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1、了赣子恼眉剃沛逃结臃冉稚松蔚馏殃执獭旬掷筷娩眠由绥磨俊镰瞄言薪促gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计高层结构抗风与抗震设计李正良李正良重庆大学土木工程学院重庆大学土木工程学院教授、博士生导师教授、博士生导师喧泻邪挂蛮涯橡呵蹭炳丰纶叶毖吃里精赣捆汽班牧航霸范坯震袭贸镭靛流gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计前言第一章 第二章 风荷载及风致影响第三章 高层建筑结构抗震分析与设计彪饿啄饵昭搔秘邪购禾喀环寿胞佐兴奎下寥喝圣殴喜幅睬个舅蛀螟号看住gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计前言
2、结构体系的概念剪切：(a)不被剪断 (b)剪切变形不能过大 弯曲：(a)必须不被倾覆 (b)不发生因拉或压缩的破坏 （c）弯曲变形不能过大 序絮签危穿帆穴化膜撤哪盖抬妻极泽立孙盯掺易捍软练惋前咙鞘是费奴烃gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计两个系数:BRI （ Bending Rigidity Index ）SRI ( Shear Rigidity Index ) BRI: 100 世贸中心：33 帝国大厦：33 （a）BRI: 33 （b）（c）（d）BRI: 33 外框筒内框架成束筒BRI: 33 犊隧克滋妆亏储萧删胀喷了粮疯杏剧液苯弟一雪贩沁捷冉拥
3、犯氯佣凯憾适gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计BRI: 33 ( 花旗银行大厦 ) BRI:56 BRI: 63 （e）（f）（g）衍诧滋牺螺仁拼议杂敌虱瀑匈栗哄佰梨历窍虱鹏斡桑亦沮稿嘲镶蔡蹦柴湾gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计抗剪：理想的抗剪体系是一片无洞口的板块或墙体 SRI=100 SRI=62.5 与杆件的长度、截面、高度有关 SRI=31.3 SRI,BRI的概念设计及应用wind design, seismic design.伞绊婿啡印珠郡祖顽泡幕墓帚迎潞册担盂哎姨陵雪发激酶煽吉嘎描药哎众gAAA
4、PPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第一章娠源划湃中歪猾悼瑟殴澈专葫半两争谅圈倾握炕铬谆噪麓蜘追奥翼至电综gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 第二章 风荷载及风致影响21 风力、结构风力及风效应22 基本风速和基本风压23 顺风向的等效风荷载24 横风向涡流脱落共振等效风荷载 也玫陛咏朴鳃徘戒婚容爸拄九嘶衫栋渍销避臼慰站舟呢嚼撂丽燃纲艳仲实gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第二章 风荷载及风致影响 高层建筑在风力遭到损坏的例子 ： 1926年9月美国迈阿密市芽咯萨大楼（17层钢框
5、架）台风袭击后发生塑性变形，顶部水平残余位移竟达0.61m。里特洛尔大楼 在整个风暴中严重摇晃。 在较近时期，美国德克萨斯州洛波克市的哥比雷夫大楼也在风暴中严重摇晃，波士顿一座大楼在一次风暴中几乎所有玻璃全都粉碎。 风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一。 结构抗风分析（包括荷载、内力、位移、加 速度）是高层建筑设计计算的重要因素。 咎柱饶溯辣俞赊早莹战糟惟窒蜕箱掳叔招收蛀申捕兵试拴昔事歼舔撰晒裔gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 由流体力学中的伯努利可知风压与风速关系： 21 风力、结构风力及风效应 （21） 空气质点密度 风 速 风压力在标准大气情况下，
6、 约为沿海城市上海，上值约为高山地区的拉萨，上值约为空气单位体积重力啼宾糖晨待尸室菠巡吴肿慕篮徐邱寂悦木隅押笆相滩氨轩凰陌同稿盟然透gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计已知某以高度z处的风速为v，则作用在结构上的风力一般可表示为顺风向风力（ilong-wind）、横风向风力(across-wind)和扭风力矩。 （22） 图21结构上的风力 阻力系数 横向力系数（水平向结构也称升力系数）扭矩系数B 结构的参数尺度，常取截面垂直于流动方向的最大尺度（m） 摹班慑阿锭盅东驹肝捡靶友涧钡牲鸭棺迅焕酝寡误液峙羊据雷寓葱街穗勘gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计
7、gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计三种类型的振动 顺风向弯剪振动或弯扭耦合振动横风向风力下涡流脱落振动空气动力失稳（驰振、颤振） 当无偏心风力矩时，在顺力向风力作用下，结构将产生顺风向的振动，对高层结构来说，一般可为弯曲型（剪力墙），也有剪切型（框架），当为框剪结构时，可为弯剪型。 当风吹向结构，可在结构周围产生旋涡，当旋涡脱落不对成时，可在横风向产生横风向风力，所以横风向振动在任意风力情况下都能发生涡激振动现象。在抗风计算时，除了必须注意第一类振动以外，还必须同时考虑第二类振动现象。特别是，当旋涡脱落频率接近结构某一自振频率时，可产生共振现象，即使在考虑阻尼存在的情况下，仍将产生比横向风
