)地震重復(fù)發(fā)生所需要的時(shí)間間在同一地區(qū)內(nèi)某一震級(jí)地震重復(fù)發(fā)生所需要的時(shí)間間隔。隔。 設(shè)地震重現(xiàn)期為設(shè)地震重現(xiàn)期為n年，則地震年均發(fā)生概率為年，則地震年均發(fā)生概率為=1/n。則在。則在年限年限T年內(nèi)，地震發(fā)生的概率年內(nèi)，地震發(fā)生的概率P近似為波松分布：近似為波松分布：一般建筑的設(shè)計(jì)使用年限為一般建筑的設(shè)計(jì)使用年限為50年，地震的發(fā)生概率也以年，地震的發(fā)生概率也以50年為年為基準(zhǔn)周期?；驹O(shè)防地震定為超越概率為基準(zhǔn)周期?；驹O(shè)防地震定為超越概率為10%的地震的地震重現(xiàn)期為重現(xiàn)期為50的地震在使用年限的地震在使用年限50年內(nèi)的發(fā)生概率為年內(nèi)的發(fā)生概率為63%，通，通過下式可以

26、看出：過下式可以看出：用同樣的算法，超越概率用同樣的算法，超越概率2%的大震重現(xiàn)期為的大震重現(xiàn)期為2475年。年。 1.在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震的影響時(shí)，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用。（此時(shí)建筑物基本上處于彈性階段,小震）2.在遭受本地區(qū)規(guī)定的設(shè)防烈度本地區(qū)規(guī)定的設(shè)防烈度的地震的影響時(shí)，建筑物（包括結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)部分）可能有一定損壞，但不至危及人民生命和生產(chǎn)設(shè)備的安全，經(jīng)一般修理仍可繼續(xù)使用。（此時(shí)建筑物進(jìn)入彈塑性階段，中震）3.在遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震的影響時(shí)，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。（此時(shí)建筑物將產(chǎn)生嚴(yán)重

27、破壞但不至于倒塌，大震）抗震規(guī)范以二階段設(shè)計(jì)法二階段設(shè)計(jì)法來實(shí)現(xiàn)上述“三水三水準(zhǔn)準(zhǔn)”抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)?？拐鹪O(shè)計(jì)目標(biāo)。第一階段設(shè)計(jì)第一階段設(shè)計(jì)：按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，以及小震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈性變形，以滿足第一、二水準(zhǔn)的要求。然后通過概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來滿足第三水準(zhǔn)的要求。 第二階段設(shè)計(jì)第二階段設(shè)計(jì)：對(duì)于有特殊要求的建筑和地震時(shí)容易倒塌的結(jié)構(gòu)，按大震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，以滿足第三水準(zhǔn)的要求。建筑物的抗震設(shè)防類別建筑物的抗震設(shè)防類別:建筑應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類、乙類、丙類和丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。甲類建筑（甲類建筑（特殊設(shè)防類）特殊設(shè)防類）：應(yīng)屬

28、于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，乙類建筑（乙類建筑（重點(diǎn)設(shè)防類重點(diǎn)設(shè)防類）：）：應(yīng)屬于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，包括未成年人學(xué)校、醫(yī)院。丙類建筑（丙類建筑（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類）：）：應(yīng)屬于除甲、乙、丁類以外的一般建筑，丁類建筑（丁類建筑（適度設(shè)防類適度設(shè)防類）：）：應(yīng)屬于抗震次要建筑。各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)符合下列要求：1、特殊設(shè)防類、特殊設(shè)防類(甲類建筑甲類建筑)：地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為度時(shí)，應(yīng)符合比度抗震設(shè)防更

29、高的要求。2、重點(diǎn)設(shè)防類、重點(diǎn)設(shè)防類(乙類建筑乙類建筑)：地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為度時(shí)，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為度時(shí)，應(yīng)符合比度抗震設(shè)防更高的要求；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。 對(duì)較小的乙類建筑較小的乙類建筑，當(dāng)其結(jié)構(gòu)改用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型時(shí)，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。3、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類建筑），地震作用和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。4、適度設(shè)防類、適度設(shè)防類（丁類建筑），一般情況下，地震作用仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施應(yīng)允許仍比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度

