【正文】 土地基中，其卓越周期可能達到 ∽ 2秒。一般情況下，結(jié)構(gòu)較柔，周期加長時，地震力減小。且地震波在土中傳播時，短周期分量衰減迅速，長周期分量則傳播較遠。所以較確切地估計高層建筑的地震作用，是十分必要的。忽略 填充墻的剛度影響，常常使計算周期偏長。底部剪力法是上述三種方法中最簡單的一種實用方法。 1 雪荷載取 ； 2 樓面活荷載按實際情況計算時取 ；按等效均布活荷載計算時，藏書庫、檔案庫、庫房取 ，一般民用建筑取 。其水平地震影響系數(shù)最大值? max 應按表 ；特征周期應根據(jù)場地類別和設計地震分組按表 ，計算 9度罕遇地震作用時，特征周期應增加 。 表 （高規(guī)表 － 1）水平地震影響系數(shù)最大值? max 地震影響 6 度 7 度 8 度 9 度 多遇地震 () () 罕遇地震 () () 注： 8 度時括號內(nèi)數(shù)值分別用于設計基本地震加速度為 和 的地區(qū)。第二類因素不但取決于地震烈度、建筑物所在場地的類別和震中的遠近等因素，而且還與實際地震加速度隨時間變化的規(guī)律有關。設計規(guī)范根據(jù)國內(nèi)、外強震觀測記錄，通過求最大反應分析的結(jié)果（反應譜），然后再加以分析處埋，最后給出水平地震影響系數(shù)?作為 設計指標。 建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應根據(jù)烈度、圽地類別、設計地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。 高規(guī) 高層建筑的場地類別應按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》 GB50011的規(guī)定確定。 底部剪力法的計算范圍：底部剪力法是最簡單的一種實用方法。 高規(guī) 水平地震作計算時，結(jié)構(gòu)各樓層對應于地震作用標準值的剪力應符合下式要求： n V Eki≥λΣ Gj j＝ i 式中 V Eki―――第 i 層對應于水平地震作用標準值的剪力； λ――水平地震剪力系數(shù)，不應小于表 . 13 規(guī)定的值；對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應乘以 增大系數(shù)； Gj― ―第 j 層的重力荷載代表值 N――結(jié)構(gòu)計算總層數(shù) 表 . 13 樓層最小地震剪力系數(shù)值 類別 7 度 8 度 9 度 扭轉(zhuǎn)效應明顯或基本周期小于 的結(jié)構(gòu) () () 基本周期大于 的結(jié)構(gòu) () () 注： 1 基本周期介于 和 ，應允許線性插入取值； 2 8 度時括號內(nèi)數(shù)值分別用于設計基本地震加速度為 。 高規(guī) 條 當非承重墻體為填充磚墻時，高層建筑結(jié)構(gòu)的計算自振周期折減系數(shù)ψ t 可按下列規(guī)定取值： 1 框架結(jié)構(gòu)可取 ～ ； 2 框架－剪力墻結(jié)構(gòu)可取 ～ ； 3 剪力墻結(jié)構(gòu)可取 ～ 。 高層分析：結(jié)構(gòu)動力學基本原理： 一、單層建筑結(jié)構(gòu)的動力性態(tài)：在外加水平力的作用下，其結(jié)構(gòu)體系運動方程為 。（ｔ）＋ｋ252。（ｔ）－結(jié)構(gòu)（樓層）恢復力 ｃ－結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù) ｃ249。（ｔ）－建筑的水平位移速度 ǖ（ｔ）－建筑的水平位移加速度 1 自由振動 當沒有外加水平力，即 P(t)＝ 0 時，體系可以產(chǎn)生自由振動，其運動方程可寫為： ǖ＋ξω249。＝ 0 式中 ω 2＝ k/m ξ =c/2 ω m 用時間 t 作橫坐標，結(jié)構(gòu)水平位移 u 作縱坐標，上式解的曲線圖是一條衰減振動曲線，其振幅隨時墻剪力長而逐漸衰減，但周期 T＝ 2л /ω，卻保持定值。ω，＝ 2л /T＝ 2л f則稱為圓頻率，表示 2л秒時間內(nèi)的振動次數(shù)， 結(jié)構(gòu)每振動一次振幅衰減的大小，完全取決于ξ值。 