【正文】 ? ? ?? ? ? ? ? ? ?????????????????CCCCCCCCCCyxyyyyxxxyxx~? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?????????????????KKKKKKKKKKyxyyyyxxxyxx~? ?? ?? ?? ?? ?TnynyyxnxxyxTTTPPPPPPTPPtP ????????????????????? 212121)(~iii yx ?,iyixi TPP ,? ?M??I??C??K－－ 質(zhì)量矩陣 －－ 質(zhì)量極慣性矩矩陣 －－ 阻尼矩陣 －－ 剛度矩陣 －－ 第 個質(zhì)量的 向、 向水平位移和扭轉(zhuǎn)角 －－ 在第 個片質(zhì)量上 向、 向的風(fēng)力和風(fēng)扭矩 i x yi x y設(shè)位移 按振型 分解，即 ? ? ? ?? ?qyy ~~~ ??? ?? ?? ?? ?? ?Tjnynyyxnxxjjyjxj ????????????????? 212121~ ????????????)3,2,1(),(~~ )(~~2~ ***2 njtFMtPqqqjjjjjjjjj ???? ????? ???20~~~jijjjd ijwuy????0~~~~ wMuPiijjjd ij ???? ? ? ?? ? ? ? jTjjiiTjj MPu????~]~[~~]~[~~??? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???????????? ??0000)(0000)(~ ?? iiii PPdy~ ?~ 代入 （ 5） ， 由于振型正交性和考慮阻尼項亦符合正交性的假設(shè)，得到 設(shè)計位移值 等效脈動風(fēng)荷載 脈動影響系數(shù) 脈動增大系數(shù) 與無扭轉(zhuǎn)時的相同 當(dāng)脈動風(fēng)力方向與 y方向時，脈動力 j?（ 6） ， 當(dāng)風(fēng)向與 y軸一致時，由于脈動風(fēng)力系慣性力，通過質(zhì)心，因此僅在 y向的振型起作用，亦即式 （ 6）中 實即 。 2－ 4 橫風(fēng)向渦流脫落共振等效風(fēng)荷載 對于圓柱體結(jié)構(gòu)試驗表明，渦流脫落振動特征描述： Re－－ 雷諾數(shù) vD69000Re ?????? vDvDDDvDv???222Re ＝粘性力慣性力??? ? sm /101 4 24???? 根據(jù) 雷諾數(shù) 的大小，可分為 三個臨界范圍為： 亞臨界范圍：周期脫落振動 超臨界范圍：隨機不規(guī)則振動 跨臨界范圍：基本上恢復(fù)到周期脫落振動 5103Re ?? ~?L?65 ???? ?L? ?? ~?L? 對于建筑， 1， 3范圍可能產(chǎn)生共振。 2－ 5 風(fēng)力下空氣動力失穩(wěn) 弛振 ―― 彎曲失穩(wěn) 顫振 ―― 彎扭耦合失穩(wěn) 負(fù)阻尼 xtbtaxEIxcxm ???? ????????? )()()()()())(( taxEIxtbcxm ???????? ???xtb ?)()(tbc ? 可能為負(fù)，即為負(fù)阻尼 ? ?? 導(dǎo)致風(fēng)洞試驗（ wind tunnel test） 靜力試驗：確定風(fēng)載體型系數(shù) 動力試驗： ① 由相似理論作模型 ② 氣動彈性現(xiàn)象 第三章 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計 第一節(jié) 地震的破壞作用 第二節(jié) 歷次地震的破壞特點：（略） 第三節(jié) 高層建筑地震經(jīng)驗 第四節(jié) 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計 第一節(jié) 地震的破壞作用 一、地震是地球內(nèi)部構(gòu)造運動的產(chǎn)物，是一種自然現(xiàn)象 ? 1556年 關(guān)中大地震 80萬人 ? 1920年 海原大地震 ? 1976年 唐山大地震 24萬人 二、強地震三要素 地面運動的多維性 ? 峰值加速度 ? 頻譜組成 ? 持續(xù)時間 三、房屋破壞的直接原因 ? 地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位 等地面變形，對上部建筑物的直接危害。 ? 在具有深厚軟弱沖擊土層的場地土，高層建筑的破壞率顯著曾高。 房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。 采用“鋼筋混凝土板柱體系”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，重疊在地面上。 （五）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)生斜向裂縫或交叉裂縫。 第四節(jié) 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計 地震是一種隨機振動，有著難于把握的復(fù)雜性和不確定性。對于重要和特別重要的建筑加以調(diào)整。 (3)國家抗震文件規(guī)定， 6度區(qū)內(nèi) 100萬以上人口大城市的高層建筑，抗震計算和構(gòu)造按 7度設(shè)防。構(gòu)件應(yīng)力完全按彈性反映譜理論分析計算結(jié)果相一致。 