第一講高層建筑結(jié)構(gòu)體系及布置§1-1高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展、特點(diǎn)及類(lèi)型一、高層建筑的發(fā)展現(xiàn)代高層建筑是隨著城市的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的，是商業(yè)化、工業(yè)化和城市化的結(jié)果?，F(xiàn)代高層建筑的發(fā)展有利于節(jié)約用地、解決住房緊張，減少市政基礎(chǔ)設(shè)施和美化城市空間環(huán)境。從某種意義上說(shuō)，現(xiàn)代高層建筑是現(xiàn)代化城市的標(biāo)志。我國(guó)是高層建筑發(fā)展歷史悠久的國(guó)家。我國(guó)古代建造過(guò)不少高層建筑，如公元704年在西安建造的大雁塔，高64m；公元1056年在山西應(yīng)縣建造的木塔，高67m。這些古老的高塔建筑經(jīng)受住了幾百年乃至上千年的風(fēng)吹雨打，甚至若干次大地震的考驗(yàn)，說(shuō)明我國(guó)古代在建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)體系選擇、施工技術(shù)和方法上具有很高的水平。但是，我國(guó)近代高層建筑發(fā)展遲緩。從20世紀(jì)初到新中國(guó)成立，我國(guó)高層建筑甚少。我國(guó)自己設(shè)計(jì)和建造高層建筑始于20世紀(jì)50年代初。1958～1959年，北京的十大建筑工程推動(dòng)了我國(guó)高層建筑的發(fā)展。如1959年建成的北京民族飯店，12層，高47.4m。到了60年代，我國(guó)高層建筑有了新的發(fā)展，1964年建成的北京民航大樓，15層，高60.8m；1966年建成了18層的廣州人民大廈，70年代，我國(guó)高層建筑有了較大的發(fā)展，其代表性的高層建筑為：1974年建成的20層北京飯店新樓，高87.4m，是當(dāng)時(shí)北京最高的建筑；1976年建成的33層、高114.1m的廣州白云賓館。與此同時(shí)，在大城市和某些中等城市建成了大量的高層住宅。上海首先建成了漕溪路20幢12～16層剪力墻住宅樓；北京建成了前三門(mén)高層住宅一條街，在8㎞長(zhǎng)的街上建造了40幢9～16層大模板施工的剪力墻住宅。從此，高層住宅就成為我國(guó)高層建筑中數(shù)量最多的類(lèi)型。從80年代開(kāi)始，我國(guó)高層建筑迅速發(fā)展，建筑層數(shù)和高度不斷增加，功能和類(lèi)型越來(lái)越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化。僅1980～1983年所建的高層建筑就相當(dāng)于1949年以來(lái)30多年中所建高層建筑的總和。比較有代表性的高層建筑有：北京中央彩色電視中心，主樓27層，112.7m，是當(dāng)時(shí)我國(guó)8度地震區(qū)中最高的建筑（按9度設(shè)防）；上海第一家五星級(jí)賓館—靜安希爾頓飯店，建筑面積69244㎡，包括塔樓43層，總高143.6m，外形呈三角形；深圳的國(guó)際貿(mào)易中心大廈，50層，高158.65m；深圳發(fā)展中心大廈，43層，高165.3m，加上天線的高度共185.3m，這是我國(guó)第一幢大型高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。廣州廣東國(guó)際大廈，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，63層，高為200.2m。深圳賢成大廈鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)，塔樓為八角形平面，整個(gè)建筑61層，高218m。廣州中天大廈，筒中筒結(jié)構(gòu)，80層，322m高。深圳的地王大廈，81層，高325m。上海的金茂大廈，88層，高421m。在國(guó)外，現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展只有110多年的歷史，又以最近40多年發(fā)展較快。1883年在美國(guó)芝加哥建成11層的家庭保險(xiǎn)大樓（HomeInsuranceBuilding）是近代高層建筑的開(kāi)端。1931年紐約建造了著名的帝國(guó)大廈（ImpireStateBuilding），共102層，381m高，他享有“世界最高建筑”之美譽(yù)長(zhǎng)達(dá)40年之久。20世紀(jì)50年代以后，輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用，新的抗風(fēng)抗震結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)的推廣使用以及新的施工機(jī)械的涌現(xiàn)，才使高層建筑得到了大規(guī)模的迅速發(fā)展。1972年，紐約建造了110層，高402m的世界貿(mào)易中心（WorldTradeCenterTwinTowers）；1973年在芝加哥又建成當(dāng)時(shí)世界上最高的西爾斯大廈（SearsTower），110層，高443m，這兩幢建筑都是鋼結(jié)構(gòu)。目前世界上最高的建筑是1996年在吉隆坡建成的石油大廈，88層，高450m，是鋼與鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)。二、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)高層建筑結(jié)構(gòu)要抵抗豎向和水平荷載，在地震區(qū)，還要抵抗地震作用。但在較低的建筑結(jié)構(gòu)中，往往豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；隨著建筑高度的增大，水平荷載效應(yīng)逐漸增大；在高層建筑結(jié)構(gòu)中，水平荷載和地震作用卻起著決定性作用。荷載效應(yīng)最大值（軸力Ν、彎矩Μ和位移△）可由圖1-1所示簡(jiǎn)圖得到：式中Ｗ－建筑每米高度上的豎向荷載；q－水平均布荷載；H－建筑高度；El－建筑總體抗彎剛度（E為彈性模量，l為慣性距）。為直觀起見(jiàn)，將式（1-1）表達(dá)的荷載效應(yīng)與建筑物高度的關(guān)系示于圖1-2。從圖中可見(jiàn)，隨著建筑物高度的增大，位移增加最快。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，而且還要求有足夠的剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生的位移限制在一定的范圍內(nèi)，以保證建筑結(jié)構(gòu)的正常使用和安全。另外，相對(duì)于低層建筑而言，高層建筑相對(duì)較柔，因此在地震區(qū)，高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的延性。也就是說(shuō)，在地震作用下，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段后，仍具有抵抗地震作用的足夠的變形能力，不致倒塌。這樣可以在滿足使用條件下能達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)要求。綜上所述，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，抵抗水平力的設(shè)計(jì)是個(gè)關(guān)鍵，應(yīng)該很好地理解上述特點(diǎn)，使所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的抗震性能，還要盡可能地提高材料利用率，降低材料消耗和造價(jià)。三、高層建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型高層建筑采用的結(jié)構(gòu)可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)等類(lèi)型。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的特點(diǎn)，正確選用材料，就成為經(jīng)濟(jì)合理地建造高層建筑的一個(gè)重要方面。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有造價(jià)較低、取材豐富、并可澆筑各種復(fù)雜斷面形狀，而且強(qiáng)度高、剛度大、耐火性和延性良好，結(jié)構(gòu)布置靈活方便，可組成多種結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點(diǎn)，因此，在高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，我國(guó)的高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位。到目前為止，我國(guó)已建成多幢200m以上的鋼筋混凝土建筑。但鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是構(gòu)件占據(jù)面積大、自重大、施工速度慢等。例如我國(guó)廣東國(guó)際大廈，63層，底層柱尺寸已達(dá)1.8m×2.2m，占據(jù)了大量的空間。鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、構(gòu)件斷面小、自重輕、延性及抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；鋼構(gòu)件易于工廠加工，施工方便，能縮短現(xiàn)場(chǎng)施工工期。近年來(lái)，隨著高層建筑建造高度的增加，以及我國(guó)鋼產(chǎn)量的大幅度增加，采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑也不斷增多。北京建成了京廣中心（56層，208m）、京城大廈（52層，183m）、國(guó)際貿(mào)易中心（39層，155.25m）等高層鋼結(jié)構(gòu)；上海建成了錦江賓館分館（46層，153.53m）、國(guó)際貿(mào)易中心（37層，139m）等高層鋼結(jié)構(gòu)。更為合理變形的高層建筑結(jié)構(gòu)為鋼和鋼筋混凝土相結(jié)合的組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以使兩種材料互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，取得經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)性能優(yōu)良的效果。組合結(jié)構(gòu)是用鋼材來(lái)加強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，鋼材放在構(gòu)件內(nèi)部，外部由鋼筋混凝土做成，成為鋼骨（或型鋼）混凝土構(gòu)件，也可在鋼管內(nèi)部填充混凝土，做成外包鋼構(gòu)件，成為鋼管混凝土。前者可充分利用外包混凝土的剛度和耐火性能，又可利用鋼骨減小構(gòu)件斷面和改善抗震性能，現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍。例如：北京的香格里拉飯店就采用了鋼骨混凝土柱?；旌辖Y(jié)構(gòu)是部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（或部分采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)）。多數(shù)情況下是用鋼筋混凝土做筒（剪力墻），用鋼材做框架梁、柱。例如：上海靜安希爾頓飯店就是這種混合結(jié)構(gòu)。而上海金茂大廈，是用鋼筋混凝土作核心筒，外框用鋼骨混凝土柱和鋼柱的混合結(jié)構(gòu)。§1-2高層建筑結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件總體組成的方式。在高層建筑中，抵抗水平力成為確定和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系的的關(guān)鍵問(wèn)題。高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系有框架、剪力墻、框架-剪力墻、筒體以及它們的組合。一、框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系是由梁、柱構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成，既承受豎向荷載，也承受水平荷載的結(jié)構(gòu)體系（其典型布置如圖1-3）。這種體系適用于多層建筑及高度不大的高層建筑。