30、的要求適當(dāng)降低，但抗震設(shè)防烈度為度時(shí)不應(yīng)降低。 抗震設(shè)防烈度為度時(shí)，除抗震規(guī)范有具體規(guī)定外，對(duì)乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用的計(jì)算。3.4.3 抗震計(jì)算理論抗震計(jì)算理論計(jì)算地震作用的方法可分為靜力法、反應(yīng)譜方法（擬計(jì)算地震作用的方法可分為靜力法、反應(yīng)譜方法（擬靜力法）和時(shí)程分析法（直接動(dòng)力法）。靜力法）和時(shí)程分析法（直接動(dòng)力法）。1 1、反應(yīng)譜理論、反應(yīng)譜理論反應(yīng)譜反應(yīng)譜：?jiǎn)钨|(zhì)點(diǎn)彈性體系在一單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在一定的地面運(yùn)動(dòng)作用下，其最大反定的地面運(yùn)動(dòng)作用下，其最大反應(yīng)（加速度，速度和位移反應(yīng)）應(yīng)（加速度，速度和位移反應(yīng)）與體系自振周期之間的變化曲線與體系自振周期之間的變化曲線（譜曲線）。（譜曲

31、線）。單質(zhì)點(diǎn)體系在地震水平運(yùn)動(dòng)作用單質(zhì)點(diǎn)體系在地震水平運(yùn)動(dòng)作用下將產(chǎn)生地面的水平運(yùn)動(dòng)，此時(shí)下將產(chǎn)生地面的水平運(yùn)動(dòng)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)上作用有三種力。質(zhì)點(diǎn)上作用有三種力。單質(zhì)點(diǎn)體系的地震作用根據(jù)其自振周期對(duì)應(yīng)的反應(yīng)譜值由下式計(jì)算得到： F=mSa=（mg）k=G 式中m：質(zhì)量 ； Sa：地震反應(yīng)譜； k：地震系數(shù) ； ：動(dòng)力系數(shù) ； G：質(zhì)點(diǎn)重量 ：地震影響系數(shù)2、直接動(dòng)力理論、直接動(dòng)力理論用地震波（加速度時(shí)程）作為地面運(yùn)動(dòng)輸入，直接計(jì)算并輸出結(jié)構(gòu)隨時(shí)間而變化的地震反應(yīng)。地震波的選?。翰捎脧椝苄詣?dòng)力分析方法進(jìn)行薄弱層驗(yàn)算時(shí)，宜符合以下要求：1、應(yīng)按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于兩組實(shí)際地震波和一組人

32、工模擬的地震波的加速度時(shí)程曲線；2、地震波按持續(xù)時(shí)間不宜少于12s計(jì)算，數(shù)值化時(shí)距可取為0.01s或0.02s 3 輸入地震波的最大加速度，可按下表采用：(用于0.15g和0.3g的地區(qū)） 抗震設(shè)防烈度7度8度9度Amax(cm/s2)220(310)400(510)6203.4.4 設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 地震影響系數(shù)地震影響系數(shù)：地震作用地震作用：最大加速度Sa，k地震系數(shù)，g重力加速度 地震影響系數(shù)， k ； 是動(dòng)力系數(shù)G質(zhì)點(diǎn)的重量，Gmg； 因此計(jì)算地震作用大小的關(guān)鍵在于確定值。其直接變量為結(jié)構(gòu)自振周期，另外還和場(chǎng)地特征周期和結(jié)構(gòu)阻尼比有關(guān) 。然后按抗震規(guī)范中給出的地震地震影響系數(shù)影響系數(shù)曲線確定

33、自振周期自振周期T:結(jié)構(gòu)按某一振型完成一次自由振動(dòng)所需要的時(shí)間kgSa/GFTg(特征周期值特征周期值) 是地震影響曲線下降段起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的周期值，與土質(zhì)的堅(jiān)硬度有關(guān)，場(chǎng)地土愈軟，Tg值越大1、除有專門規(guī)定外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比阻尼比應(yīng)取0.05，此時(shí)，阻尼調(diào)整系數(shù)2=1 ；曲線下降段衰減指數(shù)=0.9 ，直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)1=0.02 2、當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比按有關(guān)規(guī)定不等于0.05時(shí)：55.005.09.08/)05.0(02.017 . 106. 005. 0122 阻尼調(diào)整系數(shù)，當(dāng)小于0.55時(shí)，應(yīng)取0.55水平地震影響系數(shù)最大值水平地震影響系數(shù)最大值maxmax 應(yīng)按表3-8

