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1、高层建筑结构之“荷载与作用”高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验抗震试验1、拟静力试验2、试验设备与加载装置 是以一定的荷载或位移作为控制值对试件进行低周反复加载，以获得结构非线性的荷载变形特性。加载设备：双向千斤顶；反力墙；试验台座；荷载架等；如图示：试验研究是房屋抗震研究的重要手段之一。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验抗震试验墙体试验装置墙体试验装置梁试验装置梁试验装置顶部无转动抗剪试验顶部无转动抗剪试验高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验抗震试验梁柱节点试验P-效应试验装置效应试验装置高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验
2、抗震试验分配梁悬吊支撑分配梁悬吊支撑高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验抗震试验1、拟动力试验2、优缺点 是由计算机进行数值分析并控制加载，即由给定地震加速度记录通过计算机进行非线性结构动力分析，将计算得到的位移反应作为输入数据，以控制加载器对试验结构进行试验。可缓慢再现地震反应，观察破坏全过程，可做大模型试验。其缺点是不能再现真实的地震反应，只适用离散质量分布的结构，设备精度要求高。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验抗震试验3、试验设备与加载装置 加载设备：振动台；控制方式：模拟控制与数字控制；加载程序：一次加载和多次加载。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构
3、荷载与作用抗震试验抗震试验高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用抗震试验抗震试验高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用第三章 荷载与作用3.3.1 3.3.1 一般设计原则一般设计原则 从经济上、政治上和社会上的影响而综合考虑。从经济上、政治上和社会上的影响而综合考虑。3.3 3.3 3.3 3.3 地震作用地震作用地震作用地震作用抗震次要建筑抗震次要建筑丁类丁类 除甲乙丁类以外的一般建筑除甲乙丁类以外的一般建筑丙类丙类 地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑乙类乙类 重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑重大建筑工程和地震时可能发生严
4、重次生灾害的建筑甲类甲类 设设防防分分类类高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用第三章 荷载与作用3.3.1 3.3.1 一般设计原则一般设计原则 3.3 3.3 3.3 3.3 地震作用地震作用地震作用地震作用高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用 1.结构的地震反应 2.结构、构件的地震作用效应 地震作用地震作用和结构抗震验算结构抗震验算是建筑抗震设计的重要环节，是确定所设计的结构满足最低抗震设防安全要求的关键步骤。由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不确定性，以及结构和体形的差异等，地震作用的计算方法是不同的。可分为简化方法和较复杂的精细方法。底部剪力法
5、底部剪力法振型分解反应谱法振型分解反应谱法时程分析法时程分析法静力弹塑性方法静力弹塑性方法高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用一、结构抗震理论的发展一、结构抗震理论的发展1.静力理论阶段-静力法1920年，日本大森房吉提出，假设建筑物为绝对刚体。地震作用-地震系数地震系数将将F F作为静荷载，按静力计算方法计算结构的地震效应作为静荷载，按静力计算方法计算结构的地震效应动力动力 静力静力高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用一、结构抗震理论的发展一、结构抗震理论的发展2.定函数理论 苏联扎夫里耶夫首先提出的，他认为地震地面运动可用余弦函数来描述，也即
6、地面位移。地震作用规律复杂的动力规律复杂的动力 一定规律的动力一定规律的动力高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用一、结构抗震理论的发展一、结构抗震理论的发展3.反应谱理论-反应谱法1940年，美国皮奥特提出。地震作用按静力计算方法计算结构的地震效作用按静力计算方法计算结构的地震效作用目前，世界上普遍采用的方法，部分反映动力特性。目前，世界上普遍采用的方法，部分反映动力特性。-重力荷载代表值重力荷载代表值-地震系数（反映震级、震中距、地基等的影响）地震系数（反映震级、震中距、地基等的影响）-动力系数动力系数(反映结构的特性反映结构的特性,如周期、阻尼等的影响如周期、阻尼等
7、的影响)高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用一、结构抗震理论的发展一、结构抗震理论的发展4.直接动力分析理论-时程分析法将实际地震加速度时程记录（简称地震记录 earth-quakerecord）作为动荷载输入，进行结构的地震响应分析。常用的方法，较好反映动力特性。常用的方法，较好反映动力特性。5.非线性静力分析方法主要考虑地震的不确定性。主要考虑地震的不确定性。此外，有用随机振动理论来分析结构地震响应统计特征的，有以地震时输入结构的能量进行设计，使结构所吸收的能量不致造成结构破坏的理论等。但这些方法还没有进入抗震设计规范，因此未被抗震设计使用。高层建筑结构荷载与作用高
8、层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用二、各类型结构相应的地震作用分析方法二、各类型结构相应的地震作用分析方法1.不超过40m的规则结构：底部剪力法；2.一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法；3.质量和刚度分布明显不对称结构：考虑扭转或双向地震作用的振型分解反应谱法；4.当8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度的高层建筑：考虑竖向地震作用；5.特别不规则、甲类和超过规定范围的高层建筑：一维或二维时程分析法的补充计算。结构规则、地震作用不大结构规则、地震作用不大 简单近似方法简单近似方法结构复杂、地震作用较大结构复杂、地震作用较大 更精确的方法更精确的方法高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与
9、作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法运动方程运动方程最大相对速度最大相对速度最大加速度最大加速度 最大相对位移最大相对位移 高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法 单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱。体系自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱。Elcentro 1940（N-S）地震记录高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应