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可以做成有較大空間的會(huì)議室、餐廳、車(chē)間、營(yíng)業(yè)室、教室等。需要時(shí)，可用隔斷分隔成小房間，或拆除隔斷改成大房間，因而使用靈活。外墻用非承重構(gòu)件，可使立面設(shè)計(jì)靈活多變。框架結(jié)構(gòu)可通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，使之具有良好的抗震性能。但由于高層框架側(cè)向剛度較小，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和層間相對(duì)位移較大，使得非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如填充墻、建筑裝飾、管道設(shè)備等）在地震時(shí)破壞較嚴(yán)重，這是它的主要缺點(diǎn)，也是限制框架高度的原因，一般控制在10～15層。框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件類(lèi)型少，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化；可以采用預(yù)制構(gòu)件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，有時(shí)還可以采用現(xiàn)澆柱及預(yù)制梁板的半現(xiàn)澆半預(yù)制結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的整體性好，抗震性能好，在地震區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用。二、剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物墻體承受豎向與水平荷載，并作為建筑物的圍護(hù)及房間分隔構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系（其典型布置如圖1-4）。剪力墻在抗震結(jié)構(gòu)中也稱(chēng)抗震墻。它在自身平面內(nèi)的剛度大、強(qiáng)度高、整體性好，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，抗震性能較強(qiáng)。在國(guó)內(nèi)外歷次大地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)體系表現(xiàn)出良好的抗震性能，且震害較輕。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在非地震區(qū)或地震區(qū)的高層建筑中都得到了廣泛的應(yīng)用。在地震區(qū)15層以上的高層建筑中采用剪力墻是經(jīng)濟(jì)的，在非地震區(qū)采用剪力墻建造建筑物的高度可達(dá)140m。目前我國(guó)10～30層的高層住宅大多采用這種結(jié)構(gòu)體系。剪力墻結(jié)構(gòu)采用大模板或滑升模板等先進(jìn)方法施工時(shí)，施工速度很快，可節(jié)省大量的砌筑填充墻等工作量。剪力墻結(jié)構(gòu)的墻間距不能太大，平面布置不靈活，難以滿足公共建筑的使用要求；此外，剪力墻結(jié)構(gòu)的自重也比較大。為滿足旅館布置門(mén)廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共房間，以及在住宅底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可將剪力墻結(jié)構(gòu)底部一層或幾層的部分剪力墻取消，用框架來(lái)代替，形成底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)和大底盤(pán)、大空間剪力墻結(jié)構(gòu)（圖1-5）；標(biāo)準(zhǔn)層則可采用小開(kāi)間或大開(kāi)間結(jié)構(gòu)。當(dāng)把底層做成框架柱時(shí)，成為框支剪力墻結(jié)構(gòu)（圖1-6）。這種結(jié)構(gòu)體系，由于底層柱的剛度小，上部剪力墻的剛度大，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)力及塑性變形，致使結(jié)構(gòu)破壞較重。因此，在地震區(qū)不允許完全使用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)，而需設(shè)有部分落地剪力墻。三、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻所組成的結(jié)構(gòu)體系。由于框架結(jié)構(gòu)具有側(cè)向剛度差，水平荷載作用下的變形大，抵抗水平荷載能力較低的缺點(diǎn)，但又具有平面布置較靈活、可獲得較大的空間、立面處理易于變化的優(yōu)點(diǎn)；剪力墻結(jié)構(gòu)則具有強(qiáng)度和剛度大，水平位移小的優(yōu)點(diǎn)與使用空間受到限制的缺點(diǎn)。將這兩種體系結(jié)合起來(lái)，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，可形成一種受力特性較好的結(jié)構(gòu)體系-框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪力墻可以單片分散布置，也可以集中布置。其典型布置如圖1-7所示。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系在水平荷載作用下的主要特征：1．在受力狀態(tài)方面，框架承受的水平剪力減少及沿高度方向比較均勻，框架各層的梁、柱彎矩值降低，沿高度方向各層梁、柱彎矩的差距減少，在數(shù)值上趨于接近。2．在變形狀態(tài)方面，單獨(dú)的剪力墻在水平荷載作用下以彎曲變形為主，位移曲線呈彎曲型；而單獨(dú)的框架以剪切變形為主，位移曲線呈剪切型；當(dāng)兩者處于同一體系，通過(guò)樓板協(xié)同工作，共同抵抗水平荷載，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系的變形曲線一般呈彎剪型?？蚣堋⒓袅翱蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)體系的變形示意圖如圖1-8所示。由于上述變形和受力特點(diǎn)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度和承載力較框架結(jié)構(gòu)都有明顯的提高，在水平荷載作用下的層間變形減小，因而減小了非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。在我國(guó)，無(wú)論在地震區(qū)還是非地震區(qū)的高層建筑中，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系得到了廣泛的應(yīng)用。四、筒體結(jié)構(gòu)體系筒體結(jié)構(gòu)為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實(shí)腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墻圍成的筒體稱(chēng)為實(shí)腹筒。在實(shí)腹筒的墻體上開(kāi)出許多規(guī)則的窗洞所形成的開(kāi)孔筒體稱(chēng)為框筒，它實(shí)際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架?chē)傻耐搀w。如果筒體的四壁是由豎桿和斜桿形成的桁架組成，則成為桁架筒，見(jiàn)圖1-9（a）、（b）、（c）；如果體系是由上述筒體單元所組成，稱(chēng)為筒中筒或組合筒，見(jiàn)圖1-9（d）、（e）。通常由實(shí)腹筒做內(nèi)部核心筒，框筒或桁架筒做外筒。筒體最主要的受力特點(diǎn)是它的空間受力性能。無(wú)論哪一種筒體，在水平力作用下都可以看成固定于基礎(chǔ)上的箱形懸臂構(gòu)件，它比單片平面結(jié)構(gòu)具有更大的抗側(cè)剛度和承載力，并具有很好的抗扭剛度。因此，該種體系廣泛應(yīng)用于多功能、多用途，層數(shù)較多的高層建筑中。五、各種結(jié)構(gòu)體系適用的最大高度《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JG3－2002，J186－2002）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高層規(guī)程》），對(duì)各種結(jié)構(gòu)體系的高層建筑最大適用高度做出了規(guī)定。規(guī)程中將高層建筑分為了兩級(jí)，即常規(guī)高度的高層建筑（A級(jí)）和超限高層建筑（B級(jí)）。同時(shí)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《抗震規(guī)范》）根據(jù)建筑使用功能的重要性，將建筑抗震設(shè)防類(lèi)別分為甲類(lèi)、乙類(lèi)、丙類(lèi)、丁類(lèi)四個(gè)抗震設(shè)防類(lèi)別。甲類(lèi)建筑為屬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(lèi)建筑為屬于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑，丙類(lèi)建筑屬于甲、乙、丁類(lèi)建筑以外的一般建筑，丁類(lèi)建筑屬于抗震次要建筑。下面分別給出各種結(jié)構(gòu)體系其適用的最大高度。1．A級(jí)高度高層建筑最大適用高度甲類(lèi)建筑宜按設(shè)防烈度提高一度后符合表1-1的要求；乙、丙類(lèi)建筑宜按設(shè)防烈度符合表1-1的要求。2．B級(jí)高度高層建筑最大適用高度甲類(lèi)建筑宜按設(shè)防烈度提高一度后不宜大于表1-2的要求；乙、丙類(lèi)建筑宜按設(shè)防烈度不宜大于表1-2的要求。對(duì)平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地上的結(jié)構(gòu)，最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。超過(guò)表內(nèi)高度的房屋，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，采取必要的加強(qiáng)措施?！?-3結(jié)構(gòu)總體布置的一般原則在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要根據(jù)結(jié)構(gòu)高度，還應(yīng)根據(jù)是否抗震設(shè)防及設(shè)防烈度等因素選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系確定后，結(jié)構(gòu)總體布置應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行，使建筑物具有良好的造型和合理的傳力路線。因此，結(jié)構(gòu)體系受力性能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能否做到先進(jìn)合理，與結(jié)構(gòu)布置密切相關(guān)。理論與實(shí)踐均表明，一個(gè)先進(jìn)而合理的設(shè)計(jì)，不能僅依靠力學(xué)分析來(lái)解決。因?yàn)閷?duì)于較復(fù)雜的高層建筑，某些部位無(wú)法用解析方法精確計(jì)算；特別是在地震區(qū)，地震作用的影響因素很多，要求精確計(jì)算是不可能的。因此，不能僅僅依賴(lài)于“計(jì)算設(shè)計(jì)”，還要正確運(yùn)用“概念設(shè)計(jì)”。“概念設(shè)計(jì)”是指對(duì)一些難以做出精確計(jì)算分析，或在某些規(guī)程中難以具體規(guī)定的問(wèn)題，應(yīng)該由設(shè)計(jì)人員運(yùn)用概念進(jìn)行判斷和分析，以便采取相應(yīng)的措施，做到比較合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有多學(xué)科知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)中處處都要帶著清晰的概念和正確的理解去處理理論和構(gòu)造問(wèn)題。以下論述的諸方面均須用概念設(shè)計(jì)的方法加以正確處理。一、結(jié)構(gòu)平面布置高層建筑的開(kāi)間、進(jìn)深尺寸和選用的構(gòu)件類(lèi)型應(yīng)符合建筑模數(shù)，以利于建筑工業(yè)化。在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，宜使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ(chēng)。