34、取值；特征周期應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組按表3-9取值。設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)的多遇地震和罕遇地震的設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)的多遇地震和罕遇地震的maxmax3.4.5水平地震作用計(jì)算水平地震作用計(jì)算A、底部剪力法底部剪力法:1 1 適用范圍：適用范圍：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結(jié)構(gòu)。2 2 結(jié)構(gòu)的底部總剪力標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)的底部總剪力標(biāo)準(zhǔn)值按下列公式計(jì)算： FEk結(jié)構(gòu)在水平地震作用下底部總剪力標(biāo)準(zhǔn)值1 相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)。 Geq結(jié)構(gòu)總重力荷載，單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值，多質(zhì)點(diǎn)可取總重力荷載代表值的85%。重力荷載代表值重力荷載代表值：應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件應(yīng)取

35、結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值自重標(biāo)準(zhǔn)值和和可變荷載可變荷載組合值組合值之之和，見和，見P68eqEkGF1ieqGG85.0Fi質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Hi，Hj分別為質(zhì)點(diǎn)i，j的計(jì)算高度n為了考慮高振型的影響，頂部附加地震作為了考慮高振型的影響，頂部附加地震作用系數(shù)用系數(shù)，多層鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)房屋按表3-12基本周期T11.4Tg時(shí)，高振型影響小，不考慮頂部附加水平力， n = 0；基本周期T11.4Tg時(shí)， n與Tg有關(guān)EknnnEknjjjiiiFFFHGHGF)1 (1表表3-10場(chǎng)地場(chǎng)地特征周期（特征周期（Tg)各地區(qū)處于哪一組可在地震規(guī)范中查到，其中桂林各地區(qū)處于哪一組可在地震規(guī)范中

36、查到，其中桂林等廣西縣級(jí)以上城鎮(zhèn)均屬第一組，全國大部分屬第等廣西縣級(jí)以上城鎮(zhèn)均屬第一組，全國大部分屬第一組一組 設(shè)計(jì)地震分組反映了震中距的影響，在相同烈度下，震中距離遠(yuǎn)近不同和震級(jí)大小不同的地震產(chǎn)生的震害是不同的。例如，同樣是7 度，如果距離震中較近，則地面運(yùn)動(dòng)的頻率成分中短周期成分多，場(chǎng)地卓越周期短，對(duì)剛性結(jié)構(gòu)造成的震害大，長(zhǎng)周期的結(jié)構(gòu)反應(yīng)較??；如果距離震中遠(yuǎn)，短周期振動(dòng)衰減比較多，場(chǎng)地卓越周期比較長(zhǎng)，則高柔的結(jié)構(gòu)受地震的影響大。抗震規(guī)范用設(shè)計(jì)地震分組粗略地反映這一宏觀現(xiàn)象。分在第三組的城鎮(zhèn)，由于特征周期Tg較大，長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的地震作用會(huì)較大。土的類型土的類型巖土名稱和性狀巖土名稱和性狀土層剪

37、切波速范圍土層剪切波速范圍m/s堅(jiān)硬土或巖石堅(jiān)硬土或巖石I穩(wěn)定巖石，密實(shí)的碎石土穩(wěn)定巖石，密實(shí)的碎石土se500中硬土中硬土II中密，稍密的碎石土，密實(shí)中中密，稍密的碎石土，密實(shí)中密的礫，粗中砂密的礫，粗中砂fak200的粘性的粘性土和粉土，堅(jiān)硬黃土土和粉土，堅(jiān)硬黃土500se250中軟土中軟土III稍密的礫，粗中砂，除松散外稍密的礫，粗中砂，除松散外的粉細(xì)砂，的粉細(xì)砂，fak200的粘性土和的粘性土和粉土，粉土，fak130的填土，可塑黃的填土，可塑黃土。土。250se140軟弱土軟弱土IV淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，淤泥和淤泥質(zhì)土，松散的砂，新近沉積的粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土，f

