3高层地震作用
高规荷载和地震作用
3 输入地震加速度的最大值，可按表4.3.5 采用； 4 结构地震作用效应宜取多条时程曲线计算结果的包络值与振型分解反应谱法 计算结果的较大值。 原规程：应取；
【说明】
本条第2 款将原规程中对地震波持续时间的要求进行了提高。因为本次修 订增加了结构抗震性能设计规定，因此本条第3 款补充了设防地震（中震）和6 度时的数值。当取七组及七组以上的时程曲线进行时，计算结果可取时程法的平 均值和振型分解反应谱法的较大值。
4.2.3 位于平坦或稍有起伏地形的高层建筑，其风压高度变化系数 应根据地面粗糙度类别按表4.2.3 确定。地面粗糙度应分为四类：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、 丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C 类指有密集建 筑群的城市市区；D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 原规程3.2.3未修订 4.2.4 位于山区的高层建筑，按本规程第4.2.3 条确定风压高度变化 系数后，尚应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 的 有关规定进行修正。 原规程3.2.4未修订
【说明】
对结构平面及立面形状复杂、开洞或连体建筑及周围地形环境复杂的结构， 都建议进行风洞试验，取消了原规程中150m 以上才建议考虑的要求。对风洞试 验的结果，当其与规范建议荷载存在较大差距时，设计人员应进行分析判断，合 理确定建筑物的风荷载取值，因此将条文由“采用风洞试验确定建筑物的风荷载” 改为“进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载”。
4.2.9 考虑横风向风振影响时，结构主轴方向的侧向位移应分别符 合本规程3.7.3 条的规定。 新增 【说明】
4.2.8、4.2.9 条为新增条文，意在提醒设计人员注意考虑结构横风向风振对 高层建筑尤其是超高层建筑的影响。高层建筑的横风向风振受建筑造型、平面尺 寸等多方面因素影响，应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 具 体考虑。 横风向效应与顺风向效应是同时发生的，因此必须考虑两者的效应组合。对 于结构侧向位移控制，仍可按同时考虑横风向与顺风向影响后的主轴方向位移确 定，不必按矢量和的方向控制结构的层间位移。
第3章高层建筑结构的荷载和地震作用(精)
第3章 高层建筑结构的荷载和地震作用[例题] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m,其他各层层高为3m ，室外地面至檐口的高度为120m ，平面尺寸为m m 4030⨯，地下室采用筏形基础，埋置深度为12m ，如图3.2.4(a)、(b)所示。
已知基本风压为2045.0m kN w =，建筑场地位于大城市郊区。
已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN 。
为简化计算，将建筑物沿高度划分为六个区段，每个区段为20m ，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。
解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为： s n T 90.13805.005.01=⨯==222210m s kN 62.19.145.0T w ⋅=⨯=（2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1可求得80.01=s μ57040120030480L H 0304802s .....-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=μ （3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B 类，由表3.2.2可查得脉动增大系数502.1=ξ。
