高层框架结构长周期地震反应分析
框架结构的抗震减震分析
应用减震技术
设置减震支座
在结构中设置减震支座，以吸收地震能量，减轻地震 对结构的影响。
应用阻尼器
在结构中安装阻尼器，以增加结构的阻尼效应，降低 地震响应。
采用隔震技术
在基础和结构之间设置隔震层，以减小地震对上部结 构的影响。
06
CATALOGUE
工程实例分析
工程实例一：某高层建筑
设计采用地震力系数法进行计算，并 考虑了地震烈度、场地类别等因素。
抗震分析
地震危害与影响
地震波及地面震动
地震产生地震波，引发地 面震动，对建筑物和结构 造成破坏。
建筑物倒塌与损毁
框架结构如未经过合理设 计和施工，易在地震中发 生倒塌或严重损毁。
次生灾害
地震可引发火灾、水灾等 次生灾害，对周边环境和 生态造成进一步破坏。
地震作用下的结构响应
地震动位移响应
01
框架结构在地震作用下会产生位移，影响结构的稳定性。
研究目的和方法
通过对框架结构的抗震性能进行分析，为结 构的优化设计和地震防护提供理论支持。
采用理论分析、数值模拟和实验研究等方法 ，对框架结构的抗震性能进行全面评估。
02
CATALOGUE
框架结构概述
框架结构的特点
空间分隔灵活
框架结构能够根据建筑功能需求，灵活地分隔空间。
整体性能良好
框架结构具有较好的整体性和稳定性。
减震结构的分析方法
减震结构的分析方法包括理论分析、数值模 拟和实验研究等，以评估减震装置的性能和 结构的减震效果。
减震结构的评估
评估减震结构的地震响应和性能，以确保其 在地震作用下的安全性和稳定性。
05
CATALOGUE
框架结构的抗震减震措施
高层结构在长周期地震动作用下的弹塑性响应
１５３７ ８ １．１ ３
５Ｏ ６ Ｓ ｌ ７ ．３
下， 层问位移角全部满足规范 要求 ， 最大值 不超过 ０ ０５ 相 比之 ．０ ；
下， 由长周期地震波得到的层间位移 角则大得多 ， Ｃ １ Ｔ Ｕ１５波甚至
Ｔｔ ａ ｆ
Ｉ
３ ５． ５ ０４ ２ ４
ｕ 峭 景 、
姗抛啪 ０ 瑚姗 高层结构在长 周期地震动作用下的弹塑性响应
王 佳 毅
摘 要： 选取三条具有显著长周期特 性的地震 波 ， 进行频谱特性分析 ， 此后 作为地震动时程输入 ， 高层 结构进行 基 于材 对 料本 构的弹塑性时程分析 ， 并与普通地震波作用下的结果进行对比研 究。结果显示 ， 高层 结构在 长周期地震作 用下的基 底剪力、 间位移都大于普通地震波的作用。 层 关键词 ： 长周期地震动 ， 时程分析 ， ｂｑ ｓ 弹塑性 Ａ ａｕ，
图 ２ 傅里叶幅值谱
２ ２ 材料本 构 关 系 。
结构 的弹塑性行 为 ， 以被 归结为 材料 的本构 关系 ， 可 通过 材 料的应力～应变关 系进行模 拟 。金 属在低应 变 时具有 良好 的线 性应力—应变关系 ， 是在 高应变 时材 料发生 屈服 ， 时材料 的 但 此 响应成为 了非 线性 和不 可恢复 的。因此 ， 钢结构 的主要抗侧力 构
厚 ｔ ８ｍｌ １ ＝３ ｉ；１层 一 ０层 Ｄ ＝３０ ｍ ｔ ５ ｍ ３ ｌ ３ ８ ｍ， ＝３ ｍ；１层 ～４ ０层
２ 分析 算例
为了研究结构在普通地震与长周期地 震作用 下 的响应 情况 ， Ｄ＝３０ｍ ｔ ３ｍ 钢筋混凝土楼板厚 １０ｍ 采用 Ｃ ０混凝 ５ ｍ，＝３ ｍ； ５ ｍ， ３
收 稿 日期 ：０ １０ —７ ２ １ —２ １
高层建筑地震作用时程分析法计算要点
建筑技术开发Building Technology Development 建筑设计Architectural Design 第48卷第5期2021年3月(1 )髙度不超过40 m 且以剪切变形为主并且质点和刚度沿高度分布均匀的结构(2)近似于单质点体系的结构(1 >不满足底部剪力法适用条件(2)高层建筑(3)质M 和刚度不对称不均匀的结构、超过 100 m 的髙层应采用考虑扭转耦联振动影响的方法（CQC )(4) _度大于24m 的楼盖、跨度大于12 m 的转换与连抹结构、悬挑长度大于5 m 的悬挑结构，竖向地震作用效应标准值| (丨）特别不规则的结构(2)甲类建筑(3 ) 7-9度时，髙规所列高度的乙丙类建筑 | (4)不满足高规所列高度的竖向不规则结构)(8 )平面投影尺度很大的空间结构（跨度大于120m 或长度大于300m 或悬臂大于40m ),7度III 和IV 类场地和8、9度时，用此法计算i f f B 级高度高层、混合结构和复杂高层建筑竖向）[静力法1—取结构或构件重力的一定百分数作为竖向地震作用地震作用计算方法J 1反应谱法按阵型分解反应谱法计算竖向地震作用f 百分数法规定结构或构件所受到的竖向地震作用为水平地震作用的某一百分数图1地震作用计算方法2.4 反应谱不同振型分解法采用的是考虑了震动强度与平均频谱特性的 设计谱，时程分析法全面反映了地震动强度、谱特征与持续时间三要素。