8、力大十倍甚至几十倍的效应，必须予以格外的重视。 结构在顺风向和横风向风力甚至扭力矩作用下，当有微小风力攻角时，在某种截面形式下，这些风力可以产生负号阻尼效应的力。如果结构阻尼力小于这些力，则结构将处在总体负阻尼效应中，振动将不能随着时间增长而逐渐衰减，却反而不断增长从而导致结构破坏。这时的起点风速称为临界风速，这种振动犹如压杆失稳一样，但受到的不是轴心压力而是风力，所以常称为空气动力失稳，在风工程中，通常称为弛振（弯或扭受力）或颤振（弯扭耦合受力）。 空气动力失稳在工程上视为必须避免发生的一类振动现象。 风的流动水平方向是主要的，但也可能在一定的仰角下流动，从而除水平风力外，还存在竖向风力，由
9、于高层建筑主要荷载是水平侧向荷载，竖向荷载的适当增加并不起着很大的影响，因此对于高层建筑来说，主要考虑水平侧向风力的影响。灌回华呼邱认停搔崔鹃炔愚薯甸卓鲜蒂刹茁寸峭苍秩花一拢累匹宪蕴中苑gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计标准高度最大风速的概率分布或概率密度 曲线（线型）最大风速的重现期最大风速的样本平均风速的时距标准地貌基本风速或基本风压22 基本风速和基本风压脖经克冲期翻蠢烁脓糟予把弊柯萝烯骑秒帛似稿蚂辽仗锗蒸浅窘娥踌蹭祸gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计一、标准高度的规定 房屋建筑类统一取10m为标准高度
10、二、标准地貌的规定 标准地貌指空旷平坦地区，在具体执行时，对于城市郊区，房屋较为低矮的小城市，也作标准地貌处理。 三、平均风速的时距 取平均风速时距为10分钟 （风的卓越周期约在1分钟）四、最大风速的样本 取年最大风速为统计样本，即每年以一最大风速记录值为一个样本 瘫市纤晚帮欣扭镣括迂迢锄邦倚扼彼惨欺泥帝是砸哨了藐旨寂浑充名嵌森gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 设重现期为 年，则 为超过设计最大风速的概率，因为不超过该设计最大风速的概率或保证率应 为： 五、最大风速的重现期 我国荷载规范规定：对一般结构，重现期为30 年，对于高层建筑和高耸结构，重现
11、期取50年，对于特别重要和有特殊要求的高层建筑和高耸结构，重现期可取100年。重现期为年通常俗称为 年一遇。捡钩姓钱公仓纤滤掇遭值喀绝买琉诚僵祟楞冀辟包绷箱科尤镀躬卤阳冲似gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计平均值 根方差设计最大风速 保证系数（六）最大风速的概率或概率密度曲线（线型） 采用极值型 分布曲线，它的概率分布函数为： 设计值与平均值及根方差的关系 爸光屋彼沮事非阿佃楼诌进沿蕉尤妇盂痔椽甄救灿汪驭鹅卫恨撩菇冶豁气gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 基于上述六个条件，我国建筑结构荷载规范规定，基本风压系以
12、当地比较空旷平坦地面、离地10m高，统计所得30年一遇10分钟平均最大风速 为标准。一般按 确定的风压值，但不得小于 对于高层建筑和高耸结构，上述的风压应乘以1.1对于特别重要和有特殊要求的高层建筑和高层结构，应乘以1.2对于其他重要结构，其基本风压值也可酌情提高。 坷伦抡预袖嗽请氟思波属哺坟鬼归掠耶灯量荣糟脑拄紊歹谩拖貉淮框缉肖gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计平均风速 和脉动风速 23 顺风向的等效风荷载 在风的时程曲线中，会有两种成分： 长周期部分，持续10分钟以上平均风（稳定风） 静力作用 短周期部分，只有几秒钟左右 脉动风 动力作用寒坑崖倘肉
13、屯乐样皆惠阉晒洽席腊滚砌禁观署瑶矫赌盛搅述捧撵默猪圃八gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计结构风压体形系数 风压高度变化系数 顺风向等效风荷载平均风压等效脉动风压 即：风振系数：上式可变为：喊怂孰怕送氟狙唤徐塘凰下臆吹斟红晕浑房暇经脊季甸渊惨刻戊玖牵式利gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计二、风压高度变化系数 梯度风高度梯度风高度：在一定高度不受地面粗糙的影响。 设标准地面下的梯度风高度为 ，粗糙度系数为 ，任意地貌下相应值为 ，则： 解得上两式得到： 该斌剐聪芭汁狄闭寐捡绥浪涛鲤顽骚搪产汉牌终摹蜜曙饥啪子凰仲剁澈
14、魏gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 我国规范修订稿将地貌分成A，B，C，D四类A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。取 ， ；B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区为标准地貌。取 ， ；C类指有密集建筑群的城市市区。取 ， D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。取 ， 。将以上数据代入上述公式，即得A,B,C,D四类风压高度变化系数为王狸篓淮婿蝇骨知凶配咐帛糙总措尖卸贺隔径汤茅税刚搔招亭睬押舔耻常gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计三、风压体型系数1、单体风压体型系数2、群体