脉动影响系数ν根据H/B 和建筑总高度H 由表3.2.3确定，其中B 为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可从表3.2.3经插值求得=ν0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值，即H H i /z =ϕ，i H 为第i 层标高；H 为建筑总高度。
则由式（3.2.8）可求得风振系数为：HH 478050211H H 11iz i z ⋅⨯+=⋅+=+=μμξνμϕνξβ.. z z z（4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为：()z z z z ....)z (q βμβμ6624=40×570+80×450=按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表3.2.4，如图3.2.4(c)所示。
高层建筑结构的荷载和地震作用31竖向荷载ss=
第3章 高层建筑结构的荷载和地震作用高层建筑结构主要承受竖向荷载和和水平荷载。
恒荷载 风荷载 1) 竖向荷载 2)水平荷载活荷载 地震作用 本章主要内容z 竖向荷载（简介） z 风荷载（重点）z 地震作用（工程结构抗震课介绍此部分内容） 与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构：z 竖向荷载效应远大于多层建筑结构；z 水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素； z 对高层建筑结构尚应考虑竖向地震的作用。
3.1 竖向荷载3.1.1 恒荷载1）恒荷载是指各种结构构件自重和找平层、保温层、防水层、装修材料层、隔墙、幕墙及其附件、固定设备及其管道等重量，其标准值可按构件尺寸、和材料密度（单位体积或面积的自重）计算确定。
2）材料容重可从《荷载规范》查取；固定设备由相关专业提供。
3.1.2 活荷载 1. 楼面活载1）高层建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按《荷载规范》的规定取用。
2）在荷载汇集及内力计算中，应按未经折减的活荷载标准值进行计算，楼面活荷载的折减可在构件内力组合时进行。
2. 屋面活载1）屋面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数，可按《荷载规范》的规定取用。
2）有些情况下，应考虑屋面直升机平台的活荷载：（优于五星级酒店的是，七星级酒店将提供秘书式的“管家服务”，辟有直升机停机坪，用直升机和“大奔”接送客人。
）3. 屋面雪荷载1）屋面水平投影面上的雪荷载标准值k s ，应按下式计算：0r k s s μ= （3.1.1）式中：0s 为基本雪压，系以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年一遇最大积雪的自重确定，按《荷载规范》取用；μr为屋面积雪分布系数，屋面坡度α≤25°时，μr取1.0，其它情况可按《荷载规范》取用。
2）雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6；准永久值系数按雪荷载分区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0.5、0.2和0。
3）雪荷载不应与屋面均布活荷载同时组合。
小学科学3地震的成因及作用
小学科学3地震的成因及作用地震是地壳中由于地球内部构造变动引起的一种地球动力学现象。
地震的成因主要是地球内部的地壳运动、地壳板块运动以及地壳变形等因素的综合作用。
地震的作用则包括地质灾害、地壳形态的变化、岩石变形研究等。
地震的成因可以归结为以下几个因素：1.地壳运动：地壳处在动态平衡状态，但在地球内部的构造变动作用下，地壳中的应力不断积累，直到超过岩石的抗压强度时，就会发生地震。
地壳运动主要是由于板块运动引起的，地球外层被分为许多大板块，这些板块互相碰撞、拆离、移动等，导致地壳大面积的应力积累和释放。
2.破裂断裂：地壳中的岩石在长期的压力下，会逐渐发生应变和形变，当这种应变超过岩石的破裂极限时，岩石就会发生破裂、断裂，释放出巨大的能量，引起地震。
破裂断裂是地震的重要成因之一，它使得地壳中的应力得以释放。
3.地震波：地壳发生地震时，会产生地震波，地震波以震源为中心，以球形向四周传播。
地震波分为P波、S波和表面波等几种类型，它们以不同的方式传播，造成了地震的传播过程。