|(5) B 级高度的高层、混合结构和复杂高层建筑||(6)结构顶层取消部分墙.柱形成的空旷房间时1(7 >跨度大于24m 的楼盖，跨度大于12tn 的转换与连体结构.悬桃长度大于5m 的悬挑结构，竖向地震作用效应标准值高层建筑地震作用计算方法包括底部剪力法、振型分解 反应谱法（以下简称反应谱法）、时程分析法（以下简称时程 法）、弹塑性静力或动力分析法、静力法及百分数法。
其中底部剪力法和反应谱法是基本方法，时程分析法则是高层建筑 地震作用计算中有效的补充计算方法。
长周期结构地震反应的特点和反应谱
第十届中日建筑结构技术交流会南京长周期结构地震反应的特点和反应谱方小丹L2，魏琏3，周靖21．华南理工大学建筑设计研究院2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室3．深圳市力鹏建筑结构设计事务所AbstractThe charaCte ri sti cs of eanhqmkc rcsponse and rcspo 璐e spec 咖f-or10n 争periods 虮lctI 鹏s a r ediscllssed ．A few shonages exist ing in the re$oIlse spectn 蚰of cllim code f-or seisIllic desi 驴of bllildin gsare 锄alyzcd ．11here a r eint 锄l relatio 雎be 抑een pseudo —accel 蹦ltion spec 仃l ：I 驰pseudo —Veloc 埘spectrI 珊and displace ment spec衄切珥th 盯ef ．0陀，a rt 诳ciaI modification to respo 嬲e spec 仃1蚰can re sll lt in the distonionof 争眦d m 嘶∞cha 髓c 白耐stics ．The 10ng ．p 嘲ods e gI]∞nt in rcspo璐espe 蛐ofC11im codc is revised ，infact ，蓼omld motion characte ri sti cs a r e c}姗ged ，wllich resul ts in an abn 咖l representati∞ofpowe rspcc 乜狮cofresp 伽成ng to acceleration spcctrIlm ，Milli 舢加storey seisIIlic she 甜coefj(icient described in thcspecificati 衄is oIlly relatcd to maximl earthqum(e innuence coef|ficient(％m)，but is not related to siteclassificatio 玑w 址ch is in connict 谢th the ge∞ral mles tllat the eanhqualke respo 璐e of as 仉l 咖re at thesoR·soil site is la 唱cr than tllat ofa s 甘uc 眦at tlle h 踟．d —soil site ．Accordingto the pseudo spectnlm rela ti on sbet 、)l ，e ％pseud0．accel 训on spectrIlIIl ，ps 即do-veloci 够spec 虮Imand dis placem ent spec 觚l 驰a responsespec 仃IlIIl pattcm 、Ⅳith lonj 雪er ．period segment(一10s)is proposed ，and whj!ch c a n pro 、，id c the refhence tospecificati 傩revision ．1(eywords lon 哥p 耐od ．s 仃Ilc 眦s ；response spec 胁；displacement specmml ；111iIlimum storey seisIllicshear coe伍cient ；seisIIlic desi 驴1引言有多种关于长周期结构的定义，如欧洲抗震设计规范认为基本振动周期大于3s 的结构为长周期结 构，我国抗震设计规范认为基本振动周期大于5s 的结构为长周期结构。
高层建筑结构地震损伤与倒塌分析