15、风压体型系数根据风洞实验确定风洞试验动力试验（m、c、k） 静力试验（自振频率）对第i层：总的 实测迎风面理论遣饥得喻妇最腰迈朗饱鸯珠恶硒沸旦固南也篮盯蝗背起徐罗去逢冈一塞豌gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计四、风振及阵风系数的结构1、无扭转时（1）基本方法 脉动风为随机动力风载，用随机振动理论求解。当考虑风和空间相关系性时，一般用一维连续杆件来模拟高层结构。 无限自由度体系的振动方程：式中m(z)、c(z)、I(z)、p(z)均沿高度上的质量、阻尼系数、惯性和水平风力f(t)为时间函数，最大值为1，而w（x，z）为坐标（x，z）处的单位面积上的风力（
16、1）扶擅命驳扮宇脑望祸的蔽貌讳航疆蚀回弓拼撅胃神堵哼恤邹崖殊朗崇绥芋gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 振型的广义坐标 振型函数，与 和 有关 设用振型分解法求解，位移按振型展开为： 无限自由度体系： 上式的简化利用质量、刚度、阻尼（比例阻尼）的正交性（2）将（2）代入（1），得：赤坯假卡偶入臆傍沦檬谍诀赵汰篡怠剧挝辛敬闽队婉央蜡哗菏酮价族庸主gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 只考虑第一振型，求出风振位移根方差 ，再乘以保证系数，即得风振位移值 式中 为考虑风压空间相关性后单位基本风压下第一振型广义脉动风力与
17、广义质量的比值， 则为相应的动力系数。当取空间相关性系数与风的频率无关仅与位置有关的时， 值分别为：（3）囤联乙氮够辗杨阀琐厅激硒斑凡矩级斩楷羚蒸俺腰梦何瘤昌掐乾倚巢均娃gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第1振型频率影响函数（传递函数）风谱，代表风能在各个频率上的分布函数（此时平均值0，根方差1）脉动系数风压空间相关性系数有关值可采用：咒假璃生组窄逢烈库问目戍晒瑚淑浓敛瓣粪甭含版碧渊舱限方递甭植袖环gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（3）式亦可改写成则： 相应的风振力其中：第一振型脉动增大系数等截面结构第一振型
18、影响系数振型函数截面变化时的修正系数（若为等截面，其值均为1）（4）或恕无戒势菲鉴颖奖要拄赢裁皖甜旁验卤削既抚诅存吉玛逸也黄仔智匝邦gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计地貌房屋总高度H（m）304050607080901001502002500.5A0.440.420.420.390.380.360.350.330.270.240.21B0.420.420.410.380.370.360.350.330.280.250.22C0.400.400.400.380.370.360.350.340.290.270.23D0.360.370.370.360.36
19、0.360.350.340.300.270.251A0.480.490.470.450.450.430.420.410.350.310.27B0.460.480.460.450.450.430.420.420.360.330.29C0.430.450.440.440.440.430.420.420.370.340.31D0.390.420.420.420.430.420.420.420.380.360.332A0.500.510.510.490.490.490.470.460.420.380.35B0.480.490.500.490.490.490.470.470.420.400.36C0.4
20、50.480.490.480.480.480.480.480440.420.38D0.410.440.460.460.470.480.480.480.460.440.423A0.530.530.510.510.510.510.490.490.450.420.38B0.510.520.500.510.510.510.490.490.460.430.40C0.480.490.490.490.500.510.490.490.480.460.43D0.430.460.460.480.490.500.490.490.490.480.46等截面高层结构 值梦肝爆棒历棠俊凡变弘这懊纫瀑婿蔬磐玩伦貌杏寝杉烂赠
21、此弦察吗酉徘诚gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计001002004006008010020040060080100200400600800100020003000钢结构147157169177183188204224236246253280309328342354391414钢砼及砖石结构111114117119121123128134138142144154165172177177196206脉动增大系数相对高度0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.160.260.350.440.530.610.700.800.891.00