4.岩浆活动：地球的内部存在着火山活动和岩浆运动，这些活动会引起地震。
由于岩浆上升时的巨大压力和磨擦力，会导致地壳发生破裂和断裂，从而引发地震。
地震的作用主要有以下几个方面：1.地质灾害：地震在地质灾害方面起着重要作用。
地震会引发山体滑坡、崩塌、地面塌陷、地裂缝等现象，给人类的生活和财产带来巨大的损失。
2.地壳形态的变化：地震使得地壳发生变形和错动，导致地面高低不平，形成了山脉、河流和湖泊等地理现象。
地壳形态的变化对于地理、地质等学科的研究具有很大的意义。
3.岩石变形研究：地震可以研究岩石的变形和弹性特性，从而推测地下岩石的构造和物质组成。
通过地震的研究，可以了解到地球内部的结构和物质特性，对于地球科学的发展具有重要意义。
4.地震预测和防灾减灾：通过对地震的研究，可以了解地震的规律和趋势，进而预测未来地震的可能发生位置和时间。
这对于地震的预警和人们的防灾减灾工作具有重要参考价值。
高层建筑设计理论第3章
2、风压高度变化系数 μ Z 风速大小不仅与高度有关，一般越靠近地面风速越小，
愈向上风速越大，而且风速的变化与地貌及周围环境有直 接关系。
风压高度变化系数
表 3-7 风压高度变化系数 z
风压的高度变化
单位面积风荷载标准值
(1)当计算主要承重结构时
wk z s z w0
式中 wk ——风荷载标准值(kN/m2)； w0 ——基本风压(kபைடு நூலகம்/m2)；
s ——风压高度变化系数； z ——风荷载体型系数； z ——z 高度处的风振系数。
(2)当计算围护结构时
wk gz s z w0
式中 gz ——高度 z 处的阵风系数。
基本风压
作用在建筑物上的风压力与风速有关，可表示为：
0
1 2
2
式中 0 ——用于建筑物表面的风压(N／m2)； ——空气的密度，取 =1.25k9／m3； ——平均风速(m／s)。
全国l0年、50年和l00年一遇的风压标准值可由《建筑结 构荷载规范》(GB50009--2012)附表中查得。
屋面活荷载
屋面活荷载一般可按下述方法进行取值： 1.房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载的标准值 及其组合值系数、频遇值系数和准永久值系数的取值，不应小于 表3-3的规定。 2．屋面直升机停机坪荷载应按局部荷载考虑，或根据局部荷载换 算为等效均布荷载考虑，其等效均布荷载不应低于5.0kN/m2。
2.风力受建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有时会 出现受力更为不利的情况。例如，由于不对称遮挡而使风力偏心产生扭转；相邻 建筑物之间的狭缝风力增大，使建筑物产生扭转等等。在这些情况下要适当加大 安全度。
高层建筑结构设计荷载和地震作用
为了提高高层建筑的抗震性能，可以采取多重抗震措施， 如设置抗震隔离层、采用隔震支座、安装消能器等。
抗震加固
对于已经建成的老旧高层建筑，如果其抗震性能不足，需 要进行抗震加固。常用的抗震加固方法包括增大截面法、 粘贴钢板法、碳纤维加固法等。
04
结构设计实例
上海中心大厦结构设计
建筑高度
上海中心大厦高度达 632米，是中国第一高
结构反应
02
结构反应是指高层建筑在地震作用下的变形和内力分布情况。
结构抗震性能评估
03
通过对结构反应的分析，评估高层建筑的抗震性能，确定是否
需要进行抗震加固或采取其他措施。
抗震设计方法
基于性能的抗震设计
基于性能的抗震设计是一种以结构性能目标为导向的抗震 设计方法，通过对不同性能目标下的结构反应进行分析和 评估，选择最优的抗震设计方案。
高层建筑未来发展方向
超高层建筑
随着技术的不断进步，未来高层建筑的高度将不断增加，超高层建筑将成为一种新的发展 趋势。
绿色化建筑
未来高层建筑将更加注重绿色环保，采用更多的可再生能源和环保材料，降低能耗和环境 影响。
智能化建筑
未来高层建筑将更加注重智能化设计和管理，利用先进的计算机技术和物联网技术，提高 建筑的智能化水平和运营效率。
结构设计的优化建议
精细化设计
高层建筑的结构设计需要更加精细化，考虑更多的因素，如风荷载 、地震作用、材料性能等，以确保结构的安全性和稳定性。
智能化设计
利用计算机技术和数值模拟方法，进行高层建筑的结构设计和优化 ，提高设计效率和准确性。
创新性设计
鼓励采用新的结构形式和材料，以及新的施工方法和技术，提高高层 建筑的结构性能和经济效益。
风荷载及地震作用
风荷载的特点