0 值。 實際結(jié)構(gòu)的ξ值一般很小，僅約為 左右。 結(jié)構(gòu)基本自振周期的經(jīng)驗公式 （ 1） 高聳結(jié)構(gòu)：一般情況下 T1＝ (～ )H 鋼結(jié)構(gòu)可取高值，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可取低值。 0 逐漸衰減為零，而不產(chǎn)生振動，不產(chǎn)生振動的最小ξ值為ξ＝ 1，這種情況稱為臨界阻尼，臨界阻尼系數(shù) Cc＝ (km)1 ξ =C/Cc 故ξ稱為阻尼比，是衡量阻尼大小的一個無綱量比值，常用百分比來表示。＋ｋ252。 方程解的物理意義為：即使結(jié)構(gòu)最初處于靜止狀態(tài)，但當外加作用力引起強迫振動時，一開始就同時激發(fā)了自由振動，結(jié)果使結(jié)構(gòu)的運動狀態(tài)變?yōu)閺娖日駝雍妥杂烧駝酉嗟雍铣?，但是自由振動由于阻尼作用而衰減得很快，往后經(jīng)過頭若干個周期 后，其振幅就小得可以忽略不計，往后就只剩下強迫振動作為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)反應。 動力系數(shù) D＝ umax/uvt 式中 umax――最大動力位移 umax =P0/[（ kmΩ 2） 2+c2Ω 2]1 uvt――最大的靜力位移 uvt＝ P0/ k＝ P0/mω 2 頻率比ρ ρ＝Ω /ω 當作用力頻率Ω和自振頻率 /ω相等時，產(chǎn)生共振現(xiàn)象。由于阻尼的存 在，準確的峰值位置為ρ＝（ 1－ 2ξ 2）－ 1 當ξ＝ 1 時由共振引起的峰值消失了，實用上可取ρ＝ 1 時作為峰值位置，經(jīng)計算得到產(chǎn)生共振時動力系數(shù)的實用公式： D＝ 1/2ξ 4 任意干擾力的作用 實際工程中的外加干擾力 P(t)，往往是不規(guī)則的和非周期性的。任意干擾力 P(t)可看作由一列很短暫作用的沖量組成。 5 地震－地面運動的作用 地震作用是由于地震的地面運動引起的，承受地面水平加速度的激擾與承受外加作用力兩種情況 所導致的結(jié)構(gòu)運動微分方程是完全相同的。地震作用通過水平地震影響系數(shù)?來確定。 1．框架結(jié)構(gòu)體系 框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下的受力特點：其側(cè)移由兩部分組成：第一部分側(cè)移由剪力引起的柱和梁的彎曲產(chǎn)生?？蚣芟虏扛鲗映惺艿募袅Υ?，層間位移亦大，上部各層剪力較小，層間位移也較小。第一部分側(cè)移是主要的，因而框架結(jié)構(gòu)以剪切型變形為主。 框架結(jié)構(gòu)通過合理設計，可具有良好的延性，亦即所謂實現(xiàn)“延性框架”設計。這種體系在 10∽ 30 層的建筑中廣泛應用。當墻的底層做成框架時，稱為框支－剪力墻結(jié)構(gòu)。一般情況下，剪力墻可擔負約 80%左右的水平力 ,有時甚至更多些。 框架和剪力墻協(xié)同工作還有利于減少層間變形，減少頂點位移，提高結(jié)構(gòu)的剛度。 4．筒體結(jié)構(gòu)體系 超出 30∽ 40 層的高層建筑最好采用筒體結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向力。根據(jù)筒體不同的組成方式分為三種類型。開洞以后，由于橫梁變形使剪力傳遞存在滯后現(xiàn)象，使柱中正應力分布呈拋物線狀，稱為剪力滯后現(xiàn)象。通常將與水平力平行方向的框架稱為腹板框架，將與水平力方向垂直的框架稱為翼緣框架。筒體結(jié)構(gòu)中框筒的布置原則為：為了保證密排柱和窗裙梁的尺寸，門窗孔洞面積一般不大于建筑 立面面積的 50%，立柱中距一般為 ∽ 米，也可擴大到 ，橫梁高度一般為 ∽ 米，寬 ∽ 。筒體結(jié)構(gòu)的平面形狀宜接近方形，長寬比不應超過 2。 （ 3）多筒結(jié)構(gòu)： 高層建筑結(jié)構(gòu)布置原則 1． 應滿足建筑使用要求，便于施工。高層建筑控制位移是主要矛盾。