高层建筑结构地震损伤与倒塌分析一、本文概述高层建筑结构地震损伤与倒塌分析是一个重要且复杂的研究领域，对于提高建筑结构的抗震设计水平，保障人民生命财产安全具有重要意义。
本文旨在深入探讨高层建筑在地震作用下的损伤机制、倒塌模式以及相应的分析方法。
通过综合国内外相关研究成果，本文分析了高层建筑结构地震损伤与倒塌的主要影响因素，包括建筑结构的设计、施工质量、地震动特性等。
同时，本文还介绍了目前常用的地震损伤评估方法和倒塌分析方法，以及这些方法的优缺点和适用范围。
在此基础上，本文提出了一些改进高层建筑结构抗震性能的建议和措施，包括优化结构设计、提高施工质量、采用先进的抗震技术等。
这些建议和措施可以为高层建筑结构的抗震设计和施工提供有益的参考和借鉴。
二、高层建筑结构地震损伤分析在地震灾害中，高层建筑结构的损伤分析至关重要。
由于高层建筑的结构复杂，地震对其产生的破坏通常更为严重。
在进行地震损伤分析时，需要考虑多种因素，如建筑的设计、材料、施工方法、地震波的特性以及地震的强度等。
我们需要理解地震波对高层建筑结构的影响。
地震波在建筑结构中产生应力和应变，这些应力和应变超过材料的承载能力时，就会导致结构的损伤。
高层建筑由于自身的特点，如柔性大、自振周期长等，使其在地震中更容易受到破坏。
高层建筑结构的损伤分析需要考虑结构的动力特性。
地震波的特性、建筑结构的自振周期、阻尼比等因素都会影响结构的动力响应。
在进行地震损伤分析时，需要建立精确的动力分析模型，以模拟地震波在建筑结构中的传播和能量耗散过程。
高层建筑结构的损伤分析还需要考虑材料的非线性行为。
在地震作用下，建筑材料的应力应变关系往往表现出非线性特性。
这种非线性行为会影响结构的动力响应和损伤程度。
在进行地震损伤分析时，需要引入材料的非线性本构模型，以更准确地模拟结构的受力状态和损伤过程。
高层建筑结构的地震损伤分析还需要考虑结构的整体性和局部性损伤。
整体性损伤主要关注结构的整体稳定性和承载能力，而局部性损伤则关注结构中的关键部位和薄弱环节。
高层建筑结构设计水平地震作用
水平荷载与结构计算简化原则
第二节 地震作用
一、特点
地震时，地震波产生地面运动，通过房屋基础使上部结构产生振动， 这就是地震作用。地震作用使结构产生的运动称为地震反应，包括位移、 速度、与加速度，加速度将使结构产生惯性力，过大的惯性力将会影响 结构的正常使用，甚至造成结构的破坏。 地震波使建筑房屋产生竖向振动和水平振动，一般对房屋的破坏主要 由水平振动造成。设计中主要考虑水平地震作用，只有震中附近的高烈 度区域才考虑竖向地震作用。 地震动三要素： 1、强度：反应地震波的幅值，烈度大，强度大。 2、频谱：反应地震波的波形，1962年墨西哥地震时，墨西哥市a=0.05g， 但由于地震卓越周期与结构接近，从而破坏严重。 3、持时：反应地震波的持续时间，短则对结构影响不大。
动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但振型反应谱法或底部剪力尚无 法对此作出估计。出于结构安全的考虑，《高层规程》规定了结构各楼层水平地 震剪力最小值的要求，给出了不同烈度下的楼层地震剪力系数（即剪重比），结 构的水平地震作用效应应据此进行相应的调整。 水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要 求：
1、计算范围： 水平地震作用：
• 6度区 （除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋
外）可不算 • 7-9度区 （除可不进行上部结构抗震验算的房 屋外）均算
竖向地震作用：
•8、9度大跨度结构和长悬臂结构 •9度的高层建筑
2、水平地震作用的计算原则： – 一般正交布置抗侧力构件的结构，可沿纵横主轴方向分别计算 – 斜交布置抗侧力构件的结构，宜按平行于抗侧力构件方向计算 – 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的 扭转影响
5、动力时程分析法
长周期结构的地震反应和位移反应谱(方小丹7.21)
Sd
1
2
Sa
0 T 0.1s
Sd
T2
( 4 2
) 0.45 5.5T max g
0.1s T Tg
Sd
(
T2
4 2
ห้องสมุดไป่ตู้
)
max
g
Tg T 5Tg
Sd
(
TgT
4 2
) max
g
5Tg T 10s
Sd
(
5Tg2
4 2
) max
g
• 不同场地特征周期的加速度谱（αmax=0.23）
不同特征周期场地的加速度谱（αmax=0.23）
• 但最小地震剪力系数不是反应谱本身。反 应谱描述了单质点弹性体系在一定地震动 作用下的最大反应与自振周期的关系，实 质上反映了地震动的特性。加速度谱、速 度谱、位移谱相互间有内在的联系，对其 做人为的改变，会导致地震动特性的失真。
