1、帶鋼塔樓高層建筑的地震作用與設計分析摘要：本文通過你對帶鋼塔樓高層建筑結構體系的抗震設計方法做出全面、系統(tǒng)的研究和分析，并針對于動力特征、阻尼計算模型、地震作用以及抗震設計方法做出有效的了解和把握。關鍵詞：帶鋼塔樓高層建筑；地震作用；設計分析Abstract:thisarticleyoustripinhigh-risebuildingtowersofstructuralsystemoftheseismicdesignmethodinacomprehensive,thesystemofresearchandanalysis,andbasedondynamiccharacteristics,dam

2、pingcalculationmodel,earthquakeroleaswellastheseismicdesignmethodtomakeeffectiveknowledgeandmaster.Keywords:stripsteeltowerhigh-risebuildings;Theearthquakeaction;Designanalysis中圖分類號：TU976+.55文獻標識碼：A文章編號：帶鋼塔樓高層建筑的地震作用1帶鋼塔樓高層建筑的整體地震作用計算確定地震時結構所受的地震作用是現(xiàn)行帶鋼塔樓高層建筑抗震設計的主要問題之一。待確定地震時結構所受的地震作用之后，可將其視為等效荷載作用

3、于結構來計算地震作用效應，最后驗算出結構的承載力和剛度。地震作用是指在地震過程中地面運動勢必引起結構體系質量的運動，進而，產生一種慣性力。根據(jù)結構動力學之規(guī)定：運動質點的質量乘以運動質點絕對加速度便是運動質點的慣性力，所以，為確定地震時的地震作用應切實在地面運動加速度作用下進行結構動力分析，進而，計算出體系上各質點的絕對加速度。2塔樓鞭梢效應的動力分析帶鋼塔樓高層建筑結構體系整體地震作用計算是一項復雜且極其重要的過程，該過程直接關系到剛塔樓高層建筑結構體系的高效性以及剛塔樓高層建筑的質量，并且，一味反復的計算整體地震作用勢必會增加成本，因此，應盡可能的簡化剛塔樓的地震作用計算。本文將以剛塔樓作

4、為一個的結構置于地面上計算其他地震作用，之后，與地震作用增大系數(shù)的乘積即為高層建筑頂部鋼塔樓所受的地震作用，現(xiàn)行絕大多數(shù)剛塔樓高層建筑均采用底部剪力法進行計算塔樓的地震作用。3鋼塔樓地震作用的簡化計算帶鋼塔樓高層建筑結構體系整體地震作用計算工作量巨大，工程上為了設計鋼塔樓而反復進行整體地震作用計算是不經濟的。為了簡化鋼塔樓的地震作用計算，本文將鋼塔樓作為一個的結構置于地面上計算其地震作用，然后乘以地震作用增大系數(shù)即可求得高層建筑頂部鋼塔樓所受到的地震作用。當采用底部剪力法計算塔樓的地震作用時，高層建筑頂部鋼塔樓的地震作用計算公式為式中，為鋼塔樓等效總重力荷載；為相應于鋼塔樓結構基本自振周期的水

5、平地震影響系數(shù)，應按建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）第5.1.4條確定，此時結構阻尼比取為0.05；為鋼塔樓地震作用的增大系數(shù)。4地震作用的彈塑性反應分析目前，尚沒有較為合理的三維結構彈塑性地震反應程序，因此，本文沒有對帶鋼塔樓高層建筑結構體系進行強烈地震作用下的非線性反應分析。鑒于目前的力學研究，如斷裂力學、塑性力學、疲勞理論等都沒有提供有關建筑結構非線性行為的規(guī)律；抗震試驗也缺乏深入探索空間受力狀態(tài)下建筑結構非線性性態(tài)的有效手段；再考慮到建筑結構本身的龐大、復雜和粗糙性，實現(xiàn)三維結構非線性地震反應分析尚需長期的持久努力。二、帶鋼塔樓高層建筑的抗震設計1抗震概念設計地震作為一種隨