10、谱法、计算地震作用的反应谱法位移反应谱位移反应谱Elcentro 1940（N-S）地震记录高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法相对速度反应谱相对速度反应谱Elcentro 1940（N-S）地震记录高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法Elcentro 1940（N-S）地震记录绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法地震反
11、应谱的特点：地震反应谱的特点：1.1.阻尼比对反应谱影响很大阻尼比对反应谱影响很大 4.4.对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。3.3.对于速度反应谱，当结构周期小于某对于速度反应谱，当结构周期小于某 个值时幅值随周期增大，随后趋于常数。个值时幅值随周期增大，随后趋于常数。2.2.对于位移反应谱，幅值随周期增大。对于位移反应谱，幅值随周期增大。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法不同
12、场地条件对反应谱的影响不同场地条件对反应谱的影响 将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱周期（周期（s)s)岩石岩石坚硬场地坚硬场地厚的无粘性土层厚的无粘性土层软土层软土层地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。考虑动力某些特性的情况下，将动力转换为静力。考虑动力某些特性的情况下，将动力转换为静力。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法单自由度体系的水平地震作用单自由度体系的水平地震作用 对于单自由度体系，把惯性力看作反
13、映地震对结构体系对于单自由度体系，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。影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为：结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为：-水平地震影响系数水平地震影响系数高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法抗震设计反应谱抗震设计反应谱高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法抗震设计反应谱抗震设计反应谱-地震影响系数；地震影响系数；-地震影响系数最地震
14、影响系数最 大值；大值；-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高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法抗震设计反应谱抗震设计反应谱-特征周期
15、；特征周期；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 0.55 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-曲线下降段的衰减指数；曲线下降段的衰减指数；-直线下降段的斜率调整直线下降段的斜率调整系数；系数；-阻尼调整系数，小于阻尼调整系数，小于 0.55 0.55时，应取时，应取0.550.55。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中例
16、：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为于屋盖处。已知设防烈度为8 8度，设计地震分组为二度，设计地震分组为二组，组，类场地；屋盖处的重力荷载代表值类场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kNG=700kN，框架柱线刚度框架柱线刚度 ,阻尼比为阻尼比为0.050.05。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。h=5mh=5m（1 1）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法（2 2）求水平地震影响系数）求水平地震影响系
17、数查表确定查表确定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查表确定查表确定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 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作
18、用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法（3 3）计算结构水平地震作用）计算结构水平地震作用高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法多自由度体系的水平地震作用多自由度体系的水平地震作用 ii+1m1m2mimn高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法多自由度体系的水平地震作用多自由度体系的水平地震作用 运动方程运动方程-j-j振型广义质量振型广义质量-j-j振型广义荷载振型广义荷载-j-j振型广义刚度振型广义刚度高层建筑结构荷载与作用高层建筑结
19、构荷载与作用地震作用地震作用3.3.2、计算地震作用的反应谱法、计算地震作用的反应谱法多自由度体系的水平地震作用多自由度体系的水平地震作用 1 11.6181.6181 10.6180.618m1m2振型正交性的应用振型正交性的应用1.1.检验求解出的振型的正确性。检验求解出的振型的正确性。2.2.对耦联运动微分方程组作解耦运算等等对耦联运动微分方程组作解耦运算等等.折算体系折算体系高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算多自由度体系的水平地震作用多自由度体系的水平地震作用-计算步骤计算步骤 2.2.求广义质量、广义荷载求广义质
20、量、广义荷载;3.3.求组合系数求组合系数;4.4.按下式求位移：按下式求位移：1.1.求振型、频率：求振型、频率：高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算例一例一.求图示体系的稳态振幅求图示体系的稳态振幅.解解:EIEI高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算解解:EIEI高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算解解:EIEI从结果看从结果看,低阶振型贡献大。低阶振型贡献大。一般不需要用全部振型叠