需要抗震設(shè)防的高層建筑，其平面布置應(yīng)符合下列要求：1．平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)、減少偏心；2．平面長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，突出部分長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，值宜滿足教材表1-3的要求；3．不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面圖形。劣二、結(jié)構(gòu)豎向都布置窗高層建筑姐中控制側(cè)向位張移常常成為結(jié)宗構(gòu)設(shè)計(jì)的主要拆控制因素。而棒且隨著高度增相加，傾覆力矩戰(zhàn)也相應(yīng)迅速增首大。因此，高幻層建筑的高寬聚比淡伍不宜過(guò)大。一驗(yàn)般將高寬踩比勁貼控制地在偷5吼～浸6均以下扣，宴頭是指建筑物地鮮面到檐口高度遙，決筐是指建筑物平握面的短方向總篩寬。當(dāng)設(shè)防烈欣度主在被8抄度以上時(shí)城，復(fù)論限制應(yīng)更嚴(yán)格劍一些。亦高層建筑唱的豎向體型宜感規(guī)則、均勻，頃避免有過(guò)大的在外挑和內(nèi)收，兄這些應(yīng)遵循《拜高層規(guī)程》中刷的具體規(guī)定。粒現(xiàn)行《高凈層規(guī)程》對(duì)各氣種結(jié)構(gòu)的高寬溫比給出了限制平。辟A里級(jí)高度高層建步筑結(jié)構(gòu)的高寬計(jì)比不宜超過(guò)零表喊1-鐵3童的限值鎮(zhèn)；后B茄級(jí)高度高層建暗筑結(jié)構(gòu)的高寬導(dǎo)比不宜超過(guò)嚷表更1-4真的限值。屬三、變形縫的嶄設(shè)置液在高層建議筑中，為防止冷結(jié)構(gòu)因溫度變度化和混凝土收妥縮而產(chǎn)生裂縫到，常隔一定距芒離設(shè)置溫度伸懼縮縫；在高層揀部分和低層部打分之間，由于桶沉降不同設(shè)置催沉降縫；在地添震區(qū)，建筑物種各部分層數(shù)、簽質(zhì)量、剛度差篩異過(guò)大或有錯(cuò)狡層時(shí)，設(shè)置防玉震縫。溫度縫雁、沉降縫和防打震縫將高層建阿筑劃分為若干縮個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的皮部分，成為獨(dú)唯立的結(jié)構(gòu)單元嫩。者高層建筑霸設(shè)但置放“鳳三卸縫詠”讀，可以解決產(chǎn)痛生過(guò)大變形和蓋內(nèi)力問(wèn)題以及旦抗震問(wèn)題，但限也產(chǎn)生賴(lài)另外的問(wèn)題。軍例如：由于縫必的兩側(cè)均需布號(hào)置剪力墻或框往架而使結(jié)構(gòu)復(fù)械雜和建筑使用固不便勒；鐵“議三鴿縫碼”足使建筑立面處驚理困難；地下耍部分容易滲漏味，防水困難等胞，而更為突出恒的是：地震時(shí)峽縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)常忙因進(jìn)入彈塑性晚狀態(tài)，位移急金劇增大發(fā)生互欄相碰撞而造成柏震害。違實(shí)踐表明朽，高層建筑宜及調(diào)整平面形狀承和結(jié)構(gòu)布置，膚采取構(gòu)造措施重和施工措施，肆盡量不設(shè)縫或折少設(shè)縫；需要芬設(shè)縫時(shí)，必須隊(duì)保證必要的縫傭?qū)捯苑乐拐鸷?。后四、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)哨一般原則撤高層建筑柔高度大、重量過(guò)大，在水平力蝦作用下有較大享的傾覆力矩與烘剪力，對(duì)基礎(chǔ)宮及地基的要求仆較高，因此基前礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是高噴層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)咬計(jì)中的一項(xiàng)重險(xiǎn)要內(nèi)容。下面來(lái)給出基礎(chǔ)設(shè)計(jì)屋的一般原則。時(shí)康平1醉．上部結(jié)構(gòu)的陰特點(diǎn)是選擇基熟礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的姥重要因素?；舻A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)要把巧地基、基礎(chǔ)和拿上部結(jié)構(gòu)當(dāng)成俗一個(gè)整體來(lái)考慕慮：當(dāng)上部結(jié)祥構(gòu)剛度和整體自性較差，地基畢軟弱，且不均尤勻時(shí)，基礎(chǔ)剛司度應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)娘；當(dāng)上部結(jié)構(gòu)栽剛度和整體性番較好，荷載分做布較均勻，地墳基也比較堅(jiān)硬影時(shí)，則基礎(chǔ)剛堤度可適當(dāng)放寬喂。顏等嘆2晴．一般情況下抖，地基的土質(zhì)烈均勻，承載力階高、沉降量小萬(wàn)時(shí)，可以采取線天然地基和豎承向剛度較小的方基礎(chǔ)；反之，濤則應(yīng)采用人工厭地基或豎向剛煙度較大的整體廊式基礎(chǔ)。屆讀葡3兄．單獨(dú)基礎(chǔ)和噸條形基礎(chǔ)整體迅性差，豎向剛秩度小，不容易賢調(diào)整各部分地朽基的差異沉降拐，除非將基礎(chǔ)衛(wèi)擱置在未風(fēng)化軋或微風(fēng)化巖層驚上，否則不宜園在高層建筑中辯應(yīng)用。在層數(shù)被較少的裙房中硬應(yīng)用時(shí)，也需欲在單獨(dú)柱基之只間沿縱、橫兩登個(gè)方向增設(shè)拉聾梁，以抵抗可邀能產(chǎn)生的地基顫差異沉降。筋4絲．當(dāng)采用樁基距時(shí)，應(yīng)盡可能棍采用單根、單歲排大直徑樁或馬擴(kuò)底墩，使上朝部結(jié)構(gòu)的荷載蓮直接由柱或墻璃傳至樁頂；基棚礎(chǔ)底板因受力神很小而可以做鑼得較薄，如果梢采用多根或多胞排小直徑樁，刊基礎(chǔ)底板就會(huì)離受到較大彎矩哀和剪力，從而擺使板厚增大。吊廚壁5舒．箱形基礎(chǔ)及故筏式基礎(chǔ)是高疑層建筑結(jié)構(gòu)常扭用的形式。蛛醋受6脈．在地震區(qū)，倆為保證整體結(jié)井構(gòu)的穩(wěn)定性，疫減小由基礎(chǔ)變習(xí)形引起的上部息結(jié)構(gòu)傾斜，基冬礎(chǔ)埋深不能太追小。在天然地責(zé)基或復(fù)合地基論上，基礎(chǔ)埋深己不宜小于建筑桂物高度殺的凝1/1坑5夢(mèng)。如果采用樁編基，則從樁頂超算起，基礎(chǔ)埋絮深不宜小于建活筑物高度砌的喬1/1遵8聾。在非地震區(qū)仔，基礎(chǔ)的埋深琴可適當(dāng)減小。作此外，無(wú)聚論何種形式的倦基礎(chǔ)，均不宜夫直接置于可液鏡化土層上。削第二繡講捆混荷載與作用（病一）棍§2-1浸農(nóng)荷載范與作用于賓多層建筑時(shí)的轟情形一樣，作馳用于高層房屋轟的荷載有兩種歸：一是豎向荷菠載，包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)自重和樓（屋帽）蓋上的均布冶荷載；另一種襪是水平荷載，標(biāo)包括風(fēng)荷載和授地震作用。腦在多層房霞屋中，往往以蒙豎向荷載為主或，但也要考慮涉水平荷載的影飼響，特別是地殿震作用的影響桶。隨著房屋高匯度的增加，水盲平荷載產(chǎn)生的濤內(nèi)力越來(lái)越大胃，會(huì)直接影響袋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合稠理性、經(jīng)濟(jì)性城，成為控制荷曬載。因此在非賊地震區(qū)，風(fēng)荷唱載和豎向荷載志的組合將起控堵制作用，而在牙地震區(qū)，則往訓(xùn)往是地震作用糟與豎向荷載組校合起控制作用凈。桐脈一、豎向荷載扁豎向荷載爹中的結(jié)構(gòu)自重松和樓面均布活兼荷載均應(yīng)按照管《建筑結(jié)構(gòu)荷擦載規(guī)范》翻（父GB5000沖9撿）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)仇《荷載規(guī)范》奮）確定。樓面口均布活荷載是杯按志“挎樓板內(nèi)彎矩等煙效膏”唉的原則，將實(shí)疑際荷載換算為速等效均布荷載醫(yī)。對(duì)于作用在器樓面上的活荷軌載，并不是所膊給的等效均布破荷載同時(shí)布滿項(xiàng)在所有樓面上預(yù)。因此在設(shè)計(jì)難梁、墻、柱和份基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)考奏慮實(shí)際荷載沿斧樓面分布的變耀異性。在確定閘梁、墻、柱和步基礎(chǔ)的荷載標(biāo)愿準(zhǔn)值時(shí)，還應(yīng)冠按現(xiàn)行《荷載公規(guī)范》對(duì)樓面框活荷載標(biāo)準(zhǔn)值葉乘以折減系數(shù)兼。痰二、風(fēng)荷載刻風(fēng)受到地傅面上各種建筑計(jì)物的阻礙和影舌響，風(fēng)速會(huì)改障變，并在建筑疏物表面上形成福壓力或吸力，朝這種風(fēng)力的作覆用稱(chēng)為風(fēng)荷載俘。查風(fēng)力在整朗個(gè)建筑物表面覆的分布情況隨必房屋尺寸的大聞小、體積和表宜面情況的不同銅而異，并隨風(fēng)律速、風(fēng)向和氣尼流的不斷變化伯而不停地改變乓著。風(fēng)荷載實(shí)岔質(zhì)上是一種隨鍋時(shí)間變化的動(dòng)貧力荷載，它使奧建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生寬動(dòng)力反應(yīng)。在遭實(shí)際工程設(shè)計(jì)目中，通常將風(fēng)掉荷載看成等效擴(kuò)靜力荷載，但踢在高度較大的裕建筑中要考慮梢動(dòng)力效應(yīng)影響渴。楊（一變）眾凍風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值慢及基本風(fēng)壓億謊褲1偉．基本風(fēng)壓值榜逃基本風(fēng)壓魚(yú)值降系以當(dāng)?shù)乇容^威空曠平坦地面獄上離地餐10m麗高統(tǒng)計(jì)所得的群重現(xiàn)期易為糠5腳0戀年一違遇卻10mi組n強(qiáng)平均最大風(fēng)速搬（悔m/臭s吊）為標(biāo)準(zhǔn)，按宗=德/160方0襯確定的風(fēng)壓值載。它應(yīng)根據(jù)現(xiàn)瓦行《荷載規(guī)范周》聰中泡“戰(zhàn)全國(guó)基本風(fēng)壓?jiǎn)T分布稠圖譽(yù)”弓采用，但不得犧小聽(tīng)于很0.3kN裁/望㎡。阿對(duì)一般的龜高層建筑，按委《荷載規(guī)范》鏈中所給的滲采用；對(duì)于特嗚別重要或?qū)︼L(fēng)黑荷載比較敏感妹的高層建筑，綁應(yīng)考把慮頃10虹0才年重現(xiàn)期的風(fēng)領(lǐng)壓值。當(dāng)沒(méi)巴有豪10圣0離年一遇的風(fēng)壓裹資料時(shí)，也可杏近似串將言5膽0飯年一遇的基本華風(fēng)壓值乘商以衡1.玻1座后采用。棒2翁．風(fēng)載體型系顏數(shù)錦陳風(fēng)載體型總系數(shù)該是指實(shí)際風(fēng)壓子與基本風(fēng)壓的刑比值。它描述晴的是建筑物表縫面在穩(wěn)定風(fēng)壓廣作用下靜態(tài)壓哄力的分布規(guī)律禿，主要與建筑服物的體型與尺糕度有關(guān)，也與復(fù)周?chē)h(huán)境和地厭面粗身糙度有關(guān)。當(dāng)?shù)わL(fēng)流經(jīng)建筑物條時(shí)，對(duì)建筑物撕不同部位會(huì)產(chǎn)陸生不同的效果辱，即產(chǎn)生壓力削和吸力撤。泥用漢兔3析．風(fēng)壓高度變仔化系數(shù)把泰風(fēng)壓高度們變化系數(shù)場(chǎng)，應(yīng)根據(jù)地面曉粗糙度類(lèi)別按姻《荷載規(guī)范》頓確定。顏近鑒4驟．風(fēng)振系數(shù)抬讀風(fēng)對(duì)建筑謊結(jié)構(gòu)的作用是丙不規(guī)則的，通色常把風(fēng)作用的慎平均值看成穩(wěn)在定風(fēng)壓（即平標(biāo)均風(fēng)壓），實(shí)念際風(fēng)壓是在平巨均風(fēng)壓上下波褲動(dòng)的。平均風(fēng)場(chǎng)壓使建筑物產(chǎn)睬生一定的側(cè)移密，而波動(dòng)風(fēng)壓珠使建筑物在平春均側(cè)移附近振源動(dòng)。對(duì)于高度科較大、剛度較掠小的高層建筑催，波動(dòng)風(fēng)壓會(huì)永產(chǎn)生不可忽略考的動(dòng)力效應(yīng)，捏使振幅加大，趁在設(shè)計(jì)中必須語(yǔ)考慮。目前采細(xì)用加大風(fēng)載的宋辦法來(lái)考慮這奴個(gè)動(dòng)力效應(yīng)，橫在風(fēng)壓值上乘哀以風(fēng)振系數(shù)評(píng)。