6、機振動，具有復雜性和不確定性等特點，現(xiàn)階段，世界各國尚不能夠實現(xiàn)準確預測建筑物所遭遇地震的特性和參數(shù)，從建筑結構內力方面來看，基于其未能夠全面考慮到結構的空間作用、非彈性性質、材料實效和阻尼變化等多種因素，以至于其存在著較大的不準確性。所以，這就要求鋼塔樓高層建筑的抗震設計過程中，應立足于建設總體抗震能力的概念設計，在此基礎之上，運用有效的計算和構造措施，進而，設計出具有良好抗震性能和足夠抗震可靠度的建筑物。帶鋼塔樓高層建筑的主體結構應遵循建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2001）和高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ3-2002）中最大適用高度和最大高寬比的規(guī)定，同時應進行專門的計算分析研究

7、。帶鋼塔樓高層建筑抗震設計時，高層建筑的結構體系應符合下列要求：（1）結構的平立面布置宜規(guī)則；（2）應具有足夠的承載能力、剛度和變形能力；（3）應避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力；（4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取有效措施予以加強；（5）結構宜具有多道抗震防線；（6）結構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效應而形成薄弱部位。鋼塔樓在確定抗震結構方案時，應遵循下列原則：（1）應使鋼塔樓結構方案和主樓結構方案相協(xié)調；（2）保證塔樓具有較好的抗側抗扭剛度；（3）鋼塔樓位置應盡量位于主體結構中央或塔樓形心與主樓剛心相重合；

8、（4）盡量提高塔樓的結構延性。2抗震計算與驗算地震經驗表明，結構承載能力和結構變形是關系到結構抗震可靠度的兩個重要方面。結構承載能力不足會造成結構的過早破壞；在承載能力足夠的情況下，變形過大同樣會使結構特別是非結構部件發(fā)生嚴重破壞。因此，對于帶鋼塔樓的高層建筑結構體系，在檢驗結構承載能力的同時，應特別注意地震作用下的結構變形驗算，以防地震引起的結構變形超出允許限值，發(fā)生不應有的破壞。結構抗震變形驗算包括兩部分內容，一是“小震”作用下結構處于彈性狀態(tài)的變形驗算；二是“大震”作用下結構的彈塑性變形驗算。通過抗震變形驗算使得結構在多遇地震作用下樓層內的最大彈性層間位移和結構在罕遇地震作用下薄弱層的彈

9、塑性層間位移分別滿足抗震規(guī)范的要求。帶鋼塔樓高層建筑結構體系的鋼塔樓的水平地震作用，理論上應當求解鋼塔樓與主體建筑這一聯(lián)合系統(tǒng)的動力方程，但在工程實踐中為設計鋼塔樓而去反復求解復雜的聯(lián)合系統(tǒng)是難以實現(xiàn)的。為了適應工程設計的需要，本文采用地震作用增大系數(shù)來簡化鋼塔樓的地震作用計算。工程設計時，鋼塔樓采用底部剪力法或振型分解反應譜法計算得到其置于地面時的水平地震作用，將其乘以地震作用增大系數(shù)即為置于高層建筑頂部時的水平地震作用。在塔樓鞭梢效應分析的基礎上，指出鋼塔樓地震作用增大系數(shù)取決于主體建筑和塔樓的動力特性、地面運動特性以及主體建筑和塔樓的阻尼特性等。在統(tǒng)計分析的基礎上給出了帶鋼塔樓高層建筑塔樓底部地震剪力增大系數(shù)的簡化計算公式：3塔樓與主體建筑連接處的非線性有限元分析主體建筑連接處的應力分布十分復雜。本文以江蘇省電網(wǎng)調度中心為例，采用非線性有限元程序對該結構鋼塔樓與主體結構連接處進行局部非線性地震響應分析，研究鋼塔樓與主體建筑連接處的抗震性。參考