21、加一般不需要用全部振型叠加,用前几个低阶振型叠加即可。用前几个低阶振型叠加即可。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算运动方程运动方程有阻尼多自由度体系的水平地震作用有阻尼多自由度体系的水平地震作用-计算步骤计算步骤 -第第j j振型阻尼比振型阻尼比(由试验确定由试验确定).).计算步骤计算步骤:2.2.求广义质量、广义荷载求广义质量、广义荷载;4.4.求组合系数求组合系数;5.5.求位移求位移;3.3.确定振型阻尼比确定振型阻尼比;高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平
22、地震作用计算运动方程运动方程有阻尼多自由度体系的水平地震作用有阻尼多自由度体系的水平地震作用-计算步骤计算步骤 -j-j振型的振型参与系数振型的振型参与系数高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算有阻尼多自由度体系的水平地震作用有阻尼多自由度体系的水平地震作用-计算步骤计算步骤 -t-t时刻第时刻第j j振型振型i i质点的水平地震作用质点的水平地震作用-体系体系j j振型振型i i质点水平地震作用标准值计算公式质点水平地震作用标准值计算公式相对加速度高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地
23、震作用计算、水平地震作用计算 -体系体系j j振型振型i i质点水平地震作用标准值计算公式质点水平地震作用标准值计算公式-相应于相应于j j振型自振周期的地震影响系数；振型自振周期的地震影响系数；-j-j振型振型i i质点的水平相对位移；质点的水平相对位移；-j-j振型的振型参与系数；振型的振型参与系数；-i-i质点的重力荷载代表值。质点的重力荷载代表值。一般只取一般只取2-3个振型，个振型，当基本自振周期大于当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于或房屋高宽比大于5时，时，振型个数可适当增加。振型个数可适当增加。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地
24、震作用计算、水平地震作用计算 地震作用效应（弯矩、位移等）地震作用效应（弯矩、位移等）-j-j振型地震作用产生的地震效应；振型地震作用产生的地震效应；m-选取振型数选取振型数高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。抗震设防烈度为地震时的层间剪力。抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地）计算各振型的地震影响系数震影响系数1.400.90(1.20)0.50(0
25、.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）查表得查表得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 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震
26、影响系数查表得查表得高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用（4 4）计算各振型各楼层的水平地震作用）计算各振型各楼层的水平地震作用第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用（5 5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）第一振型第一振型1 1振型振型第二振型第二振型2 2振型振型第三振型第三振型3 3振型振型
27、高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用（6 6）计算地震作用效应（层间剪力）计算地震作用效应（层间剪力）组合后各层地震剪力组合后各层地震剪力1 1振型振型2 2振型振型3 3振型振型高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算一、底部剪力法一、底部剪力法j j振型的底部剪力为振型的底部剪力为GG结结构的总重力荷载代表值构的总重力荷载代表值第第j j振型振型组合后的结构底部剪力组合后的结构底部剪力高振型影响系数高振型影响系数(规范取规范取0.85)0.85)高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、
28、水平地震作用计算、水平地震作用计算一、底部剪力法一、底部剪力法地震作用下各楼层水平地震层间剪力为地震作用下各楼层水平地震层间剪力为H1G1GkHk高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算二、顶部附加地震作用的计算二、顶部附加地震作用的计算 采用底部剪力法计算高层建筑结构水平地震作用时，突出屋面房屋（楼梯间、电梯间、水箱间等）宜作为一个质点参加计算，计算求得的水平地震作用应考虑“鞭端效应”乘以增大系数。此增大部分不应往下传递，仅用于突出屋面房屋自身以及与其直接连接的主体结构构件的设计。计算的顶层附加水平地震作用标准值应作用于主体结
29、构的顶层，而不应置于小塔楼的层顶处高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围 底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于40m以剪切变形为主的规则房屋。以“剪切变形”为主：在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产生的侧移所占的比例较小。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围“规则房屋”：1.相邻层质量的
30、变化不宜过大；2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层，相邻层和 连续三层的刚度变化平缓。3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度b大于高度h 且出屋面高度与总高度之比满足h/H1/5），局部 缩进的尺寸也不宜大（缩进后的宽度B1与总宽度 B之比满足 ）；高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围“规则房屋”：4.楼层内抗侧力构件的布置和质量的分布要基本对 称；5.抗侧力构件在平面内呈正交（夹角大于75度）分 布，以便在两个主轴方向分别进行抗震分析；6.平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在
31、长度 方向的尺寸l大于宽度方向的尺寸b，且宽度b与总 宽度B之比满足b/B1/5-1/4）；高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围“规则房屋”：7.对于不满足规则要求的建筑结构，则不宜将底部 剪力法作为设计依据。否则，要采取相应的调 整，使计算结果合理化。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围例：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1