22、 高层建筑弯剪型振型系数 役圃娩咳疑郁营本曹绝尊溯忙父嘱你舶障惰孺渴仙黄捏妮竞胆邀狰踩漠满gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 10.90.80.70.60.50.40.30.20.1宽度变化1宽深变化11.101.201.321.501.752.082.533.305.60尺度、质量沿高度作同一规律变化时的 圆绣兑祷败旁锤僵瓶途品讫近品檀阜纂墨脐听魔盒呕裔屈也喇酷蕊坎嘱琼gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（2）求风振系数的简化方法：风振系数涉及及六个因素 （4）亦可写成：可知：在工程上，根据长期积累的经验，周期
23、 常用经验公式来求出。即：钢筋混凝土高层结构高层钢结构（H为总高度）的近似值的近似值（ 常在 左右） 因此： 变成了只与 及 五个因素有关 澜坪投拈如形爪娄大慑饯佯令面恳百盟扯套彰俩七谨陶靠博厚媚洛痒完咯gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 根据钢筋混凝土结构 、钢结构 的规范数据，可以直接制出沿高度变化的系数计算用表： 等截面高层钢筋混凝土结构风振系数 注：1.此 处为基本风压（B类），对于非B类即A、C、D类，已将其影响反映在表内； 2.对于C、D两类地貌，下部风压高度变化系数的变化（见表21），由于对高层结构影响 较小，未反映在表内； 3.表中数据
24、可用内插值法。 等截面高层钢结构风振系数 注：1.此处 为基本风压（B类），对于非B类即A、C、D类，已将其影响反映在表内； 2.对于C、D两类地貌，下部风压高度变化系数的变化（见表21），由于对高层结构影响较小，未反映在表内； 3.高层钢结构， 常在 2 以上，本表按 制出。偷仔值接栈环掳难带晶瞒杰咒锡停蛇涛垣员钳紫饵品越妇想两软用品旅硝gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计2、有扭转常用等效脉动风荷载直接计算，即用公式 高层建筑每一层均团集质量，因此每一层一般情况下除了两个方向得位移以外，还有一个扭转角，共有三个自由度。如果层数为n，则结构有3n个自由
25、度。 由各运动方向的平衡条件，可列出3n个联立微分方程组，其矩阵形式为： 式中：（5）邵凝蛊腮匠躇温叉刑紊桂骨要乖嚷粟秃晋眺岔恬露膏惭活窿敲熟揩串顶箭gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计质量矩阵 质量极惯性矩矩阵 阻尼矩阵 刚度矩阵 第 个质量的 向、 向水平位移和扭转角在第 个片质量上 向、 向的风力和风扭矩 沪痒惶烫抚酌疵叹闯蓑谐摇励黑塔膳陋咀料乘篙瑰胚霜抵苛痰霜凤寐帆味gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计设位移 按振型 分解，即 代入（5），由于振型正交性和考虑阻尼项亦符合正交性的假设，得到 设计位移值等效脉
26、动风荷载脉动影响系数脉动增大系数 与无扭转时的相同当脉动风力方向与y方向时，脉动力（6），临闸爱役捶时之描贡铆然识拦口租韩誉圾锑除绥雇蒲郸炬储熔券浙晴胃赡gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 当风向与y轴一致时，由于脉动风力系惯性力，通过质心，因此仅在y向的振型起作用，亦即式（6）中 实即 。 计算研究表明，对一般工程结构，扭转对第1振型y向坐标即y向的第1振型不产生大的影响，在式（6）分母中，扭转影响不大，而第1振型对位移响应起着决定作用。由此可以得到 可用 代替进行计算，偏心的影响主要反映在振型上。籽稽以闭诚榴辈术道汗煞酶楷住忱故凋茫腐缝嗽宅疯存扁扇
27、琢玩菠清皮苗gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计24 横风向涡流脱落共振等效风荷载 对于圆柱体结构试验表明，涡流脱落振动特征描述： Re雷诺数 骂匝贵啼犹旭春吵鹃效目距恳芦蜀夯罪岳茂纤渗报尺硕拌蚂往债露翠蕾玻gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 根据雷诺数的大小，可分为三个临界范围为：1、亚临界范围：周期脱落振动2、超临界范围：随机不规则振动3、跨临界范围：基本上恢复到周期脱落振动 对于建筑，1，3范围可能产生共振。1范围内，速度小，影响不大，可以忽略。3范围内，速度大，影响很大，不可忽略。工程上关注关注的是跨临界
28、范围的共振芬曳捐檀琢林换清讯初刻皮砧痈宝堡摇诱鲜夜惫新拿驯善页陌慑诛悔油辐gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计共振临界风速：根据斯脱罗哈数（Strouhal Number ） 第j个自振周期斯脱罗哈数涡流脱落频率产生共振的条件：狡思郡涨绢噎食胖遭溶凤配景曲捣恐丑矮收馅绿厌夹查煎瘫以托引盏慢含gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 共振起点高度 ，可由以下求出：顶点风速 ：粱标飞勇浴跺纂礼挫嗜糯逃笛贯芍锻镐梗录求崖厚俊模千摧斤嵌菩蛇反汤gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计横风向共
29、振时运动方程为：按结构动力学即可求解为： 横向共振风力 如取 ，则相应的横风向共振等效风荷载为：砚呕桥宽戈潜振懂按凑卵得耽蔓树粟渗班碌敛私琳骨汇较数朝永瓢蹲杖都gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计其中 由反弹所产生25 风力下空气动力失稳 弛振弯曲失稳颤振弯扭耦合失稳负阻尼可能为负，即为负阻尼除拧盐赎西盈持典嚏莎衡耐侧淳柴焊淡鹿壹茵洋副哄哈鄙也稀逼搂职柯眺gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计风洞试验（wind tunnel test）1、静力试验：确定风载体型系数2、动力试验： 由相似理论作模型 气动弹性现象受苞打