孝§2-2惠狀地震與抗震設(shè)提防幅地震是一戶種危害性極大臨的自然災(zāi)害。諒地震造成慘重陰的人員傷亡和聯(lián)巨大的財(cái)產(chǎn)損腎失，主要是由哈建筑物與工程漸設(shè)施破壞造成奮的。為確保建乒筑物與工程設(shè)課施的抗震性能腦，有必要先了爬解地震的基本迫知識(shí)。植簽一、地震波、矮震級(jí)和烈度肯繭梢咱（一）地震波辭當(dāng)震源巖百層發(fā)生斷裂、賽錯(cuò)動(dòng)時(shí)，巖層量所積蓄的變形劍能突然釋放，謊它以波的形式泄從震源向四周豎傳播，這種波趟就稱(chēng)為地震波腹。地震波按其轟在地殼傳播的釋位置不同，可遍將其分為體波蠻和面波。馳（二）震詢級(jí)厲地震的震提級(jí)是衡量一次濕地震釋放能量貓大小的等級(jí)，斬震級(jí)怎可用公式表達(dá)獲如下：醉參（只2-拉1駐）鏟式中偽即是上述標(biāo)準(zhǔn)能地震記錄儀在徐距震中翅100km旅處記錄到的最矮大振幅。例如通，在距震中禾100km龜處標(biāo)準(zhǔn)地震記竊錄儀記錄到的燈最大振幅壞=仔100mm游=旋100000倡辦m厚，則堂，即這次地震走為慮5兇級(jí)。木地震發(fā)生滅時(shí)不可能正好悶在掃100km搭處記錄，而且短所使用的儀器犬不盡相同，為擊此應(yīng)根據(jù)震中月距和使用的儀慢器對(duì)實(shí)測(cè)的震傾級(jí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)鸟樞拚?。伏震?jí)嫌與地震釋放能句量奶之間有如下關(guān)還系：蛇山鄉(xiāng)趨雖杰（膠2-嬸2嫂）絡(luò)根據(jù)式仿（圓2-茶2昨），可計(jì)算各粘級(jí)地震所釋放脆的能量，震級(jí)調(diào)差一級(jí)，能量謎就要犬差捉3命2球倍之多。一德個(gè)憑6盯級(jí)地震所釋放咬的能量，相當(dāng)逃于一替?zhèn)€枕2蘿萬(wàn)噸級(jí)的原子蝶彈魄。聚蝶瞞座濤根據(jù)震級(jí)可將耳地震劃分為：兇微震餃（壺2非級(jí)以下，人一畫(huà)般感覺(jué)不到，投只有儀器才能俯記錄到），有列感地震速（例2練～趴4緩級(jí)），破壞性樓地震元（藝5導(dǎo)級(jí)以上），強(qiáng)窄烈地震畜（懇7痰級(jí)以上）。我類(lèi)國(guó)填197麥6議年池7棒月椒2清8氣日登發(fā)生的唐山地爺震，震級(jí)頭為亭7.倒8烏級(jí)，就是強(qiáng)烈監(jiān)地震?？郑ㄈ┑禺?huà)震烈度鉆地震烈度介是指地震時(shí)在存一定地點(diǎn)振動(dòng)乞的強(qiáng)烈程度。昂對(duì)于一次地震薄，表示地震大揮小的震級(jí)只有蛾一個(gè)，但它對(duì)望不同地點(diǎn)的影崖響程度是不一潤(rùn)樣的。壤如何衡量喘地震烈度，采鋤用由地震宏觀禍現(xiàn)象，如人的部感覺(jué)、器物的讀反應(yīng)、地表和素建筑物的影響名和破壞程度，僚并結(jié)合人們有堵可能用記錄到痛的地面運(yùn)動(dòng)參扇數(shù)，如地面運(yùn)龜動(dòng)加速度峰值柴，速度峰值，餡綜合考慮來(lái)定卷義烈度。國(guó)家賺地震局和建設(shè)腳部晌于廊199堵2軍年聯(lián)合發(fā)布了磚新的《中國(guó)地革震烈度區(qū)劃圖承（濟(jì)199安0襯）》。該圖給命出了全國(guó)各地岡地震基本烈度碗的分布，可供鐵國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)按和國(guó)土利用規(guī)么劃、一般工業(yè)高與民用建筑的耽抗震設(shè)防及制捏定減輕和防御太地震災(zāi)害對(duì)策吳之用。肅二、地震基本市烈度與抗震設(shè)聾防測(cè)（一）基柔本烈度責(zé)一個(gè)地區(qū)獨(dú)的基本烈度是英指該地區(qū)今鋪后痕5克0民年時(shí)期內(nèi)，在灌一般場(chǎng)地條件紗下可能遭遇超忙越概率填為航1輩0汗％的地震烈度附。釀（二）建患筑抗震設(shè)防分妻類(lèi)缺根據(jù)建筑右使用功能的重牲要性，現(xiàn)行《狹抗震規(guī)范》將編建筑抗震設(shè)防膏類(lèi)別分為甲類(lèi)要、乙類(lèi)、丙類(lèi)尖、丁類(lèi)建筑。薪（三）抗踩震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)果抗震設(shè)防星是指對(duì)建筑物寸進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)殺，包括地震作而用、抗震承載荷力計(jì)算和采取謠抗震措施，已府達(dá)到抗震的效款果。驅(qū)抗震設(shè)防劍標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是蟻設(shè)防烈度?！睹嚎拐鹨?guī)范》附開(kāi)錄柳A牢給出了我國(guó)主骨要城鎮(zhèn)抗震設(shè)丈防烈度、設(shè)計(jì)額基本地震加速窄度和設(shè)計(jì)地震秀分組。在一般圍情況下可采用煎基本烈度。寧各類(lèi)建筑碗抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)祥符合《抗震規(guī)死范》的要求。所（四）抗震設(shè)綁防目標(biāo)愈抗震設(shè)計(jì)鎖總思路是：在本建筑物使用壽女命期間，對(duì)不始同頻度和強(qiáng)度然的地震，建筑仰物應(yīng)具有不同四的抵抗力。即循對(duì)一般較小的紛地震，由于其慕發(fā)生的可能性黎較大，因此要判求防止結(jié)構(gòu)破監(jiān)壞，這在技術(shù)禍上、經(jīng)濟(jì)上是漢可以做到的；瞎強(qiáng)烈地震發(fā)生愈的可能性較小宜，而且如果遭櫻遇到強(qiáng)烈地震枯，要求做到結(jié)染構(gòu)不損壞，在利經(jīng)濟(jì)上不合理沙，因此允許結(jié)受構(gòu)破壞，但在專(zhuān)任何情況下，堤不應(yīng)導(dǎo)致建筑悄物倒塌。《抗誕震規(guī)范》結(jié)合賤我國(guó)目前的經(jīng)紀(jì)濟(jì)能力，提出逝了詠“沃三水皆準(zhǔn)鳴”淘的抗震設(shè)防目君標(biāo)：甲第一水準(zhǔn)膛：當(dāng)遭受到多竿遇的低于本地大區(qū)設(shè)防烈度的不地震（簡(jiǎn)沈稱(chēng)曠“嘉小宣震竭”那）影響時(shí)，建述筑一般應(yīng)不受鴨損壞或不需修漲理仍能繼續(xù)使泳用。斷第二水準(zhǔn)強(qiáng)：昌后當(dāng)遭受到本地傅區(qū)設(shè)防烈度影表響時(shí)，建筑可脈能有一定的損暫壞，經(jīng)一般修悟理或不修理仍儀能繼續(xù)使用。絮第三水準(zhǔn)眠：當(dāng)遭受到高優(yōu)于本地區(qū)設(shè)防督烈度的罕遇地猾震（簡(jiǎn)灑稱(chēng)蕉“括大姻震襖”裝）時(shí)，建筑不菜致倒塌或發(fā)生遲危及生命的嚴(yán)腿重破壞。怒在進(jìn)行建筑結(jié)刃構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)如，原則上應(yīng)滿線足三水準(zhǔn)抗震娘設(shè)防目標(biāo)的要醫(yī)求，在具體做言法上，為簡(jiǎn)化倒計(jì)算，《抗震恰規(guī)范》采用二擇階段設(shè)計(jì)法，況即：瞎第一階段終設(shè)計(jì)：按小震超作用效應(yīng)和其織他荷載效應(yīng)的扮一定組合驗(yàn)算州結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承竄載能力以及構(gòu)封件的彈性變形惡，以滿足第一起水準(zhǔn)抗震設(shè)防滿目標(biāo)的要求。益第二階段巷設(shè)計(jì)：在大震壩作用下驗(yàn)算結(jié)購(gòu)構(gòu)薄弱層（部斃位）的彈塑性騾變形，以滿足段第三水準(zhǔn)的抗范震設(shè)防目標(biāo)的袖要求。糧《抗震規(guī)宴范》以一定的鄭抗震構(gòu)造措施才保證結(jié)構(gòu)滿足齡第二水準(zhǔn)抗震錢(qián)設(shè)防目標(biāo)的要涼求。廁上論述退“扁三水準(zhǔn)，二階既段秒”瓦的抗震設(shè)防目稻標(biāo)可概括首為亭“似小震不壞，中渾震可修，大震需不發(fā)倒草”游。別§2-4蛙間單質(zhì)點(diǎn)彈性體浴系的地震反應(yīng)廣一、地震作用鏈地震所釋療放出來(lái)的能量縮，以地震波的滴形式向四周擴(kuò)獲散，地震波到專(zhuān)達(dá)地面后引起倉(cāng)地面運(yùn)動(dòng)，使挎地面上原來(lái)處程于靜止的建筑姿物受到動(dòng)力作跪用而產(chǎn)生強(qiáng)迫固振動(dòng)。在振動(dòng)求過(guò)程中，作用縫在結(jié)構(gòu)上的慣搖性力就是地震蜘作用。因此，便地震作用可以聾理解為一種能兔反映地震影響蘆的等效作用。擾建筑物在地震鵲作用和一般荷加載共同作用下睬，如果結(jié)構(gòu)的駱內(nèi)力或變形超貪過(guò)容許數(shù)值時(shí)納，那么建筑物抓就遭到破壞，直乃至倒塌。因靠此，在結(jié)構(gòu)抗是震計(jì)算中，確統(tǒng)定地震作用是賀個(gè)十分重要的偽問(wèn)題。晴地震作用遼與一般靜載荷慢不同，它不僅點(diǎn)取決于地震烈凡度大小，而且坦與建筑物的動(dòng)獲力特性（結(jié)構(gòu)稀的自振周期、鏡阻尼）有密切創(chuàng)關(guān)系，而一般咳靜荷載與結(jié)構(gòu)紗的動(dòng)力特性無(wú)畜關(guān)，可以獨(dú)立催地確定。例如哈，屋面的雪載梅只與當(dāng)?shù)氐臍鈸岷驐l件有關(guān)；肚樓面的使用荷隔載只取決于房違間的用途等等沖。因此，確定黨地震作用比確狐定一般靜荷載鋸要復(fù)雜得多。沾目前，我礎(chǔ)國(guó)和其他許多賣(mài)國(guó)家的抗震設(shè)脆計(jì)規(guī)范都采用嗚反應(yīng)譜理論來(lái)惠確定地震作用菌。這種計(jì)算理固論是根據(jù)地震課時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的蜂實(shí)測(cè)紀(jì)錄，通最過(guò)計(jì)算分析所構(gòu)繪制的加速度倚（在計(jì)算中通晚常采用加速度額相對(duì)值）反應(yīng)兩譜曲線為依據(jù)封的。脅所謂加速度反標(biāo)應(yīng)譜曲線，就待是單質(zhì)點(diǎn)彈性謊體系在一定地潮震作用下，最默大反應(yīng)加速度涉與體系自振周疏期的函數(shù)曲線桐。混如果已知體系華的自振周期，蜻那么利用加速殼度反應(yīng)譜曲線仆或相應(yīng)公式就哥可以很方便地革確定體系的反賀應(yīng)加速度，進(jìn)多而求出地震作辯用。頁(yè)應(yīng)用反應(yīng)譜理等論不僅可以解虧決單質(zhì)點(diǎn)體系悅的地震反應(yīng)計(jì)洋算問(wèn)題，而且講，在一定假設(shè)哄條件下，通過(guò)文振型組合的方柄法還可以計(jì)算拜多質(zhì)點(diǎn)體系的屈地震反應(yīng)。樣反應(yīng)譜理影論已經(jīng)成為當(dāng)?shù)∏翱拐鹪O(shè)計(jì)中祥的主要理論，枯因?yàn)樗椒ê?jiǎn)獵單，便于掌握治，所以為各國(guó)釋工程界所廣泛惹采用。閘未二、運(yùn)動(dòng)方程塊的建立掀為了研究圾單質(zhì)點(diǎn)彈性體柄系的地震反應(yīng)窮，我們首先建印立體系在地震點(diǎn)作用下的運(yùn)動(dòng)汁方程。嫂圖柴2-1棟表示單質(zhì)點(diǎn)彈史性體系的計(jì)算酸簡(jiǎn)圖。夫由結(jié)構(gòu)動(dòng)鼻力學(xué)方法可得熟到單質(zhì)點(diǎn)彈性妥體系運(yùn)動(dòng)方程用：救窗菠（磚2-皂3秤）默其中?。ù絫給）表示地面水里平位移，是時(shí)溪間讓t換的函數(shù)，它的奸變化規(guī)律可自文地震時(shí)地面運(yùn)滑動(dòng)實(shí)測(cè)記錄求膊得；徐（鑄t汪）表示質(zhì)點(diǎn)對(duì)眾于地面的相對(duì)廉彈性位移或相嗎對(duì)位移反應(yīng)，醋它也是時(shí)掘間陽(yáng)t疑的函數(shù)，是待鼠求的未知量。私若將式子（嘴2-紡3膀）與動(dòng)力學(xué)中些單質(zhì)點(diǎn)彈性體眠系在動(dòng)荷載母作用下的運(yùn)動(dòng)引方程秤梁伸（恥2-近4巖）禮進(jìn)行比較，不煩難發(fā)現(xiàn)兩個(gè)運(yùn)倆動(dòng)方程基本相躺同，其區(qū)別僅身在于式乒（票2-就3濫）等號(hào)右邊為天地震時(shí)地面運(yùn)眠動(dòng)加速度與質(zhì)歉量的乘積；而睬式難（科2-梢4枕）等號(hào)右邊為吵作用在質(zhì)點(diǎn)上穗的動(dòng)荷載。由攪此可見(jiàn)，地面棟運(yùn)動(dòng)對(duì)質(zhì)點(diǎn)的潔影響相當(dāng)于在居質(zhì)點(diǎn)上加一個(gè)描動(dòng)荷載，其值酷等于除，指向與地面秤運(yùn)動(dòng)加速度方善向相反。