风力作用与建筑物外形有直接关系，圆形与正方形受到的风力较合理
风力受到建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有 时会出现受力更为不利的情况 风力作用具有静力、动力两重性质。 风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建筑物内收的局部区域， 会产生较大的风力。 与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力，但建 筑物的使用期限出现较大风力的次数较多。
高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
平均风压与波动风压图
高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002)中规 定： 当建筑物高度>30m、高宽比>1.5时，考虑风振 系数：
振型系数
脉动增大系数，按下表采用：
脉动影响系数 按照不同的地面粗糙度A类地形、 B类地形、 C类地 形和D类地形取值。见《高层建筑混凝土结构技术规 程》（JGJ3-2002)中的规定。 风压高度变化系数，按下表采用：
Z
风 压 高 度 变 化 系 数
离地面或海平 面高度（m)
5 15 50
地面粗糙度类别
A 1.17 1.52 2.03 B 1.00 1.14 1.67 C 0.74 0.74 1.25 D 0.62 0.62 0.84
300
3.12
2.97
2.75
2.45
高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
C Z 0.616
由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所以风力大小的估计比 地震作用大小的估计较为可靠。而且抗风设计具有较大的可靠性。
高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
3-1 风荷载
1、高层建筑风荷载的特点
高层建筑抗震设计中的规范与实践
高层建筑抗震设计中的规范与实践在当今城市发展的进程中，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
这些高耸入云的建筑不仅是城市的地标，更是人们生活和工作的重要场所。
然而，地震作为一种不可预测的自然灾害，给高层建筑带来了巨大的威胁。
因此，高层建筑的抗震设计至关重要，它关系到人们的生命财产安全和城市的可持续发展。
一、高层建筑抗震设计的重要性地震是一种极具破坏力的自然现象，它会导致地面震动、建筑物摇晃、结构破坏甚至倒塌。
对于高层建筑来说，由于其高度较高、重心偏高、结构复杂等特点，在地震作用下更容易受到破坏。
一旦高层建筑在地震中发生倒塌，将会造成巨大的人员伤亡和财产损失。
例如，在一些地震频发的地区，如日本、智利等，曾经发生过因地震导致高层建筑倒塌的惨痛事故。
因此，为了保障高层建筑在地震中的安全性，必须进行科学合理的抗震设计。
二、高层建筑抗震设计的规范为了确保高层建筑的抗震性能，各国都制定了相应的抗震设计规范。
这些规范通常包括以下几个方面：1、地震设防烈度地震设防烈度是指一个地区在未来一定时期内可能遭受的地震最大烈度。
在高层建筑抗震设计中，根据建筑物所在地区的地震设防烈度，确定建筑物的抗震设防标准，以保证建筑物在地震作用下具有足够的承载能力和变形能力。
2、结构体系高层建筑的结构体系对抗震性能有着重要影响。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
不同的结构体系在抗震性能上各有优缺点，设计时应根据建筑物的高度、使用功能、地质条件等因素综合选择合适的结构体系。
3、抗震计算方法抗震计算方法是确定建筑物在地震作用下内力和变形的重要手段。
目前，常用的抗震计算方法包括底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法等。
在设计过程中，应根据建筑物的复杂程度和地震设防烈度选择合适的计算方法。
4、构造措施构造措施是保证建筑物抗震性能的重要环节。
例如，在框架结构中，应设置足够的箍筋和纵筋，以提高柱子的抗震能力；在剪力墙结构中，应保证墙体的厚度和配筋，以增强墙体的抗震性能；在节点处，应采取加强措施，以保证节点的可靠性。
第3章2-地震作用..