38、ak130的填土，流塑黃土。的填土，流塑黃土。se140場(chǎng)地土類別的劃分場(chǎng)地土類別的劃分 T0(場(chǎng)地卓越周期值場(chǎng)地卓越周期值) 是根據(jù)覆蓋層厚度與土層剪切波速按公式T0=4H/計(jì)算的周期，表示場(chǎng)地土最主要的振動(dòng)特性。 覆蓋土層愈厚，剪切波速愈小，場(chǎng)地土愈差，基本周期就愈長(zhǎng)，一般來說就愈接近高層建筑的自震周期，其地震效應(yīng)愈大。許多規(guī)范中場(chǎng)地覆蓋層厚度指地表面至剪切波速大于500ms堅(jiān)硬土層頂面的距離。 當(dāng)建筑物的自振周期與場(chǎng)地土的卓越周期相等或接近時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振，建筑物的震害較嚴(yán)重。 鞭端（鞘）效應(yīng)鞭端（鞘）效應(yīng):當(dāng)建筑物有突出屋面的小建筑物，如屋頂間、女兒墻等時(shí)，由于這些建筑物的質(zhì)量和剛度突然

39、變小，地震反應(yīng)隨之加大。這種現(xiàn)象稱為“鞭端效應(yīng)”。對(duì)多層建筑，抗震規(guī)范（GB500112001）規(guī)定，當(dāng)采用底部剪力法底部剪力法計(jì)算這類建筑的地震作用效應(yīng)時(shí)，宜乘以增大系數(shù)3，此增大部分不應(yīng)向下傳遞，但與該突出部分相連的構(gòu)件應(yīng)予以計(jì)入。對(duì)于高層建筑，增大系數(shù)應(yīng)按高規(guī)（JGJ32002)附錄B.0.3之規(guī)定選用。nFnFiF1nFB B、振型分解反應(yīng)譜法、振型分解反應(yīng)譜法 因結(jié)構(gòu)計(jì)算模型分為水平結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，振型組合也有兩種方法。這里主要介紹： 1、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 結(jié)構(gòu)j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下列公式確定： Fij=jjXjiGi （i=1,2n

40、, j=1,2m）式中：Fji j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值j相應(yīng)于j振型自振周期的地震影響系數(shù) Xjij振型i質(zhì)點(diǎn)的水平相對(duì)位移jj振型的參與系數(shù) Gi集中于i質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值。N個(gè)質(zhì)點(diǎn)就有n個(gè)振型，而且每個(gè)方向都有，空間分析即有3n個(gè)振型，平面分析時(shí)2n 個(gè)振型2。 niijiniijijGXGX121振型的參與系數(shù)振型的參與系數(shù)： 表示表示每個(gè)振型地震時(shí)對(duì)建筑物每個(gè)振型地震時(shí)對(duì)建筑物作用大小的影響。作用大小的影響。 2 2、振型組合、振型組合 水平地震作用效應(yīng)（彎矩、剪力、軸力和變形），應(yīng)按下式確定：2jEkSSSEk水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)Sjj振型水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，可

41、只取前23個(gè)振型，當(dāng)基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時(shí)，振型個(gè)數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加。振型參與等效質(zhì)量振型參與等效質(zhì)量( (重量）公式：重量）公式：一般結(jié)構(gòu)總是由前幾個(gè)振型起主要作用，工程設(shè)計(jì)中，只需要有限個(gè)振型計(jì)算內(nèi)力和位移。如果有限個(gè)振型參與的等效質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%，就認(rèn)為計(jì)算滿足工程需要了。 振型組合：振型組合：各振型產(chǎn)生各振型產(chǎn)生的內(nèi)力和位移不一定在的內(nèi)力和位移不一定在同一時(shí)間達(dá)到最大值，同一時(shí)間達(dá)到最大值，不能簡(jiǎn)單地將個(gè)振型的不能簡(jiǎn)單地將個(gè)振型的內(nèi)力和位移相加，而是內(nèi)力和位移相加，而是通過概率統(tǒng)計(jì)將各振型通過概率統(tǒng)計(jì)將各振型的內(nèi)力和位移組合起來。的內(nèi)力和位移組合起來。振型參與等效