因此吧，計(jì)算結(jié)構(gòu)的謝地震反應(yīng)時(shí)，處必須知道地面幫運(yùn)動(dòng)加速度姿的變化規(guī)律，危而凱可由地震時(shí)地栗面加速度記錄呼得到。紛為了使方悟程進(jìn)一步簡(jiǎn)化灶，設(shè)裹澤排（耍2-裳5立）息宜烤（典2-危6睛）機(jī)將上式代岸入式昆（嘗2-兩3塘），經(jīng)簡(jiǎn)化后刪得：顆政翁（還2-惡7鑰）瘋式午（復(fù)2-仔7至）就是所要建文立的單質(zhì)點(diǎn)彈獄性體系在地震式作用下的運(yùn)動(dòng)圣微分方程。存三、運(yùn)動(dòng)方程宿的解答犬式顆（蒜2-環(huán)7宅）是一個(gè)二階鄉(xiāng)常系數(shù)線性非鏟齊次微分方程張，它的解包含聞兩個(gè)部分：一女個(gè)是對(duì)應(yīng)于齊音次微分方程的穗通解；另一個(gè)福是微分方程的躬特解。前者代落表自由振動(dòng)，封后者代表強(qiáng)迫通運(yùn)動(dòng)。狗（一）齊大次微分方程的坑通解尚為求方程膛（經(jīng)2-斃7破）的全部解答姥，先討論齊次導(dǎo)方程印思滑（皇2-傍8該）的通解。由歸微分方程理論僻可知，其通解竭為：才劫（掉2-夠9妥）認(rèn)式蘆中椒叔；基和推為常數(shù)，其值脹可由問(wèn)題的初救始條件確定。塘當(dāng)阻尼力私為鋸0誕時(shí)，式姥（曾2-驟9攜）變?yōu)椋盒钣X(jué)（睡2-1惜0糕）典式慣（喝2-1睛0通）為無(wú)阻尼單哥質(zhì)點(diǎn)體系自由川振動(dòng)的通解，趴表示質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)啟諧振動(dòng)，這里膏為無(wú)阻尼自振卵頻率。對(duì)比式刷（期2-并9踢）和式沈（藥2-1協(xié)0承）可知，有阻縮尼單質(zhì)點(diǎn)體系東的自由振動(dòng)為惰按指數(shù)函數(shù)衰格減的簡(jiǎn)諧振動(dòng)局，其振動(dòng)頻率基為令袖，故融稱(chēng)為有阻尼的瀉自振頻率。詞根據(jù)初始乓條件來(lái)確定常踏數(shù)剛和幣。堅(jiān)當(dāng)關(guān)t=可0鏈時(shí)，街禮，苦其中擱和營(yíng)分別為初始位裕移和初始速度闖。無(wú)將聽(tīng)t=滲0揮和餃代入式牽（罪2-偷9恭）得：為筋為確定常潔數(shù)冠，對(duì)時(shí)育間墻t衡求一階導(dǎo)數(shù)，律并層將這t=者0稿，閃擇代入，得：游己將循、塔值代入式已（扮2-婦9出）得：源妙輛（耽2-1掘1越）宏上式就是綠式濾（訴2-襪8曬）在給定的初兵始條件時(shí)的解諒答。趁由腰和期可以看出，有細(xì)阻尼自振頻率慶隨阻尼系數(shù)予增大而減小，別即阻尼愈大，勺自振頻率愈慢炊。當(dāng)阻尼系數(shù)生達(dá)到某一數(shù)值蚊時(shí)，即漆蝕（蓋2-1狀2凱）時(shí)，則爭(zhēng)貪，表示結(jié)構(gòu)不莊再產(chǎn)生振動(dòng)。紡這時(shí)的阻尼系咳數(shù)訴稱(chēng)為臨界阻尼駝系數(shù)。它是由名結(jié)構(gòu)的質(zhì)量臥和剛度舌決定的，不同班的結(jié)構(gòu)有不同眉的阻尼系數(shù)。完而鴿乏（晨2-1佛3軟）謎上式表示冊(cè)結(jié)構(gòu)的阻尼系過(guò)數(shù)許與臨界阻尼系蚊數(shù)質(zhì)的比值，所以刷稱(chēng)為臨界阻尼命比，簡(jiǎn)稱(chēng)阻尼哨比。汗在建筑抗震設(shè)將計(jì)中，常采用淡阻尼比底表示結(jié)構(gòu)的阻肉尼參數(shù)。由于鋸阻尼比袖的值很小，它島的變化范圍更在慮0.0崖1堆～折0.賀1炕之間，因此，軋有阻尼自振頻至率滾和無(wú)阻尼自振廁頻率求很接近，即鐵過(guò)。也就是說(shuō)，靜計(jì)算體系的自亂振頻率時(shí)，通胡?？刹豢紤]阻李尼的影響。賤阻尼比恨值可通過(guò)對(duì)結(jié)遮構(gòu)的振動(dòng)試驗(yàn)汁確定爆。掀確（二）地悶震作用下運(yùn)動(dòng)摟方程的特解嚇進(jìn)一步考附察運(yùn)動(dòng)方程帶（寄2-壓7誠(chéng)）肆淡可以看到問(wèn)，方程與單位替質(zhì)量的彈性體累系在單位質(zhì)量況擾力作用下的歪運(yùn)動(dòng)方程基本連相同，區(qū)別僅史在于方程等號(hào)犬右端為地震地抵面加速度勞強(qiáng)，所以，在求是方程的解答時(shí)墨，可將宵看作是隨時(shí)間丹而變化的單位隙質(zhì)量謹(jǐn)?shù)牧x“號(hào)擾地力澡”朝。冒為了便于忽求方程復(fù)（衛(wèi)2-旁7優(yōu)）的特解，我兆們扭將損“且擾歸力失”栽看作是無(wú)窮多妨個(gè)連續(xù)作用的遲微分脈沖，死如儉圖臭2-心2只所示欺?，F(xiàn)在討論任乒一微分脈沖的劉作用。設(shè)它在葡開(kāi)始作用，作雄用時(shí)間為確，此時(shí)微分脈砍沖的大小為俱。顯然，體系鏡在微分脈沖作懸用后僅產(chǎn)生自倆由振動(dòng)。這時(shí)疑，體系的位移滑可按式慘（古2-川3寶）確定。但式稿中的禁和至應(yīng)為微分脈沖遼作用后瞬時(shí)的犯位移和速度值脹。杠根據(jù)動(dòng)量定理壇：弄路（組2-1伐4羞）塊將把=譯0鏡和俯的值代入式鷹（薪2-棋3勉），即可求得狗時(shí)間翁作用的微分脈吩沖所產(chǎn)生的位東移反裁應(yīng)絹?lái)崳òY2-1升5妖）乎將所有組況成擾力的微分鞭脈沖作用效果上疊加，就可得猴到全部加載過(guò)陶程所引起的總錦反應(yīng)。因此，霸將式陣（僵2-1侄5就）積分，可得秋時(shí)間認(rèn)為鮮t損的位移震考慰（握2-1亭6嘆）遲上式就是叢非齊次線性微哈分方程車(chē)（倘2-擁7媽?zhuān)┑奶亟?，通姓稱(chēng)杜哈梅旬（荷Duhame匙l鍛）積分。它與貢齊次微分方程損（踐2-冰8誕）的通解之和慧就是微分方程飼（狹2-尺7電）的全解。但喚是，由于結(jié)構(gòu)暗阻尼的作用，悔自由振動(dòng)很快霧就會(huì)衰減，公盲式嘴（寧2-撲9折）的影響通常清可以忽略不計(jì)勞。綱分析運(yùn)動(dòng)攝方程及其解答雁可以看到：地闖面運(yùn)動(dòng)加速度里直接影響體系借地震反應(yīng)的大迎??；而不同頻脈率（或周期）告的單自由度體爪系，在相同的籃地面運(yùn)動(dòng)下會(huì)輔有不同的地震剛反應(yīng)；阻尼比穩(wěn)對(duì)體系的地震披反應(yīng)有直接的誤影響，阻尼比尺愈大則彈性反興應(yīng)愈小。簡(jiǎn)§2-5裳考單質(zhì)點(diǎn)彈性體緣系水平地震作捉用一、水平地講震作用基本公刑式送由結(jié)構(gòu)力添學(xué)可知，作用青在質(zhì)點(diǎn)上的慣掙性力等于質(zhì)量愿乘以它的絕對(duì)和加速度，方向本與加速度的方墳向相反，即淹訂（藥2-1憑7城）涂式中生為作用在質(zhì)點(diǎn)船上的慣性力。綱其余符號(hào)意義框同前。謝如果將式態(tài)（濕2-相3為）代入式貨（把2-1串7居），并考慮到柳遠(yuǎn)小于親而略去不計(jì)，拴則得：盾均（杜2-1尊8扁）濱由上式可捎以看到，相對(duì)松位移巴與慣性力周成正比，因此柜，可以認(rèn)為在檢某瞬時(shí)地震作捧用使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生串相對(duì)位移是該衣瞬時(shí)的慣性力導(dǎo)引起的。也就與是為什么可以匹將慣性力理解礦為一種能反應(yīng)撓地震影響的等班效載荷的原因腎。悲將式居（蔬2-1節(jié)6畜）代入式舅（森2-1雕8婚），并注意到河和模的微小差別，隸令陳=衰，則得：起掙（掀2-1練9伙）照由上式可旗見(jiàn)，水平地震槳作用是時(shí)超間植t前的函數(shù)，它的票大小和方向隨低時(shí)小間劫t決而變化。在結(jié)賴(lài)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中春，并不需要求碑出每一時(shí)刻的銹地震作用數(shù)值鼓，而只需求出喉水平作用的最飲大絕對(duì)值。設(shè)芬表示水平地震英作用的最大絕康對(duì)值，由式技（警2-1天9半）得：貴巡（撐2-2赴0羽）俯或肅單（短2-2莖1貓）漿這膊里殃視（擋2-2魯2葉）昂親令禁浙炎代入式授（今2-2歡1帽），并以忙代替毫，則得：龜（舌2-2犁3豪）驢式中予－水平地震作朝用標(biāo)準(zhǔn)值；?。|(zhì)點(diǎn)加速度六最大值；股－地震動(dòng)峰值遲加速度；輛－地震系數(shù)；揮－動(dòng)力系數(shù)；替－建筑的重力鵲荷載代表值（昏標(biāo)準(zhǔn)值）。觸式答（緩2-2不3貴）就是計(jì)算水祝平地震作用的驟基本公式。由槐此可見(jiàn)，求作護(hù)用在質(zhì)點(diǎn)上的那水平地震作用鋪，關(guān)鍵在于求薄出地震系數(shù)隨和動(dòng)力系數(shù)鐵。傅二、地震系數(shù)梢錯(cuò)地震系數(shù)元是地震動(dòng)峰值雄加速度與重力攏加速度之比，該即恭票退園違勞辨縫（壞2-2秀4適）野也就是以問(wèn)重力加速度為趁單位的地震動(dòng)苦峰值加速度。厚顯然，地面加番速度愈大，地藏震的影響就愈診強(qiáng)烈，即地震貪烈度愈大。所頓以，地震系數(shù)呢與地震烈度有像關(guān)，都是地震蘆強(qiáng)烈程度的參勁數(shù)。凳衣三、動(dòng)力系數(shù)索動(dòng)力系皮數(shù)故晚是單質(zhì)點(diǎn)彈性粥體系在地震作敵用下反應(yīng)加速今度與地面最大富加速度之比，漁即飲溉（嗎2-2宏5鋸）淹也就是質(zhì)論點(diǎn)最大反應(yīng)加姑速度對(duì)地面最嬌大加速度放大保的倍數(shù)。俱四、地震影響凍系數(shù)纏為了簡(jiǎn)化撒計(jì)算，將上述溫地震系數(shù)勒和動(dòng)力系數(shù)符的乘積用亞來(lái)表示，并稱(chēng)揮為地震影響系獻(xiàn)數(shù)。廊湯忽忠說(shuō)（溜2-2爪6石）買(mǎi)這樣，式鈔（駛2-2器3倉(cāng)）可以寫(xiě)叔成瓶芝（縮2-2完7進(jìn)）鉤因疾為損春潑盈（逃2-2閑8竟）克所以，地介震影響系數(shù)更就是單質(zhì)點(diǎn)彈咽性體系在地震頸時(shí)最大反應(yīng)加命速度（以重力第加速行度彎g敘為單位）。另類(lèi)一方面，若將餅式博（嫩2-2箭7胞）寫(xiě)撲成多椒，則可以看出安，地震影響系域數(shù)乃是作用在幻質(zhì)點(diǎn)上的地震廊作用與結(jié)構(gòu)重橡力荷載代表值鈴之比。壽《抗震規(guī)呈范》就是以地巷震影響系數(shù)旺作為抗震設(shè)計(jì)嫌依據(jù)的，其數(shù)賴(lài)值應(yīng)根據(jù)烈度右、場(chǎng)地類(lèi)別、學(xué)設(shè)計(jì)地震分組筑以及結(jié)構(gòu)自振尸周期和阻尼比自確定。顫這時(shí)水平促地震影響系數(shù)吸曲線按曾圖覺(jué)2-3攔確定，形狀參講數(shù)和阻尼調(diào)整繡系數(shù)應(yīng)按教材旱規(guī)定調(diào)整。序第三阿講肥厲荷載與作用（浪二）支§2-6林角多質(zhì)點(diǎn)彈性體練系的地震反應(yīng)絕前面討論鍛了單質(zhì)點(diǎn)彈性舒體系的地震反斥應(yīng)。在實(shí)際工勁程中，除有些宴結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化劫成單質(zhì)點(diǎn)體系步外，很多工程類(lèi)結(jié)構(gòu)，像多層墾或高層工業(yè)與猴民用建筑等，席則應(yīng)簡(jiǎn)化成多錄質(zhì)點(diǎn)體系來(lái)計(jì)擔(dān)算，這樣才能送得出比較切合帳實(shí)際的結(jié)果。絹對(duì)于嫂圖潛2歸-4a宰逆所示的多層框牧架結(jié)構(gòu)，應(yīng)按被集中質(zhì)量法將大和踐紡之間的結(jié)構(gòu)重轎力荷載、樓面斑和屋面可變荷插載集中于樓面傅和屋面標(biāo)高處怪。設(shè)它們的質(zhì)惹量味為援擋，并假設(shè)這些輔質(zhì)點(diǎn)由無(wú)重量評(píng)的彈性直桿支我承于地面上（逝圖甲2-4b片董）。這樣，就富可以將多層框困架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成鄉(xiāng)多質(zhì)點(diǎn)彈性體陽(yáng)系，一般來(lái)說(shuō)鎮(zhèn)，對(duì)于具爸有萍傳n裕慚層的框架，可氏簡(jiǎn)化惑成莖制n帝朋個(gè)多質(zhì)點(diǎn)彈性駱體系束。努商一、多質(zhì)點(diǎn)彈漢性體系的自由墻振動(dòng)瓣為了掌握該多質(zhì)點(diǎn)彈性體法系地震作用的尖計(jì)算，需要熟嬸悉多質(zhì)點(diǎn)彈性淘體系自由振動(dòng)西的一些基本內(nèi)貸容。為了敘述訊方便起見(jiàn)，我巾們首先討論兩侄個(gè)質(zhì)點(diǎn)彈性體星系的自由振動(dòng)滔，然后再推廣方到扭n楚系個(gè)質(zhì)點(diǎn)的情形東。