浅析高层建筑结构抗震计算方法.doc

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1、浅析高层建筑结构抗震计算方法【摘要】详细阐述了高层建筑结构抗震计算方法,并就一些计算方法进行了探讨，通过上述探讨，可为工程设计人员就高层建筑结构的抗震设计积累经验，从而完善高层建筑的结构设计。【关键词】高层建筑；结构；抗震设计近数十年，建筑结构抗震领域发展之快、进步之神速是几千年來世界建筑史上前所未有的。但是由于地震对结构输入的性质是复杂的，传统的抗震理论仍存在较大的局限性，结构抗震设计屮仍然还有大量不确定因素有待解决。随着时代的推进，高层建筑结构抗慮计算将得到更深入地发展。1、静力法对房屋结构

2、抗震设计的研究，是1906年美国旧金山地震后逐渐开展起来的1915年Fl本佐野提出了衡量地震动的尺度“震度”的概念，并认为作用于建筑物的地震力等于憲度与建筑物重量的乘积。日本关东大地震后的第二年（1924年），这种“震度法”就被纳入口本城市建筑法规中去，当时已经意识到房屋惯性力的重要性。在还无法对地面运动加速度进行可靠量测的情况下，乂缺乏对结构力反应知识的认识，对地震惯性力的大小无法以任何可靠性来估算，一般认为可以接受的是，用大约相当于建筑重量10%的水平力进行设计。当时假定地震力与结构特性和地

3、基情况筹无关，而且还假定房屋的抗震能力仅与结构的承载力有关，设计中加大安全系数，进行容许应力水准上的弹性设计，故建筑物对地震力的实际承载力通常要大一些。显然，早期的抗震设计方法是很粗糙的。2、反应谱法1933年美国长滩地震时，取得了第一个强震加速度记录，1940年美国在ELcentro地震中又取得了重要的强震加速度记录。在得到这些强震记录和建筑物自振特性资料的基础上，美国一些学者提出了地震反应谱理论。此后，经包括我国在内的一些国家的研究发展，形成了比较合理的、目前普遍采用的抗震设计方法。我国及国

4、际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下：1）用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。2）结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。3）在早期方案设计阶段，结构体系、结构体形的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。世界各国的建筑抗震设计主要方法拟静力法）加速度反应谱法，它将影响地震作用人小和分布的各种因素通过加速度反应谱曲线予以综合反映，建筑结构抗震设计时利用反应

5、谱得到地震影响系数，进而得到作用于建筑物的拟静力的水平地震作用。该方法应用普遍，适合于大多数建筑。3、结构弹塑性分析方法结构弹塑性分析可分为弹塑性动力分析（时程分析）和弹塑性静力分析（推力计算）两大类。3.1弹塑性动力分析方法结构地震反应的弹塑性动力时程分析法，是将建筑物作为弹塑性振动系统，直接输入地面地震加速度记录，考虑结构的弹塑性性能，依据结构弹塑性恢复特性建立动力方程，对运动方程直接积分，从而获得系统各质点的位移、速度、加速度和结构构件地震剪力的时程变化曲线，从而能够描述结构在强震作用下，

6、在弹性和非弹性阶段的内力变化，以及结构构件逐步开裂、屈服、损坏直至倒塌的全过程。由于时程分析法考虑了地震动的峰值、频谱特性和持续时间三要索以及结构的动力特性等重要因索，因而该方法能比较准确完整地反映出结构在强烈地震作用下反应的全过程状况。所以到冃前为止，时程分析法被认为是进行抗震变形验算和震害分析最为精确可靠的方法。然而由于地震的随机性和结构性能的复杂性，以及这种时程分析法前后数据处理工作繁冗，要求设计人员具有较高水平的专业知识，而口计算结果受地震波的影响较大，不存在唯一答案，有时难以判断，所以

7、使其在工程实践的具体运用远远落后于时程分析法的理论研究。3.2弹塑性静力分析方法20世纪90年代中期一些国家的学者相继提出弹塑性静力分析方法（Push-over方法）进行结构抗震分析。Push-over方法作为结构地震响应分析的简化方法，并非创新，但有较多优点。弹塑性静力分析法的实施步骤大致如下；1）建立结构的模型，采用空间协同平面结构模型，并求出结构在竖向荷载作用下的内力，以便和水平荷载作用下的内力进行组合；2）在结构上施加一定量的沿高度呈一定分布的楼层水平荷载,水平荷载施加于各楼层的质心处，

8、逐渐单调增加侧向力。随着荷载逐步增大，某些杆端屈服，出现塑性较，直至塑性较足够多或层间位移角足够大，刚好使一个或者一批构件进入屈服状态为宜；3）对于上一步进入屈服的构件，改变其状态，形成一个“新”的结构，修改结构的刚度矩阵并求出“新”结构的自振周期。不断重复第二步直到结构的侧向位移达到预定的冃标位移，或是结构变成机构。记录每一步的结构口振周期并累计每一步施加的荷载；4）将每一个不同的结构自振周期及其对应的水平力总量与结构口重（重力荷载代表值）的比值（地震影响系数）绘成曲线，也把相应场地的各条反应