32、=0.467s,抗震设防烈度为8度,类场地,设计地震分组为第二组。10.5m7.0m3.5m解：解：（1 1）计算结构等效总重力荷载代表值）计算结构等效总重力荷载代表值高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围（2 2）计算水平地震影响系数）计算水平地震影响系数查表得查表得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地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响
33、系数最大值（阻尼比为0.050.05）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 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围（3 3）计算结构总的水平地震作用标准值）计算结构总的水平地震作用标准值高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计
34、算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围（4 4）顶部附加水平地震作用）顶部附加水平地震作用顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围（5 5）计算各层的水平地震作用）计算各层的水平地震作用标准值标准值高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算三、底部剪力法的适用范围三、底部剪力法的适用范围（5 5）计算各层的层间剪力）计算各层的层间剪力振型分解反应谱法结果高层建筑结构荷
35、载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.3、水平地震作用计算、水平地震作用计算四、突出屋面附属结构地震内力的调整四、突出屋面附属结构地震内力的调整 震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间）震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间）、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重。、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重。原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突然原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突然减小，地震反应随之增大。减小，地震反应随之增大。-鞭端效应。鞭端效应。抗震规范规定：采用底部剪力法时，突出屋面抗震规范规定：采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间
36、、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数大系数3 3。此增大部分不应向下传递，但与该突出部分。此增大部分不应向下传递，但与该突出部分相连的构件应计入。相连的构件应计入。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.4、结构自振周期计算、结构自振周期计算3.3.5、竖向地震作用计算、竖向地震作用计算竖向地震运动是可观的：竖向地震运动是可观的：根据观测资料的统计分析，在震中距小于根据观测资料的统计分析，在震中距小于200km200km范围范围内，同一地震的竖向地面加速度峰值与水平地面加速度峰内，同一地震的竖向地面加速度峰值
37、与水平地面加速度峰值之比值之比av/ah平均值约为平均值约为1/21/2，甚至有时可达，甚至有时可达1.61.6。竖向地震作用的影响是显著的：根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结构影响显著。结构竖向地震内力NE/与重力荷载产生的内力NG的比值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为8度时为50%至90%，9度时可达或超过1；335m高的电视塔上部，8度时为138%；高层建筑上部，8度时为50%至110%。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.5、竖向地震作用计算、竖向地震作用计算 目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震
38、作用的结构或构件有：结构或构件有：1.1.长悬臂结构；长悬臂结构；2.2.大跨度结构；大跨度结构；3.3.高耸结构和较高的高层建筑；高耸结构和较高的高层建筑；4.4.以轴向力为主的结构构件（柱或悬挂结构）；以轴向力为主的结构构件（柱或悬挂结构）；5.5.砌体结构；砌体结构；6.6.突出于建筑顶部的小构件。突出于建筑顶部的小构件。我国抗震设计规范规定前三类结构要考虑向上或向下我国抗震设计规范规定前三类结构要考虑向上或向下竖向地震作用的不利影响。竖向地震作用的不利影响。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.5、竖向地震作用计算、竖向地震作用计算计算结构竖向地震作用的方
39、法：计算结构竖向地震作用的方法：静力法：取结构或构件重力的某个百分数作为其竖向静力法：取结构或构件重力的某个百分数作为其竖向 地震作用；地震作用；水平地震作用折减法：取结构或构件水平地震作用的某水平地震作用折减法：取结构或构件水平地震作用的某 个百分数其竖向地震作用；个百分数其竖向地震作用；竖向地震反应谱法：与水平地震反应谱法相同。竖向地震反应谱法：与水平地震反应谱法相同。规范采用的是基于竖向地震反应谱法的拟静力法。规范采用的是基于竖向地震反应谱法的拟静力法。时程反应分析：时程反应分析：高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.5、竖向地震作用计算、竖向地震作用计算一
40、、竖向地震反应谱一、竖向地震反应谱竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较:类场地竖向地震类场地竖向地震平均反应谱与水平平均反应谱与水平地震平均反应谱地震平均反应谱形状相差不大形状相差不大加速度峰值约为水平的加速度峰值约为水平的1/21/2至至2/32/3。可利用水平地震反应谱进行分析。可利用水平地震反应谱进行分析。高层建筑结构荷载与作用高层建筑结构荷载与作用地震作用地震作用3.3.5、竖向地震作用计算、竖向地震作用计算分析结果表明：分析结果表明：高耸结构和高层建筑竖向第一振型的地震内力与竖向高耸结构和高层建筑竖向第一振型的地震内力与竖向前前5 5个振型按平方和开方组合的地震内力相比较，误差仅个振型按平方和开方组合的地震内力相比较，误差仅在在5%-15%5%-15%。此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式，基本此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式，基本周期小于场地特征周期。周期小于场地特征周期。因此，高耸结构和高层建筑竖向地震作用可按与底部因此，高耸结构和高层建筑竖向地震作用可按与底部剪力法类似的方法计算。剪力法类似的方法计算。