助倡㈠開(kāi)弱兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)體系旋的位移方程及勢(shì)其解答快番圖餓2-5鋤杜表示兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)摩體系作自由振拴動(dòng)，粥分別為兩個(gè)質(zhì)誓點(diǎn)的集中質(zhì)量怎。設(shè)在振動(dòng)過(guò)涉程中某瞬時(shí)的乖位移分別為，差則作用在里和坐辱上的慣性力分此別為竭。設(shè)不考慮阻榮尼的影響，根遭據(jù)疊加原理，挪可寫(xiě)出質(zhì)點(diǎn)倒和油的位移表達(dá)式鐵：工爬式中吹表示在眨點(diǎn)作用一個(gè)單框位力而在已點(diǎn)所引起的位閘移，它的大小益反映結(jié)構(gòu)的柔雁軟程度，故稱(chēng)膀它為柔度系數(shù)脹。聰在膨式吐(2-29竄)山喝中，因?yàn)樽宰冾^量和它們的二槐階導(dǎo)數(shù)在兩個(gè)馳方程中都出現(xiàn)充，所以，它是養(yǎng)一個(gè)微分方程叨組?，F(xiàn)將施式治(2-29姓)烈皂寫(xiě)成標(biāo)準(zhǔn)形式調(diào)：坦郊飯淹這就表示多兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)體系匪運(yùn)動(dòng)的微分方放程組。它的每特一項(xiàng)均表示位格移，所以稱(chēng)它撥為自由振動(dòng)位童移方程。員現(xiàn)求方團(tuán)程玩(2-30旦)不移的解。由于鞭是質(zhì)點(diǎn)位置和分時(shí)盆間餅t奶繡的函數(shù)，故可拔將它們表示為磁：吊書(shū)躲式中通-盜蒜分別為與質(zhì)珍點(diǎn)眨1毒礎(chǔ)和黨2吐宰位置有關(guān)的函懂?dāng)?shù)許，妻-聞?wù)獣r(shí)棋間次t擴(kuò)擇的函數(shù)。根對(duì)式贈(zèng)（孫2-31吊燦）對(duì)時(shí)間求兩尤次導(dǎo)，得：緊將傷式口(2-31猾)懲友、遠(yuǎn)(2-32歷)慮棟代入低式滔(2-30藏)仆質(zhì)得：仆嗓乓把上式改噴寫(xiě)成如下形式階：屆絨由上式不哨難看出，等號(hào)棕左右項(xiàng)分別是塊時(shí)摩間斤t摩暫和質(zhì)點(diǎn)位置的鷹函數(shù)，故只有敘等號(hào)兩邊都等忌于某一常數(shù)時(shí)耕上式才能成立胡。我們用吳表示這一常數(shù)絮，于是得：暑這仍將壯式醒(2-35段)拜打代入回式炸(2-33缺)志完，可得畝：瘋幼捕這是關(guān)于兩個(gè)臉未知數(shù)臣的齊次代數(shù)方艷程組。顯然，圓是一組解答。慘由坑式府(2-31菜)告隸可知，這一組竭零解表示體系燒處于靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)，而不發(fā)生振蹤動(dòng)，這不是我被們需要的解。翻現(xiàn)在要求的應(yīng)煎該是較刺不同時(shí)為零時(shí)楚方勾程姥(2-36虜)扁嶼的可用解，也棍就是說(shuō)，要使麻方程箭（政2敬閘－團(tuán)36義隨）成立，應(yīng)是繩如下行列式為府零，氏即片朗豎戲?qū)⑸厦嫘胸Q列式展開(kāi)，得宿：?jiǎn)尉私鹌谠趨柺角?2-37砍)釣妙中，質(zhì)量旅、次和柔度系數(shù)均拉為常數(shù)，只有鉤是未知數(shù)，故迷上式是一個(gè)關(guān)秧于料的二次代數(shù)方怪程，它的解為菌：使將上式平開(kāi)烈方可得的兩個(gè)宜正實(shí)根。其中拴較小的一個(gè)以債表示；另一個(gè)救以燕驅(qū)表示，將它們黃分別代入屬式梯(2-35炭)就抖，得澡：語(yǔ)瓦狠班惕美磨由單質(zhì)點(diǎn)無(wú)拒阻尼自由振動(dòng)圖可知，上兩式擁的解分別為銷(xiāo)：貓戶嚇世將機(jī)式畫(huà)(2襯-41a奸)欠刺代入材式鞭(2-31臥)劈無(wú)，可得質(zhì)點(diǎn)逗和辟對(duì)應(yīng)于順的振動(dòng)方程的似特解：窗將就式開(kāi)(2-41駛b)牧炮代入終式適(2-31捆)美化，可得質(zhì)點(diǎn)句和餅對(duì)應(yīng)于云的振動(dòng)方程的碼特解牲：縮亦道堂猴識(shí)娃由渡式尖(2-42賀)跑遺和賓(2-43短)伸畝可知，質(zhì)點(diǎn)臟和嘴苗均作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)頌，而為其振動(dòng)巨頻率。因此，匹將確定的方推程田(2-37扇)羞址稱(chēng)為頻率方程恒。由上可知，歐兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的體掃系，共有兩個(gè)罩頻率，其中較欣小者郊稱(chēng)為第一頻率濫或基本頻率，遞較大者城稱(chēng)為第二頻率糧。由頻率方從程睡(2-37雜)故勾知道，歪和丹的大小僅取決秤于體系的剛度匆和質(zhì)量的分布灰情況，而與引廈起自由振動(dòng)的雙初始條件無(wú)關(guān)股。頻坑率京卷和斷兔是體系所固有烈的，故又叫做倘固有頻率或自彩振頻率情。梯戰(zhàn)口傻現(xiàn)在我們分唉別討論當(dāng)固有錢(qián)頻率時(shí)，對(duì)應(yīng)泳的特解的一些煎性質(zhì)，最后引踐入主振型的概頓念：如前所述頂，對(duì)應(yīng)于襪的特解為魂：知癢牧肅息改銳將治代入畫(huà)式堆(2-36語(yǔ))村猜，得貼：硬窮桶呆綿繞當(dāng)體系振動(dòng)慈時(shí)，上式的系否數(shù)行列式應(yīng)等殿于零。番根據(jù)齊次啞線性方程組性央質(zhì)可知，齊次虎方程誕組勉(2-45胃)臨賄中的兩個(gè)方程俯并不是彼此獨(dú)橫立的，其中一罩個(gè)方程可以從守另一個(gè)方程用切線性組合的方嘆法得到。所以惰，兩個(gè)方程實(shí)所際上只起到一燦個(gè)方程的作用閱。即未知數(shù)的竭數(shù)目比方程的版數(shù)目多一個(gè)。善這時(shí)方程式只鳴能有不定解，基即只能假定其墨中的一個(gè)未知普數(shù)等于某一定沫值時(shí)，才能從條方示程魄(2-45燦)蜓呀中任一個(gè)方程蠟求出另一個(gè)未鬧知數(shù)。也就是勝說(shuō)，只能從方要程捷(2-45他)戶卵中求出憶和的比值來(lái)：苗顯然，這制一比值與時(shí)拌間翻t慈修無(wú)關(guān)。于是，惡由導(dǎo)式啦(2-44誕)谷榆可見(jiàn)，體系在恨振動(dòng)過(guò)程中的泛任何時(shí)刻各質(zhì)霜點(diǎn)的位移的比胞值長(zhǎng)始終保持不變桑，且等韻于厘體同樣可以爽得到體系按龜振動(dòng)過(guò)程中，奪任何瞬時(shí)各質(zhì)紛點(diǎn)的位移比村值甘錢(qián)也始終保持不掙變，且等于命綜上所述辭，對(duì)應(yīng)于頻挎率活穿和咱，微分方程奮組槐(2-43言)豎弱的特解乃是對(duì)流應(yīng)于這樣兩種舉振動(dòng)：前者各洪質(zhì)點(diǎn)按邊的比值作簡(jiǎn)諧講振動(dòng)，而后者挑各質(zhì)點(diǎn)按漁的比值作簡(jiǎn)諧帳振動(dòng)。因此，閃它們?cè)谡駝?dòng)過(guò)嚷程中，各自振找動(dòng)形式保持不沙變，而只改變僚其大小。我們枯將相應(yīng)于脖的振動(dòng)形式叫篩做第一主振型圈（簡(jiǎn)稱(chēng)第一振興型或基本振型鄰），將相應(yīng)于制的振動(dòng)形式叫眾做第二主振型豆（簡(jiǎn)稱(chēng)第二振盜型）。在實(shí)際兩計(jì)算中，繪振洗型曲線時(shí)，常柱令某一質(zhì)點(diǎn)的勁位移等判于覺(jué)1嘆敘，另一質(zhì)點(diǎn)的帳位移可根據(jù)相躺應(yīng)的比值確定循。酸圖藏2-6(a獄)壁勢(shì)和荷圖曬2-6(b否)裕決分別為兩個(gè)質(zhì)倚點(diǎn)體系的第一宜振型和第二振源型的示意圖。列對(duì)于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的振動(dòng)體系而顛言，一般可求屠出兩個(gè)互相獨(dú)半立的特解，故您對(duì)應(yīng)地就有兩周個(gè)主振型，它暮們也是體系所盟固有的一種特?fù)Q性。就每一個(gè)找振型而言，只獵有在特定的初不始條件下，振汁動(dòng)才會(huì)呈現(xiàn)這缸種形式。當(dāng)質(zhì)踩點(diǎn)的初始位移進(jìn)或初始速度條的比值與某一油主振型覺(jué)的值相同時(shí)，平體系才會(huì)按該知主振型振動(dòng)。殿在一般初稍始條件下，體揀系的振動(dòng)曲線板，將包含全部捏振型。由微分藝方程理論知道吩，通解等于各難特解的線性組面合，即雜：展寸那鳴由上式可果見(jiàn)，在一般初醫(yī)始條件下，任晴一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)敬都是由各主振農(nóng)型的簡(jiǎn)諧振動(dòng)棄疊加而成的復(fù)濕合振動(dòng)。顯然謙，如果初始條憶件接近某一振存型時(shí)，則這個(gè)怨振型在組合中并所占的分量就便大。當(dāng)初始條險(xiǎn)件完全符合某湖一振型時(shí)，則炕其他振型分量鈔就不會(huì)產(chǎn)生。蠅但是這是很難并實(shí)現(xiàn)的。蔽㈡肆牲多質(zhì)點(diǎn)彈性體女系自由振動(dòng)的涂位移方程及其勾解答林與兩個(gè)質(zhì)瓜點(diǎn)體系的情形沈類(lèi)似，對(duì)韻于勞n濾個(gè)質(zhì)點(diǎn)的體系割，線性微分方絕程組的通解可極寫(xiě)成摸：準(zhǔn)柜賭由愈式稻(2-48翠)邀們可見(jiàn)，在一般睬初始條件下，放任一質(zhì)點(diǎn)的振歷動(dòng)都是由各主姿振型的簡(jiǎn)諧振佳動(dòng)疊加而成的消復(fù)合振動(dòng)。需麥要指出的是，殘?jiān)囼?yàn)結(jié)果表明慢，振型愈高，圍阻尼作用所造牌成的衰減愈快壯，所以通常高秧振型只在振動(dòng)嘗初始才比較明際顯，以后逐漸偉衰減。因此，寨在建筑抗震設(shè)武計(jì)中，僅考慮吼較低的幾個(gè)振產(chǎn)型的影響。寬㈢靜餡主振型的正交問(wèn)性探對(duì)于多質(zhì)聾點(diǎn)彈性體系，判它的不同的兩率個(gè)主振型之間辨存在著一個(gè)重萌要特性，即主羊振型的正交性替。在體系振動(dòng)返計(jì)算中經(jīng)常要渡利用這個(gè)特性浙。盾為了便于濾證明主振型的胸正交性，而又夜不失一般性，崗仍采用兩個(gè)質(zhì)鐮點(diǎn)體系來(lái)分析歷。場(chǎng)由晃式擺(2-46液)衡汗可得況：嶺玩兩什分別以淚乘以釘式騾(2騎-49a滋)遵尚的第一和第二丹式，然后再相昆加；再分別以駁乘以級(jí)式今(2-49頁(yè)b)捆象的第一和第二桐式，然后再相軟加。顯然，這旋樣所得到的兩距個(gè)等式的右邊油完全相等。所脊以，等式左邊潛也相等，即：拐上式就是詳兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)體系步主振型的正交筍性，對(duì)哄于呀輪n斷個(gè)質(zhì)點(diǎn)的體系貼，主振型正交僑條件可寫(xiě)成副：敵旋哪垮式中分別只為財(cái)?shù)隈俴叛束振型和聲第漲j細(xì)稈振抓型督i屑孔質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位況移（灘圖覺(jué)2-7b貧徐、六c言至）誕。窮兵由漆式杰(2-52墨)跑幟可見(jiàn)，所謂主棄振型的正交性且，是指這樣一拼種性質(zhì)：即兩序個(gè)不同的主振痛型的對(duì)應(yīng)位置慘上的質(zhì)點(diǎn)位移郊相乘，再乘以可該質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量偵，然后將各質(zhì)變點(diǎn)所求出的上肌述乘積做代數(shù)柴和，其值等于給零。掌二、多質(zhì)點(diǎn)彈虛性體系地震反柜應(yīng)升㈠蠻澤振動(dòng)微分方程半的建立康由動(dòng)力學(xué)塵原理，可以給遮出摔楚多質(zhì)點(diǎn)彈性體壺系（特圖堤2-8顯段）在地震作用澆下的運(yùn)動(dòng)微分糠方程插組絲恐兼㈡灣呀運(yùn)動(dòng)微分方程口組的解碼為了便于挺解運(yùn)動(dòng)微分方棕程組，假定阻懼尼系數(shù)件與質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量暗和剛度系數(shù)劇，有下列關(guān)敵系隱溪洲牽其中它為兩個(gè)比例常板數(shù)，其值可由及試驗(yàn)確定。這機(jī)時(shí)，作用在體哨系上的阻尼力劑可寫(xiě)成陜嶄因而，運(yùn)動(dòng)微津分方程房組向(2-53職)廣表變成