应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度 时不应降低
较小乙类建筑：工矿企业的变电所、空压站以及城市供水水源的泵房等。
3.2.3抗震计算理论及设计反应谱
由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不 确定性，以及结构和体形的差异等，地震作用的计算方 法是不同的。目前，主要有两类：
抗震次要建筑
2.抗震设防措施
抗震措施:除结构地震作用计算和抗力计算以外的抗震设 计内容，包括抗震构造措施。
甲 当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高1度的要 类 求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求
抗乙 震类 措 施
丙 类 丁 类
一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度 提高1度的要求；当9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求，对较小 的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按 本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施
第二阶段：对一些规范规定的结构进行大震作用下 的弹塑性变形验算。
有特殊要求的建筑、 地震易倒塌的建筑、 有明显薄弱层的建筑， 不规则的建筑等
三、抗震设防范围
抗震设防烈度为6度及以上地区的所有新建建筑工 程均必需进行抗震设计。超过9度的地区和行业有特殊 要求的工业建筑按有关专门规定执行。
四、设防依据——抗震设防烈度
相对位移反应谱
绝对加速度反应谱
不同场地条件对反应谱的影响
将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱：
Sa / g
软土层
厚的无粘性土层
坚硬场地
岩石
周期（s)
场地条件对反应谱的影响：硬土反应谱的峰值对应的周期 较短，即硬土的卓越周期短；软土反应谱的峰值对应的周期较 长，即软土的卓越周期长。
高层建筑的地震反应分析
Ｓ ＝ Ｅ √∑ｓ Ｋ
（ ９ ）
其 中， ｗ为水平地震 作用标 准值 的效 应 ， Ｓ 包括 内力 和变 形 ； 多 自由度弹性 体系在地震作用 下 ， 质点所受 的惯性 力就是质 Ｓ 为Ｊ振型水平地震作用标准 值的效应 ， ， 包括 内力和变形 。 点 的地震作用 。故质点 ｉ 的地震作用 为 ： 上
Ｓ， ａ （０ １）
由于 ：
＞ ， ＝１ ）
（） ２
＝
其中 ，，为多 自由度弹性体系在地 震反应 中第Ｊ振型 的振型 ） 。 参与系数 ； 为多 自由度弹性体系在 地震反 应 中第 Ｊ振 型 质点 ｘ
的振 型 位 移 。
此反应谱 由 ４部分 组成 ： 线上 升段 （ ≤ Ｔ＜０ １ ； 平段 直 ０ ． ）水
（） ｔ ＝一优 ［ （） 墨 （） 艾０ｔ ＋ ｔ］
为质点 ｉ 相对加速度 。 的
（） １
２ 地震 反 应谱 的确 定
最大加速度
谱， ： 且
其 中， 为质点 ｉ的质量 ； （ ） 优 艾０ ｔ 为地 面运 动加速 度 ； （ ） ｔ
文献 ［ ］ １ 采用地 震影 响 系数 ， 即相对 于重 力加 速度 的绝 对 与结 构 自振周 期 Ｔ 之 间的关 系作 为设 计反 应
（．≤ Ｔ ０ １ ≤ ） 曲线下降段 （ ＜Ｔ≤５ ）直线 下降段 （ ＜ ； ； ５
Ｔ≤６ ０ ， ． ）其数学表达式 为 ：
０． ５＋ （０￣—４ ５ Ｔ］ ４ １１ ２ ．）
２ №
则： 又 于： 由
的加 速 度 反 应 。
艾（ ＝∑ ０ ） ０） ￡ （ ￡
（ 一 争
ｒ ０． ／ ２ ｚ
一
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上标*指该城镇的中心位于本设防区和较低设防区的分界线。
3.2.2地震基本知识－基本概念
场地site： 工程群体所在地，具有相似的反应谱特征。其 范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于 1.0k㎡ 的平面面积。 场地类别：根据土层等效剪切波速和场地覆盖 层厚度划分为4类 设计特征周期： 根据场地类别和设计地震分组确定 结构自振周期：反映结构自身振动特性