• 我国规范对反应谱的长周期段做了人为的 调整，实际上是改变了地震动的特性，加 速度反应谱对应的功率谱在长周期段的异 常，表明了其不合理。
• b) 中国建筑抗震设计规范所规定的最小地
震剪力系数仅与 αmax（地震影响系数的最大
值）相关，与场地类别无关，有悖于软土 场地上建筑物的地震反应大于硬土场地的 一般规律，直接导致Ⅰ、Ⅱ类场地的长周 期建筑物比Ⅲ、Ⅳ类场地更难满足最小地 震剪力要求的不合理现象。
5、 对中国规范反应谱的改进建议
如 min 0.1max ， 5Tg T 10s
时便可内插，比较方便。
加速度平台段（ αmax ）与场地类别相关也 是合理的。
• 最小剪力系数不是反应谱的一部分，而是 由于对长周期段反应谱研究不够深入，为 保证结构安全所采取的措施，可能是合理 的，也可能偏于保守。
从地震灾害看高层建筑结构设计
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载从地震灾害看高层建筑结构设计地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容从震害教训看多高层建筑结构的概念设计周森（华南理工大学土木与交通学院广东广州 510640）摘要：统计了1920s以来历次对建筑影响较大的地震的震害情况，对其震害原因进行了分类归纳。
汇总了较为宏观的与总体建筑方案、结构布置以及与结构控制有关的概念设计的重要内容，并针对性地将震害原因与相关概念设计联系起来。
本文工作为多高层建筑结构设计中进一步提高对概念设计清晰的认识，并减少引起震害的因素等方面提供了一定的参考价值。
关键词：震害情况；原因分类；概念设计；联系中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：作者简介：周森（1986～），河南南阳人，从事于岩土工程地下结构设计方法与风险评估的研究。
E-mail：beihai_1986@Conceptual design in high-rise building structure from the perspective of seismic damageZhou Sen(College of Civil Engineering & Transportation，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)Abstract:The earthquakes which had happened since the 1920s imposing major damage on high-rise building structure were collected and the characteristics of the seismic damage were classified.The conceptual design concerning with building program,arrangement of structures and components was presented in details in correspondance with the factors of seismic damage.The contents of study may provide a reference for those who are engaged in structual design.Key words:seismic damage;classified reasons;conceptualdesign;correspondance0 引言地震是一种自然现象，世界上的地震主要分布在环太平洋地震带、欧亚地震带和海岭地震带等三大地震带。
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厚。柱的截面尺寸分别为 559 mm × 559 mm( 2 层 以下) ，508 mm × 508 mm( 2 ～ 11 层) ，305 mm × 508 mm( 12 ～ 16 层) ，305 mm × 457 mm( 16 层以 上) 。横向梁的截面尺寸为 305 mm × 457 mm，纵 向梁按照位置不同基本上采用了两种截面形式， 一般 情 况 是 中 间 梁 截 面 尺 寸 为 406 mm × 305 mm，两端边梁截面尺寸为 508 mm × 305 mm。
1引言