糕這樣，經(jīng)過(guò)變菌換，便將原來(lái)稱(chēng)的運(yùn)動(dòng)微分方難程捧組派(2-53求)累陸分解鵝成究聲n木惕個(gè)以廣義坐標(biāo)原為變量的獨(dú)立耐微分方程了。洪它與單質(zhì)點(diǎn)體石系在地震作用盤(pán)下的運(yùn)動(dòng)微分譽(yù)方伴程喬(2-7)磁車(chē)基本相同，所悉不同的只是方棄程管(2-7)跪病中的脂變成鍋；變嗽成棍作；同時(shí)等號(hào)右產(chǎn)邊多了一個(gè)系并數(shù)引。所以，熄式且(2-64制)改蛋的解可按照賭式首(2-7)偷殿積分求得：攔比嚼較胸(2-67繞)求練和套式殊(2-16淺)萬(wàn)閱可見(jiàn)，相當(dāng)于放阻尼比科、自振頻烤率缺勒的單質(zhì)點(diǎn)體系產(chǎn)在地震作用下補(bǔ)的位移（偏圖鎮(zhèn)2-9缺往）。這個(gè)單質(zhì)津點(diǎn)體系成為與施振型虧ｊ看相應(yīng)的振子。六求得各振型宣的廣義坐標(biāo)廉后，就可按趙式利(2-57晝)冬鄉(xiāng)求出原體系的龜位移反應(yīng)陪：腥溉上式表明走，多質(zhì)點(diǎn)彈性漲體系質(zhì)點(diǎn)她的地震反應(yīng)等啊于各振型參與斤系數(shù)與該振型餡相應(yīng)振子的地友震位移反應(yīng)的戀乘積，再乘以塘質(zhì)點(diǎn)網(wǎng)的相對(duì)位移，洲然后再把它總她和起來(lái)。這種粱振型分解法不握僅對(duì)計(jì)算多質(zhì)壯點(diǎn)彈性體系的蒼地震位移反應(yīng)誠(chéng)十分簡(jiǎn)便，而月且也為反應(yīng)譜哭理論計(jì)算多質(zhì)飾點(diǎn)體系的地震剖作用提供了方膀便的條件。?！?-7輛規(guī)多質(zhì)點(diǎn)體系的沖水平地震作用鳥(niǎo)多自由度彈性壤體系的水平地驅(qū)震作用及其地樹(shù)震內(nèi)力可采用庭振型分解反應(yīng)爹譜法求得，當(dāng)權(quán)結(jié)構(gòu)高度不超郊過(guò)葡膊40m追鎖，以剪切變形移為主且質(zhì)量和談剛度沿高度分喊布比較均勻的五結(jié)構(gòu)以及近似獎(jiǎng)于單質(zhì)點(diǎn)體系很的結(jié)構(gòu)，亦可券采用比較簡(jiǎn)單鎮(zhèn)的底部剪力法旋?，F(xiàn)僅講述將崗振型分解反應(yīng)豎譜法。拴一、振型順?lè)纸夥磻?yīng)譜法停多質(zhì)點(diǎn)彈嘗性體系在地震舍作用下質(zhì)點(diǎn)上猶的慣性力就是厭地震作用。故營(yíng)質(zhì)點(diǎn)抬上的地震作用攏為堵:梅求出第罷ｊ輕振型第輔ｉ部質(zhì)點(diǎn)的水平地絡(luò)震作用年后，就可按一映般力學(xué)方法計(jì)奪算結(jié)構(gòu)的地震牛作用效應(yīng)觀（彎矩、剪力強(qiáng)、軸向力和變吼形）。我們知跳道，根據(jù)振型具分解反應(yīng)譜法款確定的相應(yīng)于蠻各振型的地震狠作顏用念漸均為最大值。碌所以，按管所求得的地震慣作用效應(yīng)吸畢也是最大值。閑但是，相應(yīng)于刃各振型的最大纖地震效應(yīng)拼不會(huì)同時(shí)發(fā)生枕，這樣就出現(xiàn)重了如何將燈進(jìn)行組合，以循確定合理的地苗震作用效應(yīng)問(wèn)境題。妥《抗震規(guī)范》壞根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)咬理論分析的結(jié)友果，得出了結(jié)怎構(gòu)地震作用效飼應(yīng)新“瓣平方和開(kāi)平液方向”膜的近似計(jì)算公當(dāng)式：沿還兇尋裝愧肯式中掛水平地震效應(yīng)護(hù)；檢第律ｊ春振型水平地震垂作用產(chǎn)生的作位用效應(yīng)（包括騎內(nèi)力及變形）頓。仁一般各個(gè)揪振型在地震總父反應(yīng)中的貢獻(xiàn)淡隨著頻率的增溜加而迅速減少超，故頻率最低旬的幾個(gè)拆振型往往控制灶著最大反應(yīng)。某在實(shí)際計(jì)算中促一般采得用碎2猛紛～改3究臥個(gè)振型即可。振考慮到周期較柄長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)及其柔各個(gè)自振頻率刪較接近，故《照抗震規(guī)范》建鏈議當(dāng)基本周期撫大笛于別1.5撓活秒或房屋高寬趨比大蝦于糠5邊頸時(shí)，可適當(dāng)增欲加參與組合的戶振型數(shù)目。輕以上就是投振型分解反應(yīng)炭譜法的原理與衡解題思路。績(jī)第五耍講傲罰結(jié)構(gòu)計(jì)算分析群主要內(nèi)容席：基本假定及派平面結(jié)構(gòu)的空撥間協(xié)同計(jì)算方傭法興內(nèi)容分解：目罩烤1巴）結(jié)構(gòu)計(jì)算的揚(yáng)一般原則；茅熔備2淚）計(jì)算基本假尊定；天牽鑰3權(quán)）空間協(xié)同計(jì)牧算方法；鋼筋術(shù)混凝土高層建創(chuàng)筑結(jié)構(gòu)是一個(gè)閃很復(fù)雜的空間竊體系。它由垂只直方向的抗側(cè)稼力構(gòu)件（框架得、剪力墻、筒帥體）和水平方舅向剛度很大的躬樓板相互連結(jié)望組成。由于實(shí)姑際荷載和地震窮作用的隨機(jī)性霉、復(fù)雜性和動(dòng)構(gòu)力特性，以及擱鋼筋混凝土材牧料的彈塑性，雀其受力情況是介非常復(fù)雜的，藝這就造成要對(duì)錫高層建筑結(jié)構(gòu)傍作精確計(jì)算是彈十分困難的。咐因此，在設(shè)計(jì)旗計(jì)算時(shí)，必須飲作出一些簡(jiǎn)化們假定，從而對(duì)躬計(jì)算模型和受賓力分析進(jìn)行不佳同程度的簡(jiǎn)化姓，以便簡(jiǎn)化計(jì)勝算。在本講中債，只討論一些跌結(jié)構(gòu)計(jì)算中的勤基本簡(jiǎn)化原則嘴。至于各種具努體的結(jié)構(gòu)計(jì)算梳方法，還有一僻些各自的假定極，將在后面各漢講進(jìn)行討論。屆一、結(jié)構(gòu)計(jì)算齊的一般原則越貨謹(jǐn)1噸．結(jié)構(gòu)分析的槐彈性靜力假定完在豎向荷載和視風(fēng)荷載作用下繪，正常使用狀粥態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)處于梨彈性階段；當(dāng)脾多遇地震作用曾下，抗震設(shè)計(jì)衡也要求結(jié)構(gòu)與村構(gòu)件處于彈性踐工作狀態(tài)。因貞此，高層建筑查結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和湖位移一般按彈杰性方法計(jì)算。們一般情況下不漁考慮結(jié)構(gòu)進(jìn)入豈彈塑性狀態(tài)所秤引起的內(nèi)力重層分布。孟實(shí)際上，梯鋼筋混凝土結(jié)短構(gòu)是具有明顯熱彈塑性性質(zhì)的竄結(jié)構(gòu)，即使在影較低應(yīng)力情況浙下也有明顯的晉彈塑性性質(zhì)。丹當(dāng)荷載增大，黃構(gòu)件出現(xiàn)裂縫沖或鋼筋屈服，刮塑性性質(zhì)更為典明顯。但在目伸前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)貧規(guī)范，仍沿用郵彈性方法計(jì)算呈結(jié)構(gòu)內(nèi)力，按乓彈塑性極限狀印態(tài)進(jìn)行截面設(shè)嶼計(jì)。因此，在廁實(shí)際工程抗震懸設(shè)計(jì)中，仍按破彈性結(jié)構(gòu)進(jìn)行繳內(nèi)力計(jì)算，只木在某些特殊情貍況下，考慮設(shè)關(guān)計(jì)和施工的方知便，才對(duì)某些溜鋼筋混凝土結(jié)顯構(gòu)有條件地考零慮由彈塑性性熊質(zhì)引起的局部漁塑性內(nèi)力重分低布。例如，高逃層建筑中的某足些局部構(gòu)件，津若按彈性計(jì)算宵所得的內(nèi)力較悠大，出現(xiàn)截面蜜設(shè)計(jì)困難且配槐筋不合理，可舟考慮這些構(gòu)件洋的塑性變形內(nèi)栽力重分布，對(duì)抄內(nèi)力作適當(dāng)調(diào)臘幅。如豎向荷擱載作用下的框剖架梁端支座負(fù)防彎矩可乘以調(diào)還幅系艷數(shù)積0.7~0瓜.9昌給；剪力墻和框裹架凳態(tài)—兩柔剪力墻結(jié)構(gòu)中煎的連梁，當(dāng)彎急矩較大時(shí)，一梁般允許調(diào)樣幅兵20狗許％；連梁的剛臣度可視具體情濱況予以折減，桐折減系數(shù)不應(yīng)賤小鎖于插0.55守?cái)ⅰ６．?dāng)然引，轉(zhuǎn)“肯蒼大震不圣倒飛冤”素膚也是抗震設(shè)計(jì)豆的基本要求，廟特別是建筑物齊的體型和抗側(cè)滑力系統(tǒng)復(fù)雜時(shí)跡，將在結(jié)構(gòu)的休薄弱部位發(fā)生應(yīng)應(yīng)力集中和彈永塑性變形集中漫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)隱致重大的破壞投甚至有倒塌的銀危險(xiǎn)。因此，慧《抗震規(guī)范》埋規(guī)定：不規(guī)則赤且具有明顯薄賭弱部位的建筑院結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行璃罕遇地震作用豈下的彈塑性變性形分析（靜力撒彈塑性分析或恒彈塑性時(shí)程分反析方法）。實(shí)冷際上，建筑物煎主要是通過(guò)抗多震構(gòu)造措施保薦證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的紫變形能力，來(lái)勞提高結(jié)構(gòu)的安第全性，防止建拐筑物倒塌。違結(jié)構(gòu)承受的荷綿載和作用中，糖豎向荷載的方誼向垂直向下，狼而實(shí)際風(fēng)荷載鼠及地震作用方塊向是隨意的、碎不定的。但是逝在結(jié)構(gòu)計(jì)算中毒，常常假設(shè)水腿平力作用在結(jié)咬構(gòu)的主軸方向嫂。對(duì)互相正交驕的兩個(gè)主忌軸煙市x勸方向涌及牢狠y扛方向，分別進(jìn)落行內(nèi)力分析。絞在矩形平面中歡，主軸分別平殃行于兩個(gè)邊長(zhǎng)禽方向（鋪圖掘1拾駁）。在其他形命狀的平面中，谷可根據(jù)平面幾吃何形狀和尺寸溜確定主軸方向色。敬陡幫二、計(jì)算基本也假定情任何高層嚼建筑結(jié)構(gòu)都是鑒三維空間結(jié)構(gòu)蜜。當(dāng)采用框架釣、剪力墻、框恒架一剪力墻結(jié)親構(gòu)體系時(shí)，大卷多可以將空間徑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平摧面結(jié)構(gòu)，使計(jì)衛(wèi)算大大簡(jiǎn)化。檔這里作了兩個(gè)活假定渡：熄獲番輸1暖．平面結(jié)構(gòu)假矩定惠尾如事圖盟2權(quán)所示，計(jì)算高薦層建筑結(jié)構(gòu)的馬內(nèi)力和位移時(shí)鄭，通常假定一戶片框架或一片割墻可以抵抗在必本身平面內(nèi)的松側(cè)向力，而在枯平面外的剛度牽很小，可以忽務(wù)略。因此整個(gè)統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以劃分駛成若干平面結(jié)累構(gòu)，共同抵抗盜與平面平行的美側(cè)向荷載，垂達(dá)直于該平面方腹向的結(jié)構(gòu)不參壓與受力。廁若抗側(cè)力土結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)宇構(gòu)平面主軸斜史交，為簡(jiǎn)化起哈見(jiàn)，可將抗側(cè)錫力構(gòu)件的抗側(cè)流剛度轉(zhuǎn)換到兩欄個(gè)主軸方向上階再進(jìn)行計(jì)算。抽對(duì)于復(fù)雜盟的結(jié)構(gòu)，又可遮進(jìn)一步適當(dāng)簡(jiǎn)近化：當(dāng)斜交構(gòu)頌件之間的角度攝不超像過(guò)碎15酒0益時(shí)，可視為一寧個(gè)軸線；當(dāng)兩湖個(gè)軸線相距不雹大（如小愈于魂30墳0秤～貼500mm殺），考慮到樓不板的共同工作輕，可視為在同包一軸線。濾2劫．樓面剛度無(wú)存限大假定計(jì)算翻高層建筑結(jié)構(gòu)秒的內(nèi)力和位移堆時(shí)，一般情況古下可以假定樓器蓋在自身平面擦內(nèi)剛度無(wú)限大夸，樓板平面外株的剛度很小，致可以忽略。這上樣，樓蓋將各昂抗側(cè)力結(jié)構(gòu)聯(lián)截成整體而協(xié)同偉工作，如框許架此俱—化冰剪力墻體系中項(xiàng)的框架和剪力瓜墻，就是通過(guò)砌樓面連接起來(lái)嗓而協(xié)同工作的套；筒中筒、框構(gòu)架療叛—舅容筒體的協(xié)同工達(dá)作也是根據(jù)樓權(quán)面在自身平面賊內(nèi)不變形而獲蝕得簡(jiǎn)化計(jì)算。栽這一假定鄰的依據(jù)是，高葵層建筑的樓面絞絕大多數(shù)為現(xiàn)叫澆鋼筋混凝土咬樓板和有現(xiàn)澆季面層的預(yù)制裝叉配式樓板，進(jìn)方行高層建筑內(nèi)俘力與位移計(jì)算催時(shí)，可視其為照水平放置的深訴梁，具有很大墾的面內(nèi)剛度，化因此近似認(rèn)為樸樓板在其自身毫平面內(nèi)為無(wú)限玩剛性，按平面扭內(nèi)不變形的剛帶性隔板考慮。治計(jì)算分析和工最程實(shí)踐證明，炊剛性樓板假定攪對(duì)于絕大多數(shù)斗高層建筑的分提析具有足夠的院工程精度。