42、質(zhì)量重量：振型參與等效質(zhì)量重量：表示計(jì)算需要多少個(gè)振表示計(jì)算需要多少個(gè)振型來考慮其對(duì)建筑物的型來考慮其對(duì)建筑物的影響影響C、驗(yàn)算、驗(yàn)算抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求：式中： VEki第i層對(duì)應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層剪力； 剪力系數(shù)，不應(yīng)小于表3-13規(guī)定的樓層最小地震剪力系數(shù)值，對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)；Gj第j層的重力荷載代表值 ;n -結(jié)構(gòu)計(jì)算總層數(shù)。nijjEkiGV表3-13 樓層最小地震剪力系數(shù)值 注：1 基本周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值；2 括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)

43、【例3.2】某工程為8層框架結(jié)構(gòu)，梁柱現(xiàn)澆、樓板預(yù)制，設(shè)防烈度為7度，II類場(chǎng)地土，地震分組為第二組，尺寸如圖3.10所示?，F(xiàn)已計(jì)算出結(jié)構(gòu)自振周期T1=0.58s；集中在屋蓋和樓蓋的恒載為頂層5400kN，27層5000kN，底層6000kN；活載為頂層600kN，17層1000kN，按底部剪力法計(jì)算各樓層地震作用標(biāo)準(zhǔn)值與剪力。 解：解： 樓層重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值：頂層：G8=5400+0 0600=5400kN27層：G27=5000+50%1000=5500kN1 層：G1=6000+50%1000=6500kN總重力荷載代表值：G=Gi=5400+55006+6500=44900kN總地震作用

44、標(biāo)準(zhǔn)值。總地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)地震分組和場(chǎng)地類別查表3-10得到：Tg=0.4s；由7度設(shè)防查表3-9得：max=0.08；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比=0.05，則衰減指數(shù)=0.9，Tg T1=0.58s5Tg。結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值為： Geq=0.85GE=0.8544900=38165 kN總地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為： 0.057338165=2186.85 kN0.91max10.40.080.05730.58gTT1EKeqFG 各樓層地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。由于T1=0.58s1.4Tg=1.40.4=0.56，應(yīng)考慮頂部附加水平地震作用查表3-12 得： n =0.08T1+0.01=0.080.

45、58+0.01=0.0564Fn =nFEk =0.05642186.85=123.34kN 計(jì)算結(jié)果如表3-15和圖3.11所示?！纠?.3】如圖3.12所示的3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，各部分尺寸如圖3.12(a)所示。各樓層重力荷載代表值為G1=1200kN，G2=1000kN，G3=650kN(如圖3.12(b)所示)，場(chǎng)地土II類，設(shè)防烈度8度，地震分組在第二組。現(xiàn)算得前3個(gè)振型的自振周期為T1=0.68s，T2=0.24s，T3=0.16s，振型分別如圖3.3(c)3.3(e)所示。試用振型分解反應(yīng)譜法求該框架結(jié)構(gòu)的層間地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用。計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用

46、。各振型的地震影響系數(shù)：根據(jù)場(chǎng)地類型、設(shè)防烈度、地震分組，查表得Tg=0.40s，max=0.16；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比=0.05，則衰減指數(shù)=0.9，TgT1=0.68s5Tg；根據(jù)各振型的自振周期T1、T2、T3，可以得到3種振型下的地震影響系數(shù)0.911max0.40.160.100.68gTT23max0.1623max0.16各振型參與系數(shù)： 11222211.000 1200 1.735 10002.148 6500.6011.0001200 1.73510002.148650njiiinjiiiX GXG同理可得：各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用 ，按公式計(jì)算得： 20.29130.193