附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、 设计基本地震加速度和设计地震分组 本附录仅提供我国抗震设防区各县级及县级以上 城镇的中心地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设 防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分
组。
A.0.13 山东省
1 抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g：
第一组：郯城，临沐，莒南，莒县，沂水，安丘，阳谷
加速度反应谱计算示意图
3
S a (g )
2 1
z =0
0.05 0.10 T (s ) 0 1 2 3 4
0
El Centroµ Õ S a ·Ó Æ ú Ï Ø ð ´ ¦ ×Ç ß
1940.5.18记录，美国，南北加速度分量
由上图可见 (1) 谱值随阻尼比增加减小 (2) 谱值随周期增加先急剧增加，后逐渐减小
2 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g：
第一组：临沂(3个市辖区)，潍坊(4个市辖区)，菏泽，东明，聊城， 苍山，沂南，昌邑，昌乐，青州，临驹，诸城，五莲，长岛，蓬莱，龙口， 莘县，鄄城，寿光*
3 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g：
第一组：烟台(4个市辖区)，威海，枣庄(5个市辖区)，淄博(除博山外的4 个市辖区)，平原，高唐，茌平，东阿，平阴，梁山，郓城，定陶，巨野， 成武，曹县，广饶，博兴，高青，桓台，文登，沂源，蒙阴，费县，微 山，禹城，冠县，莱芜(2个市辖区)*，单县*,夏津* 第二组；东营(2个市辖区)，招远，新泰，栖霞，莱州，日照，平度，高 密，垦利，博山，滨州*，平邑*
3.2.2地震基本知识－基本概念
抗震等级： 根据结构类型、高度、设防烈度分为四级 设计地震分组： 地震波中的高频分量随传播距离的衰减快， 因此，不同震中距和震级的地震对动力特性 不同的结构造成破坏程度不同。用一二三组 近似反映近中远震影响。不同分组采用不同 设计特征周期和设计基本加速度。
3.2.2地震基本知识－基 本 概 念
发生年份及国别
1908 意大利 1915 意大利 1920 中国 1923 日本 1932 中国 1935 印度（巴基斯坦） 1939 智利 1948 苏联 1970 秘鲁 1976 中国 1990 伊朗
震级(里氏)
7.5 7.0 8.6 8.3 7.6 7.5 8.3 7.8 7.8 7.7 7.3
3.2.5两阶段设计
对建筑抗震的三个水准设防要求， 是通过“两阶段设计”来实现的。
第一阶段STEP2: 第一阶段STEP1:
采用同一地震动参数计算出结构的弹 采用第一水准烈度的地震动参数， 性层间位移角，使其不超过规定的限值。 先计算出结构在弹性状态下的地震作用效 同时采取相应的抗震构造措施，保证结构 应，与风、重力等荷载效应组合，并引入 具有足够的延性、变形能力和塑性耗能， 承载力抗震调整系数，进行构件截面设计， 从而自动满足第二水准的变形要求。 从而满足第一水准的强度要求。
直接动力法，又称时程分析法
谱方法计算地震作用，少数情况才需要采用 1）振型分解反应谱法 时程分析法进行补充计算。规范要求进行第 二阶段验算的建筑是少数，第二阶段验算采 2）底部剪力法 用弹塑性静力分析或弹塑性时程分析方法。
3.2.6－底部剪力法
适用范围：高度不超过 40m ，以剪切变形为主且质 量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于 单质点体系的结构。
第二阶段
采用第三水准烈度的地震动参数，计 算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环 节）的弹塑性层间位移角，使之小于《抗 震规范》限值。并结合采取必要的抗震构 造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。 可采用的计算方法：①简化计算方法 ②弹塑性时程分析法
3.2.6地震反应的计算方法
拟静力法，或称等效荷载法 我国《抗震规范》要求在设计阶段按照反应
α—地震影响系数=kβ G—质点重量 k—地震系数：地面运动最大加速度/重力加速度 β—动力系数：结构最大加速度/地面运动最大加 速度
3.2.3 基 本 概 念
地震反应谱：单自由度弹性体系地震反
应与其自振周期的关系曲线。 给定阻尼比时，取不同的结构自振周期， 求出任意给定的地震波下的最大地震反 应，由此绘出的曲线族即为反应谱。其 中Sa与T 的关系曲线称加速度反应谱。