闖采用這一假定附后，高層建筑隊(duì)在水平荷載作摩用下產(chǎn)生側(cè)移臥時(shí)，樓板只有冠剛性移徒動(dòng)給—圍平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，淹而不必考慮樓振板的變形（王圖炕3術(shù)）。即各個(gè)抗貢側(cè)力結(jié)構(gòu)在每脂一樓蓋處只有棒水平位移炎u(yù)爭(zhēng)、誘v速和扭轉(zhuǎn)角斜θ盲三個(gè)自由度。部當(dāng)不考慮結(jié)構(gòu)效發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，蔬θ術(shù)=趙0增，由于各抗側(cè)英力結(jié)構(gòu)通過(guò)剛宣性樓蓋聯(lián)系在碌一起，所以它苦們?cè)诿繉訕前寰颂幍乃轿灰苿?wù)都相等；當(dāng)只潤(rùn)有一個(gè)方向有運(yùn)水平荷載作用孩且無(wú)扭轉(zhuǎn)時(shí)，慎結(jié)構(gòu)在一層樓前蓋就只有一個(gè)姥方向的水平位活移鴨(偉u涌或加v翅)錄，即只有一個(gè)鴉自由度（赴圖設(shè)3獲）。不難看出稼，采用剛性樓見(jiàn)板的假定，可乞大大減少結(jié)構(gòu)閑分析的自由度稻數(shù)目，而且可鄰能減小由于龐亮大自由度系統(tǒng)吳而帶來(lái)的計(jì)算本誤差，使計(jì)算冰過(guò)程和計(jì)算結(jié)令果的分析大為強(qiáng)簡(jiǎn)化。織計(jì)算分析和工喝程實(shí)踐證明，屯剛性樓板假定魯對(duì)絕大多數(shù)高壽層建筑的分析訓(xùn)具有足夠的工期程精度。結(jié)構(gòu)吳計(jì)算中如采用噴剛性樓蓋假定盲，相應(yīng)地在設(shè)唐計(jì)中就必須采丟取構(gòu)造措施，碑保證樓蓋的整蟻體剛度，使其盡假定成立。比裕如，宜采用現(xiàn)論澆鋼筋混凝土值樓板和有現(xiàn)澆笑面層的裝配整刮體式樓板；局霞部削弱的樓面姻，可采取樓板說(shuō)局部加厚、設(shè)琴置邊梁、加大停樓板配筋等措軍施。頁(yè)當(dāng)樓面有需大的開(kāi)洞或缺嶺口、剛度受到電削弱，樓板平竄面有較長(zhǎng)的外耍伸段，底層為宣大空間剪力墻乎過(guò)渡層的樓面檔等情況時(shí)，樓陪蓋在自身平面缺內(nèi)變形會(huì)使剛首度較小的抗側(cè)奧力結(jié)構(gòu)分配的脹水平力增大。嘆此時(shí)剛性樓蓋踐的假定不適用君，計(jì)算中應(yīng)考紗慮樓板面內(nèi)變哈形對(duì)內(nèi)力與位尤移的影響。此項(xiàng)時(shí)，若計(jì)算中惡仍采用樓蓋面搜內(nèi)無(wú)限剛性假侮定，應(yīng)對(duì)所得虎的計(jì)算結(jié)果進(jìn)口行適當(dāng)調(diào)整。撐具體的調(diào)整方跟法和調(diào)整幅度隆與結(jié)構(gòu)體系、尸構(gòu)件平面布置冒、樓板削弱情資況等密切相關(guān)肯。一般可對(duì)樓藝板削弱部位的重抗側(cè)剛度相對(duì)楚較小的結(jié)構(gòu)構(gòu)仁件，適當(dāng)增大瓜計(jì)算內(nèi)力，加距強(qiáng)配筋和構(gòu)造老措施。厲高層建筑結(jié)構(gòu)夸分析時(shí)，為了允簡(jiǎn)化計(jì)算，采憐用上述兩個(gè)基寇本假定。根據(jù)病以上基本假定接，可將怎圖躬2之中的框繁架治—身剪力墻結(jié)構(gòu)，該在距y義方向（通常稱(chēng)戴為橫向）簡(jiǎn)化彩為漲4槽片框架幫、撥2者片雙肢墻，即佛該結(jié)構(gòu)具鉤有丈6板個(gè)平面抗側(cè)力認(rèn)單元，它們共練同抵抗勻y脊方向的水平力顆P粥y傾（比圖廁2啄（蠟b帶））。而這互6頂片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)托之間由無(wú)限剛滲性的樓板聯(lián)系毫。當(dāng)結(jié)構(gòu)無(wú)扭煤轉(zhuǎn)時(shí)，各片結(jié)藏構(gòu)在每層樓板不處的側(cè)移都相吐等；當(dāng)結(jié)構(gòu)有扣扭轉(zhuǎn)時(shí)，樓板沃只作剛體轉(zhuǎn)動(dòng)趙，因而各片結(jié)然構(gòu)的側(cè)移值呈腫直線關(guān)系（芳圖漢4思）。同理，在超x柜方向（通常稱(chēng)戲?yàn)榭v向）有四援片框架（每片償有等5混跨），共同抵維抗水平您力紗P吵x挖（攝圖匠2肚（舟c嘩））板。諸漏應(yīng)注意到領(lǐng)，雖然采用的蟻是一個(gè)較為簡(jiǎn)田單的計(jì)算模型舅，但其結(jié)構(gòu)的最主要受力特性降仍保持著空間背體系的受力特泡征和屬性；同糖時(shí)為了彌補(bǔ)基菌本假定中的不禾足，往往還要菌配合一些相應(yīng)兩的效應(yīng)調(diào)整，銷(xiāo)使彈性靜力計(jì)福算結(jié)果能較好宮地符合彈塑性乘受力特性。蜜三、平面結(jié)構(gòu)望的空間協(xié)同計(jì)棋算方法遲捕晶1職．基本原理滋高層建筑鴨空間協(xié)同工作芹的分析方法適舉用于一般框架堤、框架－剪力杯墻和剪力墻結(jié)晌構(gòu)。這種分析日方法憐于艱197古5辭年提出，適應(yīng)刃當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)計(jì)算稈機(jī)容量小、速許度低的情況，鎖成脖為娛7允0惱年代步和皂8林0脖年代初國(guó)內(nèi)高蹦層建筑結(jié)構(gòu)分袋析最常用的方慣法，這類(lèi)程序鋒已裝備了各級(jí)問(wèn)設(shè)計(jì)單位。薪本方法的必主要思路是：私為解決高層建咸筑結(jié)構(gòu)層數(shù)多促、桿件多、計(jì)乖算量大和計(jì)算昨機(jī)容量小、速支度低的矛盾，伐將計(jì)算分兩步喚進(jìn)行：圓善栗1疤）按位移協(xié)調(diào)寸條件，將水平判力（風(fēng)力或地獵震作用）分配俱到各片壁式框拘架（包括框架滲、剪力墻），弊得到每片壁式寄框架的各層作注用的水平力；饞利污2紅）逐片壁式框平架進(jìn)行單片平針面框架分析，聾計(jì)算桿件內(nèi)力侍。賽這樣，只駕要滿足能進(jìn)行躬單片平面框架竭分析的計(jì)算能駝力要求，就可旺以進(jìn)行由許多積片這樣的框架癥組成的高層建菠筑結(jié)構(gòu)計(jì)算。賀因此，本方法鳳引入兩個(gè)基本祝假定：遇痛精1丑）高層建筑結(jié)燦構(gòu)可以分成若震干片平面框架傳和平面剪力墻康，它們都作為翅壁式框架處理聲。射命搶2進(jìn)）樓板在自身慌平面內(nèi)的剛度現(xiàn)為無(wú)限大，樓上面上任一片框?qū)懠芑蚣袅Φ母钗灰贫伎梢杂杀垬?biāo)原點(diǎn)的接三個(gè)位移來(lái)表伏示。緒這樣，在貿(mào)每層樓面上都曲可以建立三組糾方程：景吧1功）幾何方程趟用坐標(biāo)原侄點(diǎn)秒O渠的三個(gè)位險(xiǎn)移始u庸、俗v茫、蔬θ定來(lái)表示任一片壽框架、剪力墻吸的水平位移：勇理池挨品蠢2判）位移法方程坑對(duì)各片壁駐式框架（框架鮮、剪力墻）逐語(yǔ)片進(jìn)行位移法憂分析，可以建輪立各片抗側(cè)力利結(jié)構(gòu)水平位移誼和水平力的關(guān)壘系：旋粱捆義3粉）樓層內(nèi)外力蛇的平衡關(guān)系（姥力平衡方程）嬸所特有賤x赤向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)烤樓層剪力之和厲應(yīng)趨與亦x填向外荷載產(chǎn)生蟻的剪力相平衡跑；混y型向剪力之和應(yīng)樂(lè)與紗y愈向外荷載產(chǎn)生蠅的剪力相平衡拘；所有抗側(cè)力議結(jié)構(gòu)剪力對(duì)原球點(diǎn)之力矩應(yīng)與虜外力對(duì)原點(diǎn)之?dāng)?shù)力矩相平衡，倉(cāng)從而得到方程沫：蓋儉將以上三囑個(gè)方程聯(lián)立，灰即可得到高層涼建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同象工作分析的基闊本方程鼠。再協(xié)同工作損分析的基本方扒程叢是位移法方程坊，基本未知量鹽為各樓層的位階移絕u哀、通v趨、鏈θ譜，王共荒3束N哀個(gè)班（漏N裕為層數(shù)），已澆知項(xiàng)為樓層外慨力共P裝x晨、啄P廈y粥、衰M閑t搏，也俱是間3蓋N堪個(gè)，方程數(shù)也腰是苗3然N故個(gè)，因此方程禁可解。由此可向見(jiàn)，在協(xié)同工資作分析中，不亮管有多少柱和思?jí)?，第一階段假進(jìn)行水平力分寇配時(shí)，基本未民知量?jī)H為層數(shù)送的奇3套倍，所以可以話用小計(jì)算機(jī)分秋析層數(shù)很多的壟結(jié)構(gòu)。尼求出樓層般位移后，運(yùn)用煎幾何方程，可厘以求得各片抗盲側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)磁移，再由位移能法方程，得各細(xì)片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)羅的水平力，完觀成水平力在各瓦片墻和框架之朱間分配的第一鑰步計(jì)算。砌考慮控件協(xié)同薪工作進(jìn)行水平蛙力分配，考慮達(dá)了各片墻和框持架的剛度、變?cè)感翁攸c(diǎn)，考慮閥了它們?cè)诳臻g摸的位移協(xié)調(diào)一簡(jiǎn)致（包括平移和和扭轉(zhuǎn)）和內(nèi)厚外力平衡條件跪，較好地反映到了高層建失筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際脹工作狀況。奪所以，人薄為地、主觀地惠按軸線間距、直荷載面積進(jìn)行煩水平力分配，跨然后用簡(jiǎn)單的榮平面框架程序愧計(jì)算，是不能抵勝任高層建筑睬結(jié)構(gòu)分析的。彈由空間協(xié)濃同工作條件確冶定各片抗側(cè)力瞞結(jié)構(gòu)承擔(dān)的水畝平力后，可按所平面結(jié)構(gòu)分析舞計(jì)算桿件的內(nèi)技力。棕2留．計(jì)算方法麥根據(jù)上述胳基本假定，將雙高層建筑結(jié)構(gòu)蘋(píng)簡(jiǎn)化為平面體圍系后，內(nèi)力分沫析時(shí)要解決兩畜個(gè)問(wèn)題：常乳限1釀）整體結(jié)構(gòu)上盾的水平荷載應(yīng)佩按位移協(xié)調(diào)原羞則，分配到各障片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)煙上。命當(dāng)結(jié)構(gòu)只到有平移而無(wú)扭透轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，根趁據(jù)剛性樓板的暴假定，在同一旦標(biāo)高處的所有返抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的撓水平位移都相鈴等。因此，對(duì)數(shù)于剪力墻結(jié)構(gòu)頌的水平荷載，痛可按各片剪力舞墻等效抗彎剛涉度網(wǎng)的比例進(jìn)行分蒜配；純框架結(jié)乖構(gòu)中各柱的水漆平力，按各柱素的抗側(cè)剛度翼D碌的比例分配；美框鹿—拔剪結(jié)構(gòu)因框架倒與剪力墻的變績(jī)形性狀不同，市不能簡(jiǎn)單地只飾按各自的抗側(cè)凡剛度進(jìn)行分配研，應(yīng)當(dāng)根據(jù)水析平位移協(xié)調(diào)原襪則，保持樓層柔內(nèi)外力平衡，者建立求解其內(nèi)襯力和位移的微確分方程式。猴由于分配年到各片抗側(cè)力捕結(jié)構(gòu)上的荷載摟，是根據(jù)水平倡位移協(xié)調(diào)原則鮮確定的，因此搞，荷載分配和燃各片抗側(cè)力結(jié)盤(pán)構(gòu)的剛度有關(guān)傭，剛度愈大的磚結(jié)構(gòu)單元分配峽到的荷載愈多街。各片抗側(cè)力膊結(jié)構(gòu)承擔(dān)的水膛平荷載不能簡(jiǎn)圈單地按其受荷納面積來(lái)計(jì)算。保（碧2尤）計(jì)算每片抗需側(cè)力結(jié)構(gòu)在所術(shù)分到的水平荷沙載作用下的內(nèi)扁力及位移。屢用簡(jiǎn)化方宇法進(jìn)行計(jì)算時(shí)蒙，除必須考慮虛各構(gòu)件的彎曲敞變形外，對(duì)煤50m呢以上或高寬比尿大轉(zhuǎn)于煙4旗的結(jié)構(gòu)，宜考鉗慮柱和墻肢的爭(zhēng)軸向變形；剪崗力墻宜考慮剪笑切變形。移這兩個(gè)問(wèn)益題將按照框架壁結(jié)構(gòu)、剪力墻頂結(jié)構(gòu)及框鄙架脊—往剪力墻結(jié)構(gòu)依凍次在后面幾章遞中詳細(xì)討論。殼用比較精羊細(xì)的方法進(jìn)行抖內(nèi)力與位移分含析時(shí)，對(duì)布置脖較為規(guī)則的框漏架結(jié)構(gòu)、剪力礙墻結(jié)構(gòu)和框絡(luò)架嗽—兄剪力墻結(jié)構(gòu)，扮可采用平面抗尖側(cè)力結(jié)構(gòu)的空肢間協(xié)同工作分睜析方法，由空攝間位移協(xié)調(diào)條鋤件進(jìn)行水平力夫的分配。共采用平面鹽抗側(cè)力結(jié)構(gòu)空擺間協(xié)同工作分政析方法時(shí)，應(yīng)?？紤]梁的彎曲館變形和剪切變郊形，對(duì)柱、墻越應(yīng)考慮彎