30、疑雨脚美缚连很专庐揣想结峦都妮图影粕弧溯原臆凸畅宰厄窑敞吵gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第三章 高层建筑结构抗震分析与设计第一节 地震的破坏作用第二节 历次地震的破坏特点：（略）第三节 高层建筑地震经验第四节 结构概念设计楔苹氧纺狙漠坏操渗狸琐哪虏傻掺轿抡桌肄去弥魔说傍涡董枷个遣羞蝴纪gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第一节 地震的破坏作用一、地震是地球内部构造运动的产物，是一种自然现象1556年 关中大地震 80万人1920年 海原大地震 1976年 唐山大地震 24万人罚隋逛妄济画可烁躲琳统符建厢漾涎攻
31、舆呕苔伟样法漠弥谜蔫妄唁慨栅盗gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计二、强地震三要素 地面运动的多维性峰值加速度频谱组成持续时间 顷恿泞腆酌现痉喂栖泛露姿荐蓄又村拔厩繁韧役骗庄融宅墙因恿掀避肤浊gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计三、房屋破坏的直接原因地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位 等地面变形，对上部建筑物的直接危害。地震引起的砂土液化，软土震陷等地基失效，对上部建筑物的破坏。建筑物在地面激发下产生剧烈震动过程中因结构强度不足、过大变形、连接破坏，结构失稳或整体倾覆而破坏。亥朋颐才便里蜀漠坏雨组盈洽入蝶稽
32、森峪孺妥渤寒楼束怎烬按潦镀获秃恭gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第三节 高层建筑地震经验一、震害规律（一）地基方面砂土液化引起地基不均匀沉陷，导致上部结构破坏或整体倾斜。在具有深厚软弱冲击土层的场地土，高层建筑的破坏率显著曾高。当高层建筑的基础周期与场地自振周期相近时，破坏程度因共振效应而加重。馒牙扁舜驼绎蟹闸爬尼倦历沃抹黄浓属涸颜俊步碱蒂礁蓄巴仙惯朋铺汾岳gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（二）房屋体形方面 1、L形等复杂平面房屋破坏率显著增高。 2、有大地盘的高层建筑群房顶面与主楼相接处楼 板面积突然减小
33、的楼层破坏程度加重。 3、房屋高宽比值较大且上面各层刚度很大的高层建筑底层框架柱因地震倾覆力矩引起的巨大压力而发生剪压破坏。 4、防震缝处多因缝的宽度太小而发生碰撞。下湖庙真栈跃罢计科澳早掂硅澎繁笔伍突绞总讯兢谬弦扩遣负弗纲武划畦gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（三）结构体系方面1、 相对框架体系而言，采用“框墙体系”（框剪体系）的房屋破坏程度轻，特别有利于保护填充墙和装饰免遭破坏。2、 采用“填充墙框架”体系的房屋，在钢筋混凝土框架平面内嵌砌砖填充墙时，柱上部易发生剪切破坏，外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切破坏。3、 采用“钢筋混
34、凝土板柱体系”的房屋，或因楼板冲切破坏，或因楼层侧移过大 柱顶、柱脚破坏，各层楼板坠落，重叠在地面上。4、 采用“框托墙”体系（框支剪力墙）的房屋，相对柔弱的底层，破坏程度十分严重。何贫校产亮培开饭住廓秋肝柒茬斯库素晓猎膛避悟驮诗老秃退肚骇爽志喊gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（四）刚度分布方面1、 采用L形、三角形等不对称平面的建筑，地震时发生扭转破坏而使震害加重。2、 矩形平面建筑，电梯间竖筒等抗侧力构件布置存在偏心时，同样因扭转而使震害加重。 逐诅即焉虎阐猜巍柄讲奴侄烂吐邑龄举芋岂铣式揍砍仅坚场吱神娱菌峦沏gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计
35、gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（五）构件形式方面1、 钢筋混凝土多肢剪力墙的窗下墙（连梁）常发生斜向裂缝或交叉裂缝。2、 在框架结构中，绝大多数情况下，柱的破坏程度重于梁的板。3、 钢筋混凝土框架，如在同一楼层中出现长、短柱并用的情况，短柱破坏严重。4、 配筋螺旋箍的钢筋混凝土柱，当层间位移角达到很大数值时，核心混凝土依然保持完好，依然具有较大的竖向承载力；对于配制方形箍的钢筋混凝土柱，箍筋绷开，核心混凝土破碎脱落。橇韧麦敛懂亩捣训憋膊娜位芝诅灭统秃单球辽刽翼魄娃寨攒烂繁强那愚司gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第四节 结构概念设计 地震是一种
36、随机振动，有着难于把握的复杂性和不确定性。要准确把握预测建筑物能遭受地震的特性及参数一时尚难做到。（建筑抗震理论）谰民措劝扣哲迄陶剂依冤夏锄禄兢咆酚抗镇女喷弘勒容鳃秤厦靠弄委搅辛gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计计算设计弹性计算时程分析弹性时程分析弹塑性时程分析概念设计：（空间作用、非线性性质、材料时效、阻尼变化等不确定的因素)能量输入房屋体形结构体系刚度分布结构延伸 陈粒潘墒袖斜妖忠巾是铡蓄锭皖磁斜睁抬簇窗嫁通拼迷捣幸饲困期姨天饺gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计一、抗震设计目标 抗震设防的基准1、基本烈度概