在布置結(jié)構(gòu)時，應加強結(jié)構(gòu)的整體性，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。還應注意加強結(jié)構(gòu)的薄弱部位和應力復雜部位。增加結(jié)構(gòu)寬度，也可減小側(cè)向位移，并且當其他條件不變時，變形與寬度的三次方成反比。 3 .在地震區(qū)應滿足抗震的要求。復雜、不規(guī)則、不 對稱的結(jié)構(gòu)必然會帶來難于計算和處理的復雜地震應力，如應力集中和扭轉(zhuǎn)等，這對抗震不利。在拐角部位應力往往比較集中，應避免在拐角處布置樓、電梯間。通過對震害的分析，說明建筑物平面布置不對稱、剛度不均勻、高低錯層連接、屋頂局部凸出或沿高度剛度突變等，都容易造成嚴重震害。選擇有利于抗震的豎向布置，結(jié)構(gòu)的豎向布置應注意剛度均勻而連續(xù)，要盡量避免剛度突變或結(jié)構(gòu)不連續(xù)。 4．考慮沉降、溫度收縮及房屋體型復雜等因素對建筑的影響，合理布置和處理沉降縫、伸縮縫、防震縫。不要采用在獨立沉降的兩部分結(jié)構(gòu)之間設置簡支梁的處理方法，因為雖然這種方法可以避免沉降差造成的附加應力，但地震作用下使兩部分結(jié)構(gòu)互相牽扯，簡支支座容易遭到破壞。 高層建筑的結(jié)構(gòu)布置： 一、 框架結(jié)構(gòu)的布置 二、剪力墻結(jié)構(gòu)的布置 1. 剪力墻結(jié)構(gòu)的開間及豎向荷載承重方案 (1)小開間剪力墻結(jié)構(gòu)橫墻承重方案 (2)大開間剪力墻結(jié)構(gòu)橫墻承重方案 (3)大開間縱橫墻共同承重方案 (4)小開間縱橫墻共同承重方案 2. 底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的布置 在布置這種結(jié)構(gòu)時應注意以下幾個方面： (1)控制建筑物沿高度方向的剛度； (2)落地剪力墻的間距，建議 剪力墻間凈距與建筑物寬度之比 (L/B)控制在 2∽ 。 ： (1) 縱橫墻盡量拉通對直，以增加剪力墻的抵抗能力。 (3) 樓梯間一般不應布置在端開間或拐角開間，因為房屋角部扭轉(zhuǎn)應力大，受力復雜。日本曾通過震害調(diào)查說明框架剪力墻結(jié)構(gòu)的破壞程度與剪力墻數(shù)量有關，并提出以“壁率” (剪力墻水平截面長度除以樓面面積，厘米 /平方米 )作為剪力墻的設置標準，震害表明，壁率大于 15 厘米 /平方米的建筑物是安全的，壁率大于 12 厘米 /平方米的建筑物大部分安全，而當壁率小于 5 厘米 /平方米時，發(fā)生了嚴重破壞。 3 剪力墻的布置原則 163。 1163。 在每個獨立的結(jié)構(gòu)單元，剪力墻的布置應盡量對稱，剛度均勻； （ 2）剪力墻盡量在靠近建筑區(qū)段的兩端布置； （ 3）當樓蓋水平剛度有變化時，最好在剛度變化處設置剪力墻； （ 4）為了取得較大的剛度，剪力墻最好連在一起； （ 5）剪力墻貫通全高。 高規(guī) 條 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系尚應符合下列要求： 1 結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應而形成薄弱部位； 2 宜具有多道抗震防線。 高規(guī) 房屋適用高度和高寬比 側(cè)向變形：高層建筑限制側(cè)向變形包括兩個方面：一是頂點位移△ /H，一是層間位移△μ /h，頂點位移控制建筑總變形，其值過大將影響使用。在結(jié)構(gòu)中各層的△μ /h 值不相同，剪切型變形時，底層△μ /h 值較大，彎曲型變形時，頂層△μ /h 值較大，應當限制最大的△μ /h 值小于允許值。 B 級高度高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比可較 A 級適當放寬其結(jié)構(gòu)抗震等級、有關的計算和構(gòu)造措施應相應加嚴，并應符合本規(guī)程有關條文的規(guī)定?？蚣埽袅Α⒓袅屯搀w結(jié)構(gòu)高層建筑，其高度超過表 － 1 規(guī)定時為 B 級高度高層建筑。 