47、jiFjijjjiiFx G 3.4.6 3.4.6 結(jié)構(gòu)自振周期的計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期的計(jì)算 計(jì)算方法：理論計(jì)算、半理論半經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)公式。1、理論計(jì)算、理論計(jì)算（在采用振型分解反應(yīng)譜計(jì)算時(shí)應(yīng)用）：有剛度法和柔度法理論方法得到的周期比結(jié)構(gòu)的實(shí)際周期長(zhǎng)，原因是計(jì)算中沒有考慮填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對(duì)剛度的增大作用，實(shí)際結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、材料性能、施工質(zhì)量等也不像計(jì)算模型那么理想。若直接用理論周期值計(jì)算地震作用，則地震作用可能偏小，因此必須對(duì)周期值(包括高振型周期值)作修正。剛度增大后周期折減系數(shù)（P74）： 框架：框架：0.60.60.70.7，框架，框架剪力墻：剪力墻：0.70.70.80.8 剪力墻

48、剪力墻: 0.8: 0.81.0 1.0 框架框架核心筒：核心筒：0.80.80.90.92 2，半理論半經(jīng)驗(yàn)公式，半理論半經(jīng)驗(yàn)公式（采用底部剪力法時(shí)應(yīng)用）： 1） 頂點(diǎn)位移法TT017 . 1 重力荷載作為水平力作用于各質(zhì)點(diǎn)上計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性側(cè)移曲線，得頂點(diǎn)的以彈性側(cè)移T（單位是m), 0為結(jié)構(gòu)基本周期修正系數(shù)，取值同前。 2 ）能量法計(jì)算步驟： 以重力荷載作為水平力作用于各質(zhì)點(diǎn)上 計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性側(cè)移曲線，得各質(zhì)點(diǎn)的彈性側(cè)移iNiiiNiiiGgGT112012 3 3、經(jīng)驗(yàn)公式、經(jīng)驗(yàn)公式（僅用于估算）（僅用于估算） 1） 鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，高度2550m，剪力墻間距6m左右： T1橫=0

49、.06n T1縱=0.05n 2） 鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)： T1=（0.060.09）n 3 ）鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)： T1=（0.080.10）n 4 ）鋼結(jié)構(gòu)： T1=0.10n n建筑物層數(shù)3.4.7 豎向地震作用計(jì)算豎向地震作用計(jì)算在設(shè)防烈度8、9度的大跨度梁和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)中，9度時(shí)的高層建筑，其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式確定；eqvEvkGFmaxEvknjjjiiviFHGHGF1式中 : FEvk結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Fi質(zhì)點(diǎn)i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。vmax 豎向地震影響系數(shù)的最大值，取0.65max 。 Geq結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，可取其重力荷載代表值的75%。樓層的豎向地

50、震作用效應(yīng)可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配，并宜乘以增大系數(shù)1.5。豎向地震作用計(jì)算豎向地震作用計(jì)算 高層建筑中，大跨度結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)的連接體的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，不宜小于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受的重力荷載代表值與下表所規(guī)定的豎向地震作用系數(shù)的乘積。 豎向地震作用系數(shù) 3.5.1承載力驗(yàn)算承載力驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗(yàn)算的一般表達(dá)式 無地震組合時(shí)無地震組合時(shí) 0SR 有地震組合時(shí)有地震組合時(shí) SE RE/RE 0為結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，RE為承載力抗震調(diào)整系數(shù) S為不考慮地震作用時(shí)荷載效應(yīng)組合下構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值 SE為考慮地震作用時(shí)荷載效應(yīng)組合下構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計(jì)值 R和RE分別為不考慮和考

51、慮地震作用荷載效應(yīng)組合下構(gòu)件抗力3.5 3.5 設(shè)計(jì)要求及荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)要求及荷載效應(yīng)組合 鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋混凝土構(gòu)件RERE取值如下：取值如下：構(gòu)件類構(gòu)件類別別梁梁軸壓比小于軸壓比小于0.15的柱的柱軸壓比不軸壓比不小于小于0.15的柱的柱剪力墻剪力墻各類構(gòu)件各類構(gòu)件節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)受力狀態(tài)受彎受彎偏壓偏壓偏壓偏壓偏壓偏壓局壓局壓受剪受剪偏拉偏拉受剪受剪RE0.750.750.80.8510.850.851. 承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE1是考慮到如下兩個(gè)因素：（1）動(dòng)力荷載下材料強(qiáng)度比靜力荷載下要高，即地震作用下材料發(fā)生硬化，強(qiáng)度有一定的提高。（2）地震作用是持續(xù)時(shí)間很短的間接作用，結(jié)構(gòu)的抗