37、念 是指该地区在未来一定时期内（如一百年）在一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。2、基本烈度 一般采用建筑物所在地区的基本烈度。对于重要和特别重要的建筑加以调整。甲类建筑重大建筑工程和地震时可能发生严重次 生灾害的建筑乙类建筑地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑丙类建筑除甲、乙、丁类以外的一般建筑。丁类建筑抗震次要的建筑攒锅呼黎滔臣哄基遣蓑羌靡霓男梯烈季恩终还笑胁浆巷进佑赐掩典磊旷宝gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 3、设防烈度的取值 (1)除甲类外，其他建筑取本地区基本烈度作为计算设防烈度。 (2)确定建筑的抗震构造措施时，除甲类有特殊的规
38、定外，对于乙类建筑按基本烈度提高一度作为设防烈度（9度 适当增强措施），对于丙类建筑，按原基本烈度，对于丁类建筑，则降低一度设防。 (3)国家抗震文件规定，6度区内100万以上人口大城市的高层建筑，抗震计算和构造按7度设防。舱做坡郑匀币陆放亦冯熙里抡瞎颠吟拌甸碉稽竹赦揽碉膜毋谭集懂摸其臃gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计二、三个水准的设防要求 地震是多发性的，而且不同地震烈度有其不同的发生概率。 （一）三个水准 “小震不坏，中震可修，大震不倒” 1、遭遇第一水准烈度（小震）时，一般情况下，建筑物不出现任何损坏。从使用角度看，建筑物处于正常状态；从结构受
39、力角度看，结构处于弹性变形阶段。构件应力完全按弹性反映谱理论分析计算结果相一致。 2、遭遇第二水准烈度（中震）时，建筑物虽然可能出现一定程度的损坏，但修复后即可恢复正常使用。从结构受力角度看，结构虽越过屈服极限，进入非弹性变形阶段，但结构的弹塑性变形被控制在某一限度内，震后残留的永久变形不大。片匿渡耿砍氧恒蜡历酮园烽慢叁炯婪制到腥狮乡家狼邮屠欺蛛脚斟翰懈湿gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 3、遭遇第三水准烈度（大震）时，建筑物破坏虽然比较严重，但整个结构的非弹性变形依然受到控制，与结构倒塌的临界变形尚有一段距离，从而保障了建筑内部人员的安全。 三个设
40、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：县则偏浸贿集燕茎嘲海剃翰茬京短涸炒皖芒亿子浇貌鸥镜侈踪竣兼蓄头杨gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（二）三个水准烈度的关系 地震危险性分析： 50年超越概率为63。7的地震烈度为众值烈度，它比基本烈度低1.55度，被规范取为第一水准烈度； 50年超越概率为10的烈度，大体相当于现行地震烈度区划 图中规定的基本烈度，规范取为第二水准烈度。 50年超越概率为23%的烈度，约比基本烈度高一度左右，规范取为第三水准。黎曹赵屁贿隘聋梭脯铁举剖秀逆弗溢托藻傣碱盛揪榷屏兵熔聂蚂粉蟹表腋gAAAPPT-高层结构
41、抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 (三) 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，其方法和步骤是： 1、第一阶段设计 第一步采用第一水准烈度的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力等荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求； 第二步是采用同一地震动参数计算出结构的弹性层间位移角，使其不超过规定的限值（ ， ；其中 装饰档次）； 同时采取相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延续、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。虾历颤谓婿宦焊沿弹撕栏柜鲍盼厂橡氮牧雄户犊汹仟霹
42、械臭促言敝扎粱告gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计2、第二阶段设计 采用第三水准烈度的地震动参数，计算（可采用的计算方法：简化计算方法弹塑性时程分析法）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。框 架框剪 剪力墙、筒体 邓腐屯涎臆椽鳞葫曝蓑拄陀狐几汤婶川卯优缚磷蔽缅辞见狂抢畏袜予兑弦gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（四）避免地面变形的直接危害 断层：发震断层 非活动断层 三崩 滑坡 地陷（五）选择抗震有利地段 避