地震波：岩层破裂时，将引起周围介质振动， 并以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量。
体波－纵波（P波）压缩波，横波（S波）
剪切波
面波－瑞雷波（R波），洛夫波（L波）
纵波速度快、周期短、振幅小 横波速度快、周期长、振幅大
面波速度慢、周期长、振幅大
Accelerations at JMA Kobe station
一次地震只有一个震级，但有无数烈度；同一地震， 同一地区，震级越大，烈度越高。 M=1+2/3I0 或M=1.5+0.58I0 I=I0- c ×lg(Δ/h+1)
抗震设防烈度seismic fortification intensity ：
按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地 震烈度。表示地震危险性。一般可取基本烈度即50年内可能 遭受超越概率为10％的烈度。（五级）
.1
Tg
5Tg
6.0
地震影响系数 谱曲线 （1）0<T<0.1s， 上升直线段： =[0.45+(1024.5)T]max （2）0.1sT Tg，水平直线段： =2 max （3）Tg<T<5Tg， 下降曲线段： Tg 2 max
3.2.3 基本概念--标准反应谱
定义：对大量地震反应谱曲线进行分析、统计求出的具 有代表性的平均反应谱曲线，来作为设计的依据。 形状：取决于场地条件、震级、震中距等。一般场地越 软，震中距越远，曲线峰值越向右移，偏于长周期。
3 Sa(m/s2) M-里氏震级 R-震中距 M=7.75 R=80km M=6.75 R=30km M=5.75 R=16km
3.2.2地震基本知识－基 本 概 念
地震反应
地震在结构中引起的振动，包括内力、变形和位移
影响地震反应的因素
（1）地震动强度：地面运动加速度峰值大小 （2）地震动频谱特征：地震波主要周期 （3）地震动持续时间
1．地震地面运动特性
2．建筑结构动力特性
（1）自振周期：质量、刚度 （2）阻尼
3.2.3单质点体系地震反应
（4） 5Tg<T<6.0s，下降直线段： 2 0.2 1 T 5T g max
T
3.2.4多质点体系地震反应-模型简 化
多质点体系
主振型
第一振型
第二振型
第 j 振型
第 n 振型
3.2.5抗震设防准则
抗震设防原则(三水准设防目标)：
小震不坏：设计基准期50年内内超越概率为63％的烈度。
高层建筑结构
青岛理工大学 田 砾
2007.10
简要回顾 Review
高层结构主要水平荷载？ 基本风压确定？ 风振系数？风载体型系数？风压高 度变化系数？ 总风荷载计算？
Chp.3 高层建筑荷载
§3.2 地震作用（earthquake，seismic 本节重点（Emphases）
地震作用特点
抗震设防准则及方法 基本概念 水平地震作用计算 竖向地震作用计算
震源：发震点，岩层断裂处
震中：震源正上方地面对应点 震源深度：震中距震源的深度 震中距：地面某处到震中的距离 震级：衡量地震规模大小的数量等级，里氏震
级M=lgA
3.2.2地震基本知识－基本概念
地震能：岩层破裂释放的能量
lgE=11.8+1.5M
烈度I0 ：某地区遭受地震影响的强度,1-12,日本0-7
4 2
1 0
硬土 岩石
1
软土
2
2
3
4
T(s)
0
1
2
3
4
T(s)
（a）场地条件的影响
（b）震中距的影响
各种因素对反应谱的影响
2max
Tg T
2 max
3.2.3 基本概念— 设计反应谱
0.45max
2 0.2 1 T 5T g max
1995-2001年全球4级以上地震震中分布图
3.2.2地震基本知识－地震带分布
世界：环太平洋地震带（占地震总数75％） 欧亚地震带（北纬20～30度，占大陆 地震90％） 中国：台湾地区 喜马拉雅地区（西藏） 西北、东北地区 天山地区（新疆） 华北地区 东南沿海地区
3.2.2地震基本知识－基本概念
4 抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g：
第一组：德州，宁阳，陵县，曲阜，邹城，鱼台，乳山，荣成，兖州 第二组：济南(5个市辖区)，青岛(7个市辖区)，泰安(2个市辖区)，济宁(2 个市辖区)，武城，乐陵，庆云，无棣，阳信，宁津，沾化，利津，惠民， 商河，临邑，济 阳，齐河，邹平，章丘，泗水，莱阳，海阳，金乡，滕 州，莱西，即墨 第三组：胶南，胶州，东平，汶上，嘉祥，临清，长清，肥城
抗震设防的三个水准目标
三个设防水准的建筑的破坏程度与层 间位移角的大致对应关系如图所示：