52、震設(shè)計(jì)的可靠度可以低于非抗震設(shè)計(jì)可靠度。2.結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下的抗震驗(yàn)算根本上應(yīng)該是彈塑性變形驗(yàn)算，承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE的不同反應(yīng)了不同受力狀態(tài)下構(gòu)件的延性是不同的，體現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的設(shè)計(jì)原則。承載力（承載力（抗力抗力）抗震調(diào)整系數(shù)）抗震調(diào)整系數(shù)3.5.2側(cè)移限制側(cè)移限制1 1、使用階段層間位移限制使用階段層間位移限制層間位移限制：層間位移限制：（u/h)maxu/h原因原因：防止主體結(jié)構(gòu)開裂，破壞；防止填充墻和裝修開裂、破壞；過大的變形會(huì)使電梯等無法正常工作；并使人有不舒適感；過大的側(cè)移還會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力。(1)在風(fēng)載和常遇地震作用下，按彈性方法彈性方法計(jì)算的樓層層間

53、最大位移與層高比u/h限值，當(dāng)H150m時(shí)，見下表：結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型u/h框架框架1/550框剪、框框剪、框-筒、板柱筒、板柱-剪力墻剪力墻1/800筒中筒筒中筒1/1000框支層框支層1/1000(2) H250m時(shí) u/h1/500 150H250m，u/h用限值線性內(nèi)插法插入取用。2 2、防止倒塌層間位移限制防止倒塌層間位移限制在罕遇地震作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)不能倒塌，這就要求建筑物有足夠的剛度，使彈塑性變形在限定的范圍內(nèi)，罕遇地震作用下的彈塑性層間位移限值按表3-18 選用。對(duì)下列高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗(yàn)算。(1) 79 度設(shè)防樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)y小于0.5的鋼

54、筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。(2) 高度大于150m 的鋼結(jié)構(gòu)。(3) 甲類建筑和乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。(4) 采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。隔震消能消能表表3-18層間彈塑性位移角限值層間彈塑性位移角限值結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型p框架框架1/50框剪、框框剪、框筒、板柱筒、板柱剪力墻剪力墻1/100筒中筒筒中筒1/120框支層框支層1/120 簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）的位置可按下列情況確定： 1、 樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層；2、 樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取該系數(shù)最小的樓層（部位）及相對(duì)較小的樓層，一般不超過23處。 樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)：

55、樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)：按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力和按罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層彈性地震剪力的比值3.5.3舒適度要求（舒適度要求（P4） 高度超過150m的高層建筑，在風(fēng)荷載作用下，按10年重現(xiàn)期計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)加速度要求滿足下列要求結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度限值結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度限值maxmax 使用功能使用功能max住宅，公寓住宅，公寓（要求更高）（要求更高）0.15辦公，旅館辦公，旅館0.25舒適度與風(fēng)振加速度的關(guān)系舒適度與風(fēng)振加速度的關(guān)系不舒適的程度不舒適的程度加速度加速度不舒適的程度不舒適的程度加速度加速度無感覺無感覺0.005g十分?jǐn)_人十分?jǐn)_人0.05g0.15g有感有感

56、0.005g0.015g不能感受不能感受0.15g擾人擾人0.015g0.05g樓蓋豎向振動(dòng)加速度限制樓蓋豎向振動(dòng)加速度限制人員活動(dòng)環(huán)境人員活動(dòng)環(huán)境峰值加速度限值（峰值加速度限值（m/s2）豎向自振頻率不豎向自振頻率不大于大于2HZ豎向自振頻率不豎向自振頻率不小于小于4HZ住宅、辦公住宅、辦公0.270.05商場(chǎng)及室內(nèi)連廊商場(chǎng)及室內(nèi)連廊0.220.153.5.4 3.5.4 穩(wěn)定與抗傾覆（穩(wěn)定與抗傾覆（P5P5） 高層建筑在重力荷載下一般都不會(huì)出現(xiàn)整體喪失穩(wěn)定的問題，但在水平荷載下會(huì)出現(xiàn)P-效應(yīng) P-P-效應(yīng)：效應(yīng)：在水平荷載作用下，高層建筑出現(xiàn)側(cè)移后，重力荷載會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，附加彎矩又會(huì)增大