近年来，自振周期较长的结构在长周期地震 动作用下遭受破坏的事例时有发生，引起了人们 的广泛关注。如 1983 年日本海中部 7． 7 级地震，
使得远离震中约 270 km 的新泻市 13 个晃动周期 在 10 s 左右的油罐发生溢流和灌顶附属物损坏; 1985 年墨西哥 8． 1 级地震，使得离震中约 400 km 的墨西 哥 城 内 的 高 层 建 筑 发 生 严 重 损 坏。2003 年日本的十胜冲地震时，远离震中的苫小牧地区 储油罐发生严重溢流并引发一场大火灾［1］。
频带分布集中在相对较低的频率部分。鉴于频率 与周期成反比，NR24464 波短周期成分比较多， 而 TCU115 和 HKD054 的 长 周 期 成 分 多。这 与 2． 2节三条地震波的加速度反应谱分析结果是相 一致的。
图 3 傅里叶幅值谱 Fig． 3 Fourier amplitude s-Period Seismic Responses for High-Rise Frame Structures
WU Qiong* CHEN Qingjun
( State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China)
收稿日期: 2010 － 10 － 17 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50978198) * 联系作者，Email: binzhixinhui@ 163． com
·抗震与抗风·
·79·
结构工程师第 27 卷第 1 期
鉴于目前人们对高层框架结构的长周期地震 反应研究尚不足，且长周期的高层框架结构对长 周期地震动的反应又较大，本文选取两条长周期 地震波: 台湾集集 TCU115EW 地震波( 下文中简 称 TCU115 波) 和十胜冲 HKD054EW 地震波( 下 文中简称 HKD054 波) ，结合美国喜来登酒店高 层钢筋混凝土框架结构的模型进行了地震反应分 析的比较研究。为更好地了解长周期地震波对结 构的响应，本文取喜来登酒店经历的实测地震波 NR24464 波( 经频谱特性分析，判断为普通波) 作 为地震输入，将计算结构响应与实测结构响应做 比较。最后对比三条地震波下结构的不同响应， 从而得到长周期地震动作用下高层钢筋混凝土框 架结构的反应特征。
2． 2 加速度反应谱比较
地震动反应谱可以反映出地震动的频谱特性 对结构地震反应的影响［3］。因此，本文将所选取 的三条地震波的标准加速度反应谱汇总在图 2。 从图 2 可知，NR24464 波的最大加速度放大系数 为 3． 07，对应的卓越周期为 0． 58 s; TCU115 波的 最大加速度放大系数为 2． 35，对应的卓越周期为 2． 24s; HKD054 波 的 最 大 加 速 度 放 大 系 数 为 2． 42，对应的卓越周期为 1． 20 s。( 此处的卓越周 期指在阻尼比 ζ = 0． 05 下加速度放大系数峰值点 所对应的周期)
震级
6． 7 7． 6 8． 0
记录峰值 记录时间
加速度 / gal
/s
－ 303． 48 115． 25 53． 97
59． 98 115． 25 212． 99
图 1 地震波加速度时程曲线 Fig． 1 Acceleration time-history curves of seismic waves
Abstract At present，because of lack of reliable long-period seismic ground motion records，the research on the long-period ground motion can not be well developed． Therefore there are not enough research projects about seismic responses for high-rise structures subjected to long-period ground motion． Based on Sheraton Universal Hotel，a 20-storey reinforced concrete frame structure，this paper sets up a three dimensions analysis model and uses NR24464-wave measured inside Sheraton as ground motion excitation to analyze the seismic responses of this high-rise frame