表 － 2 B 級高度鋼筋混凝土高層建筑 的最大適用高度（ m） 結(jié)構(gòu)體系 非抗震設計 抗震設防烈度 6 度 7 度 8 度 框架－剪力墻 170 160 140 120 剪力墻 全部落地剪力墻 180 170 150 130 部分框支剪力墻 150 140 120 100 筒體 框架－核心筒 220 210 180 140 筒中筒 300 280 230 170 注： 1 房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構(gòu)架等高度； 2 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)； 3 平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或ⅳ類場地上的結(jié)構(gòu)，最大適用高度應適當降低； 4 平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或ⅳ類場地上的結(jié)構(gòu)，最大適用高度應適當降低； 5 當房屋高度超過本表數(shù)值時，結(jié)構(gòu)設計應有可靠依據(jù)，并采取有效措施。不應采用嚴重不規(guī)則的平面布置。 高 規(guī) 條 抗震設計的 A 級高度鋼筋混凝土高層建筑，其平面布置宜符合下列要求： 1 平面宜間單、規(guī)則、對稱，減少偏心； 2 平面長度不宜過長，突出部分長度 l 不宜過大?? 3 不宜采用角部重疊的平面形狀或細腰形平面圖形 高規(guī) 條 抗震設計的 B 級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第 10 章所指的復雜高層建筑，其平面布置應間單、規(guī)則，減少偏心。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層結(jié)構(gòu)間位移， A 級高度高層建筑不宜大于該 樓層平均值的 倍，不應大于該樓層平均值的 倍； B 級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第 10 章所指的復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的 倍，不應大于該樓層的 倍。 高規(guī) 條 當樓板平面比較狹長、有較大的凹入和開洞而使樓板有較大削弱時，應在設計中考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響。 高規(guī) 條 草字頭形、井字形等外伸長度較大的建筑，當中央部分樓、電梯間使樓板有較大削弱時，應加強樓板以及連接部位墻體的構(gòu)造措施，必要時還可以在外伸段凹槽處設置連接梁或連接板， 高規(guī) 條 樓板開大洞削弱后，宜采取以下構(gòu)造措施予以加強： 1 加厚洞口附近樓板，提高樓板的配筋率；采用雙層雙向配筋，或加配斜向鋼筋； 2 洞口邊緣設置邊梁、暗梁； 3 在 樓板洞口角部集中配置斜向鋼筋。當建筑物平面形狀復雜而又無法調(diào)整其平面形狀和結(jié)構(gòu)布置使之成為較規(guī)則的結(jié)構(gòu)時，宜設置防震縫將其劃分為較間單的幾個結(jié)構(gòu)單元。 2 防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時，防震縫寬度應按不利的結(jié)構(gòu)類型確定；防震縫兩側(cè)的房屋高度不同時，防震縫寬度應按較低的房屋高度確定； 3 當相鄰結(jié)構(gòu)的基礎存在較大沉降差時，宜增大防震縫的寬度； 4 防震縫宜沿房屋全高設置；地下室、基礎可不設防震縫，但在與上部防震縫對應處應加強構(gòu)造和連接； 5 結(jié)構(gòu)單元之間或主樓與裙房之間如無可靠措施，不應采用牛腿托梁的做法設置防震縫。 高規(guī) 高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距宜符合表 的規(guī)定。 高規(guī) 當采用下列構(gòu)造