57、側(cè)移，這種二階這種二階效應(yīng)稱為效應(yīng)稱為P-效應(yīng)效應(yīng)。（。（P P任一樓層的重力荷載）任一樓層的重力荷載） 因此，某些情況下，高層建筑計(jì)算要考慮P-效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算。3.5.5高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗(yàn)算高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定驗(yàn)算 在水平力作用下，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)滿足下列規(guī)定時(shí)，可不考慮重力二階效應(yīng)可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。 1、 剪力墻、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu) 2、 框架結(jié)構(gòu)： 式中：EJd結(jié)構(gòu)在一個(gè)主軸方向的等效側(cè)向剛度。 H房屋高度 Gi,Gj分別為第i, j樓層的重力荷載設(shè)計(jì)值 Di第I樓層的彈性等效側(cè)向剛度，可取該層剪力與層間位移的比值。 n結(jié)構(gòu)總層數(shù)。 niidGHE

58、J127 . 2nijijihGD/20需要考慮重力二階效應(yīng)需要考慮重力二階效應(yīng)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定穩(wěn)定應(yīng)符合下列規(guī)定 1、 剪力墻、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu) 2、框架結(jié)構(gòu)： （i=1,2,n)niidGHEJ124 . 1nijijihGD/103.5.6高層建筑抗傾覆問題高層建筑抗傾覆問題 如果高層建筑的側(cè)移很大，其重力作用合力點(diǎn)移至基底平面范圍以外，則可能發(fā)生傾覆問題。正常設(shè)計(jì)的高層建筑不會(huì)出現(xiàn)傾覆問題。 原因：原因：1、高寬比控制 2、基礎(chǔ)底面零應(yīng)力區(qū)面積的控制 （對(duì)高寬比大于4的高層建筑，在地震作用下不允許出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，其他基礎(chǔ)，零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面積底0.15）高層建筑結(jié)構(gòu)的

59、抗傾覆驗(yàn)算應(yīng)滿足: MR/MOV1MR為穩(wěn)定力矩,計(jì)算時(shí)恒載取90%,樓面活載取50%; MOV為傾覆力矩,取設(shè)計(jì)值。3.6抗震結(jié)構(gòu)延性要求和抗震等級(jí)抗震結(jié)構(gòu)延性要求和抗震等級(jí)3.6.1延性結(jié)構(gòu)的概念延性結(jié)構(gòu)的概念 延性延性：構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，在承載力基本不降低的前提下（一般取承載力的85%)，結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的變形能力。一般用延性比表示。 構(gòu)件延性比構(gòu)件延性比：極限變形與屈服變形之比。 結(jié)構(gòu)延性比結(jié)構(gòu)延性比：結(jié)構(gòu)達(dá)到極限時(shí)頂點(diǎn)位移與屈服時(shí)頂點(diǎn)位移的比值。 抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)延性吸收能量，抵抗罕遇地震作用。用延性系數(shù)表示結(jié)構(gòu)屈服后變形的能力大小，要求用延性系數(shù)表示結(jié)構(gòu)屈服后變形的能

60、力大小，要求為為48延性系數(shù)：延性系數(shù)：構(gòu)件破壞時(shí)的變形構(gòu)件破壞時(shí)的變形構(gòu)件屈服時(shí)的變形構(gòu)件屈服時(shí)的變形構(gòu)件的延性主要依靠合理的截面尺寸、適宜的構(gòu)件的延性主要依靠合理的截面尺寸、適宜的配筋和充分的構(gòu)造措施來保證。配筋和充分的構(gòu)造措施來保證。1、鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服、鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值之比不應(yīng)強(qiáng)度實(shí)測(cè)值之比不應(yīng)小于小于1.25；2、鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之比不應(yīng)小于、鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之比不應(yīng)小于1.3；3、鋼筋最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于、鋼筋最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于5%yvvy3.6.2概念設(shè)計(jì)與抗震等級(jí)概念設(shè)計(jì)與抗震等