structure． Meanwhile，TCU115-wave of Chi-chi Earthquake，Taiwan，1999 and HKD054wave of Tokachi-oki Earthquake，Japan，2003 are used as long-period seismic excitations and NR24464 is used as general seismic excitation． The paper gets high-rise frame structure seismic responses with two different kind of ground motion excitations． According to the comparison of internal force responses，displacement responses and acceleration responses of two different kind of earthquakes，the paper concludes the characteristics of seismic responses of high-rise reinforced concrete frame structures subjected to long-period ground motion． Keywords high-rise reinforced concrete frame structure，long period seismic wave，spectrum characteristics analysis，comparison of different kind of seismic responses
对比图 2 中三条反应谱，可知对于 NR2446 波而言，短周期的加速度反应谱值明显大于长周 期部分，在大于 1 s 的较长周期部分，NR2446 反 应谱的值下降明显; 而对于 TCU115 和 HKD054
两条地震波，长周期部分的加速度反应谱大于短 周期部分。
图 2 地震波标准加速度反应谱( ζ = 5% ) Fig． 2 Standard acceleration response spectrums ( ζ = 5% )
年美国北岭发生的里氏 6． 7 级地震时在喜来登酒 店 24464 台站 Chanel16 记录到的地震波，震中位 置北纬 34． 215°，西经 118． 538°，震源深度 18 km。 长周期地震波: ①TCU115 波［2］是 1999 年我国台 湾省集集发生的里氏 7． 6 级地震时所记录到的地 震波，震中位置为北纬 23． 86°、东经 120． 84°; ② HKD054 波是 2003 年日本十胜冲发生的里氏 8 级地 震 时 所 记 录 到 的 地 震 波，震 中 位 置 为 北 纬 41． 8°，东经 143． 9°，震源深度 27 km。TCU115 和 HKD054 波的特点是包含丰富的长周期成分。表 1 为上述 3 条地震波的时域特征对比。图 1 为上 述 3 条地震波的加速度时程图。
3 高层框架结构有限元模型的建立及动 力特性分析
3． 1 高层框架模型的建立 本文所选的模型为美国喜来登酒店［5］，属于
美国加州强震观测计划的一部分，编号为 CSMIP Station No． 24464，该台阵在 1994 年美国北岭地震 中取得了非常完整的观测资料。其结构为 20 层 的钢筋混凝土延性框架结构体系，建筑物总高度 为 59． 1 m，其平面尺寸长 56 m、宽 17． 7 m。结构 平面布置图如图 4 所示。
表1 Table 1
地震波汇总表 Record of seismic waves
2 典型地震波的选取与频谱特性比较
2． 1 地震动记录来源 本文 选 取 普 通 地 震 波 NR24464 波，是 1994
项目 地震波
时间
NR24464 波 TCU115 波 HKD054 波
1994 － 1 － 17 1999 － 9 － 21 2003 － 9 － 25
图 4 标准层平面图 Fig． 4 Plan view of standard floor
结构在纵、横两个方向上主要采用了钢筋混 凝土框架结构体系作为抗侧力单元，框架结构设 计为延性框架，只在地下室西侧采用 304． 8 mm 的钢筋混凝土剪力墙结构。典型框架横向柱距约 为 5． 8 m，纵向柱距为 4 m，并且在每个方向上都 由梁相互连接。楼面系统由两种钢筋混凝土平板 构成，其中，客房间的楼板为 114 mm 厚，过道为 152 mm 厚。而 一、二 层 的 楼 面 则 变 为 127 mm