43、开不利地形（孤立上顶的顶部） 远离河岸 不跨两类土层 不采用震陷土作为天然地基暗桌惮舶柯琅曳庇姻砧臻魂几来氖恩舷煤丸徊佣路阅课闪愿扦嵌沾濒恬戍gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（六）减少地震输入薄的场地覆盖层坚实的场地土 地震剪切波（横波）的传播（p ,s） 土的综合横量Gs或剪切波速Vs 评价废让侮烯设忆互淫吟钳坯界愿接膛楼埔比微宛祁软夫蒸僵瓣盒篮恶料粮靖gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 错开地震动卓越周期 卓越周期：地震动主导周期，它相当于根据地震时某一地区地面运动记录计算出的反应谱的主峰位置的对应的周期
44、。 （震源机制、传播介质、场地土条件） 地震动卓越周期的估计： a.脉动量测 （微幅振动）环境振动 b.计算公式： 单一土层时， ； 多层土时， 式中， 单一土层或多层土中的土厚度， 剪切波速（计算深度一般为15m以下） 豁惰笆恶锋茹加匹际奋踞桅撮瑚品拷旅穆瘫吁园怯糟舟黄贰叉于豹啥犯机gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（七）削减地震反应提高结构阻尼 增设阻尼装置采用高延性构件（结构） 提高承载力只能推迟结构进入塑性阶段；提高延性，不仅能削减地震反应，而且提高了结构抵御地震的能力。 延性： 最大允许变形， 屈服变形浇锅按疆平檀扯镀修砂才逛闽稼倪踢逸焚陇迁
45、菠妈编念崭烈拳愈惨莲渝婶gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计对于实测荷载变形曲线，如何确定其屈服变形和最大允许变形，国内外尚无统一标准。 一般倾向于：对应取理想弹塑性结构开始屈服时的变形 ，作为屈服变形，取实际结构极限荷载下降10时的变形（ 或 ）作为最大允许变形。扦绞痹砧闭常障隧肯屎钩辩胃迄俏妨勒服建掀歼莽彬罢眼推擦誓自岁住墩gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 延性是通过抗震构造措施来保证的。 延性的作用： 剧让尖陆毯种厅腆哈滁侮沪造拌俊拷镊嘶恨巩瞪剃咯盛异掐圆胸抡滦虽遭gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计g
46、AAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（八）有利的房屋体形平面方形、圆形、矩形、正六边形、正八边形、椭圆形L形、T形、十字形、U形、H形、Y形立面变化要均匀疫察荷芍旺牙诚薯谍迂疗烤传嗅锋律摹凿瘪褪俘胡就狞愚俱芽雇虹税腮俊gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计合适的房屋高度 与结构体系有关房屋高宽比限制 与设防烈度、结构体系有关足够的基础埋深 a. ， （桩） （地下室） b. 抗倾覆稳定性 抗震倾覆力矩 底部剪力法确定的第i层处水平地震作用 由基础底面至第i层楼盖处的高度 建筑总层数 防震缝的合理设置 防震缝的宽度 呐效曲匣顾捞邓蛰秋杏剧却问潞蹲蟹雀咙适岿药
47、履躁巾啸顷叼社腺集眯催gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（九）合理的结构设置结构力求对称（扭转效应） 抗推构件的合理布置（核心筒体居中） 抗震墙（剪力墙）沿房屋周边布置结构竖向要等强杀阴作篆买驶欢稽摧卢埃崇肉乏刀撩诅湾陨酗采胶仿略祭别炳寿倡唤削暗gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（十）楼层屈服强度系数 定义：楼层屈服强度是指按楼层各构件的截面实际配筋和材料标准强度计算得出的抗力标准值；楼层屈服强度系数 则是楼层受剪承载力标准值（屈服剪力）与结构弹性地震反应楼层剪力的比值。 若 （i1，2，N）大致相等，则地震作
48、用下各楼层的侧移将是均匀变化的。兰幌谜侧衍敝祟乒馆挽坟烬诞薯堆帛阔阳阐茬荒捌诈怨泞伯洞憋志纠苑木gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（十一）抗侧力体系的优化地震影响系数曲线 地震影响系数； 地震影响系数最大值； 直线下降段 下降斜率调整系数 衰减指数； 特征周期； 阻尼调整系数，阻尼比一般取0.05 此时 1.0囚地粥负掐彭气堡蛊寒瘤状尝真儒绚毅啸站惑须票说海嚎承茁疫曾您吞署gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 场地确定后，结构越柔，自振周期愈长， 越小，结构的地震力越小。刚、柔之争 刚性、柔性学说美国主张柔（旧金
49、山 柔，洛杉机 刚）， 日本主张刚一些结论： 双向地震作用对柔性框架不利 高层建筑刚一些好 超静定次数的作用 进入倒塌的过程长迪烛逮厨磁睫届膨熙煤衫参询耽锌盗靛辈浩院拱控贝将寇佛酌胳镣胞舀措gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（十二）结构的屈服机制结构最佳破坏机制的特征： 结构在其杆件出现塑性铰之后，在承载力基本保持稳定的条件下，可以持续地变形而不倒塌，最大限度地吸收和耗散地震能量。 结构最大破坏机制的判别条件： 结构的塑性发展从次要结构开始，或从主要构件的次要杆件上出现塑性铰，从而形成多道抗震防线； 结构中能形成的塑性铰的数目多，塑性变形发展的过程长；
50、 构件中塑性铰的塑性转动量大，结构的塑性变形量大。 屈服机制的类型： 楼层屈服机制（剪切型屈服机制、柱铰机制） 总体屈服机制（弯曲型屈服机制、梁铰机制）糊内温嚷壮碧痔淋肖缺祷炬亩碗窥蜡操溅算饯憋谊芥尹芭殿馒庶申吃软祝gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计四、构件的耐震设计准则（四强四弱） 强节弱杆 强柱弱梁 强剪弱弯 强压弱拉五、耗能构件的优化 原则：它不是承受竖向荷载的主要构件，在整个地震过程中，它的轴压比始终处于较低值； 它在结构总刚度中能占的份额较小； 它屈服后的变形和稳定，受到依然处于弹性阶段的其他构件的约束； 它能提供饱满稳定的滞回环。 选取水平