三個設(shè)防水準(zhǔn)的建筑的破壞程度與層間位移角的大致對應(yīng)關(guān)系如圖所示： （二）三個水準(zhǔn)烈度的關(guān)系 地震危險性分析： ? 50年超越概率為 63。 ????????????? ? 90018001H ????????????? 90018001h? ??????9001 ?第二階段設(shè)計 采用第三水準(zhǔn)烈度的地震動參數(shù)，計算（可采用的計算方法：①簡化計算方法②彈塑性時程分析法）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 《 抗震規(guī)范 》 限值 并結(jié)合采取必要的抗震構(gòu)造措施，從而滿足第三水準(zhǔn)的防倒塌要求。 一般傾向于：對應(yīng)取理想彈塑性結(jié)構(gòu)開始屈服時的變形 ，作為屈服變形，取實際結(jié)構(gòu)極限荷載下降 10％時的變形（ 或 ）作為最大允許變形。 y?yi?（十一）抗側(cè)力體系的優(yōu)化 地震影響系數(shù)曲線 ―― 地震影響系數(shù)； ―― 地震影響系數(shù)最大值； ―― 直線下降段 下降斜率調(diào)整系數(shù) ―― 衰減指數(shù)； ―― 特征周期； ―― 阻尼調(diào)整系數(shù)，阻尼比一般取 此時 ＝ ? max?1??gT2? 2? 場地確定后，結(jié)構(gòu)越柔，自振周期愈長， 越小，結(jié)構(gòu)的地震力越小。 ①選取水平桿為主要耗能桿件（連梁等軸力心） ②耗能形式 a．彎曲耗能優(yōu)于剪切耗能 b．彎曲耗能優(yōu)于軸變耗能 第十節(jié) 控制結(jié)構(gòu)變形 高層建筑地震側(cè)移曲線 塑性變形集中： 111??? ??iiiiiihhAGAG?2?? 1?? cEG ? cE （ 為受壓彈性模量） cw AAA ??wA cA 為墻有效面積， 為框架柱截面積） 對高層建筑而言，要盡量做到各樓層的屈服強度系數(shù)大致相等 等強度設(shè)計 ?（二）避免出現(xiàn)柔弱底層 框托墻體系 （三）承力豎向構(gòu)件的突變 柱、墻的面積均勻減少，與混凝土強度等級相互錯開。 ? ?? 目前的主導(dǎo)方法 計算原則可概括為如下五點： ①具有連續(xù)分布質(zhì)量的多層平面結(jié)構(gòu)及立體結(jié)構(gòu)，可以轉(zhuǎn)化為離散的串聯(lián)質(zhì)點系及串并聯(lián)質(zhì)點系 ②水平荷載下多質(zhì)點系的一組相對側(cè) ，可以采用多質(zhì)點系自由振動 n個振型的 n幅值 ，（ j=1,2,…,n ）的線性組合來表示，即 其中 為廣義坐標(biāo)，是一組待定常數(shù)，角表 j為多質(zhì)點系的振型序號。 ⑤分別采用相當(dāng)于各個廣義單自由度體系的各個振型的周期，查反應(yīng)譜即可求出體系的各振型最大地震反應(yīng)。 ? ?ijX jTmTTT , 21 ?m??? , 21 ? ④ 計算出前若干個振型的振型參與系數(shù) ⑤分別計算出多質(zhì)點系的前若干振型地震作用 ⑥分別計算出前若干個振型地震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形 ⑦按照一定法則進行結(jié)構(gòu)振型地震內(nèi)力和變形的組合，得結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的地震內(nèi)力和變形 ⑧將構(gòu)件地震內(nèi)力與其它荷載內(nèi)力組合，進行截面設(shè)計 m??? , 21 ?jiF ),2,1( mjGXF ijijjji ??? ??（三）結(jié)構(gòu)動力特征計算 可采用雅可比法、迭代法或 QR法等 ? ?? ? ? ?? ? 0)()( ?? txktxm ii???????????nitxtxtXtxiiii,2,1)si n ()()si n ()(2 ??? ?????設(shè) ? ?? ? ? ?? ?XmXk 2??? ? ? ?? ?? ? 02 ?? Xmk ??（四）振型參與系數(shù) ?????nijiinijiijXGXG121?SRSS法 ―― 第 i,k振 9~15個振型 ――j 振型與 k振的耦聯(lián)系數(shù) ――k 振型與 j振型的自振周期比 kj ?? 2jSSSjS ―― 結(jié)構(gòu)水平地震作用效應(yīng)（彎矩， … ） ――j 振型水平 CQC法 （考慮扭轉(zhuǎn)） ? ?? ??mjmkkjjk SSS1 1?之比較長周期較短周期ki SS,jklT?地震作用效應(yīng)的組合（耦合） 結(jié)構(gòu)分析軟件 通用軟件（大型有限元分析程序） ANSYS , SAP2022, SAP84, APINA, CASTOM, MARC 后處理不方便 專用軟件 TBSA , TAT, SATWE, 廣夏 專用軟件 桿件 ―― 薄壁桿系空間分析程序分析方法 優(yōu)點： 能基本反映高層建筑結(jié)構(gòu)的主要受力特點較好地解決了大量復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)地計算問題。 初始條件 0)0()0( ?? ?xx （ 2） 1）時域分析 Duhamel積分法：將整個荷載時程看作是由一體系連續(xù)的短持續(xù)時間脈