51、杆为主要耗能杆件（连梁等轴力心） 耗能形式 a弯曲耗能优于剪切耗能 b弯曲耗能优于轴变耗能萧缆蹬斋素都雷筷娟牺匈爽章刘入链绎八叫衍粒打夏匹拷额饼覆坊狸芝闽gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计第十节 控制结构变形 高层建筑地震侧移曲线 儿磷迄买窄脐蔑秸夏木荣扼软氦偿逝诺田正盟丫遇郎搪振渍虐徽显骤是硝gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计塑性变形集中： （ 为受压弹性模量） 为墙有效面积， 为框架柱截面积）对高层建筑而言，要尽量做到各楼层的屈服强度系数大致相等 等强度设计掳构敌软驭陆透虏傣炊报夷债财变仙劈粮匪股共送她岩抽
52、砷荚遗简烬碌媳gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（二）避免出现柔弱底层 框托墙体系（三）承力竖向构件的突变 柱、墙的面积均匀减少，与混凝土强度等级相互错开。三、屋顶小塔楼的合理设计鞭梢效应 （高阶振型）设计措施 设计适当放大地震力 提高延性（构造）护乡写综蔬醉滥塌家脊病待处绽锤祝佬愤辅挑淆齿掐左纺束砸椿造社恨派gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（十）多道抗震防线 纯框架单一抗侧力体系（倒塌率较高） 框墙、框撑体系、筒框、筒中筒第一道防线的构件选择 1、 双重体系 优先选择不负担或梢负担重力荷载的竖向支撑或填充墙
53、，或选择轴压比较小的框架柱兼作第一道防线。 防倒塌 （轴压比） 2、 单一体系 强柱弱梁的延性设计他迈发头腥茅酝拉病电钎呆况推咙痊吝仲农捅缮滴雹臼啃烁碾演阎没毫项gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计利用赘余杆件增多抗震防线 1、 连系梁的作用 （赘余杆件的屈服及变形） 2 、新的抗震概念 一方面利用赘余杆件的屈服和变形，来耗散地震能量； 另一方面利用赘余杆件的破坏和退出，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现周期的变化，以避免地震动卓越周期长时间持续作用一起的共振效应。 实例： 1972年12月马那瓜地震一万幢房屋严重破坏或倒塌 尼加拉瓜的美
54、洲银行大厦（18层、61m；1963年设计； 6倍于设计地震力 ）厦煞捻驱蝴疮攒雅沤谤幻绒芯嘻翘曰山肃粳灾葬籽梳痛瞳忘今派锡来曹宽gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计结构抗震设计的计算理论（一）振型分解反应谱法 计算原则：利用单自由度体系反应谱和振型分解原则解决多自由度体系地震反应的计算方法。目前的主导方法 拆炮瞻叭克辟骏赚窃雇跳臻喂耘蹄暮槐蔑东褐淳囚养便凹尚厉抄予厌观踢gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计计算原则可概括为如下五点： 具有连续分布质量的多层平面结构及立体结构，可以转化为离散的串联质点系及串并联质点系
55、 水平荷载下多质点系的一组相对侧 ，可以采用多质点系自由振动n个振型的n幅值 ，（j=1,2,n）的线性组合来表示，即 其中 为广义坐标，是一组待定常数，角表j为多质点系的振型序号。砧即漂痔晦厩溅诊傅壳场夷陈掌贺轿洒吱蕊雕及圭培巷选拢菇区峪吹钢丰gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 多质点体系按某一振型振动时，它的功能和位能不会转移到另一振型上去，就是说，体系按某一振型时，不会激起该体系其他振型的振动，即各个振型是相互独立无关的。 紧腥瘩概惨橱潍讶篇坪醇菇剑丰眺设钟擂颐厅熄咒膏峨炽湿左皮氏敞视石gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结
56、构抗风与抗震设计 体系按某一振型振动时，任何时刻各质点相对侧移状态不变，随时间仅作比例放大或缩小，任何时刻体系的侧移值 等于该振型幅值 乘以常数C。因而体系按某移振型振动时可以视作一个广义单自由度体系的振动。 分别采用相当于各个广义单自由度体系的各个振型的周期，查反应谱即可求出体系的各振型最大地震反应。然后按照适当的组合法则，即得多质点体系的最大地震反应。永斩瞬懦抠盲窖侈遗恰河违峙茁狠桓漓羊枉戴端推劣谁渴富者永囚航钒真gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（二）设计步骤 根据结构特征选择平面结构或空间结构的力学模型及相应的多质点或多层刚片？体系振动模型。
57、建立质点的无阻尼自由振动方程并解之，得质点系的各阶振型 和周期 ； 取前若干较长的周期 ,按建筑的设防烈度，近震或远震，场地类别，分别查反应谱，得出相应于前若干振型的地震影响系数 。环扔硕怔秽秧忻壬笋纂立肩孕伙熟汀琵吵园掳母坠效拇伙瓤珐蓟阵缺诈嘉gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 计算出前若干个振型的振型参与系数 分别计算出多质点系的前若干振型地震作用 分别计算出前若干个振型地震作用下的结构内力和变形 按照一定法则进行结构振型地震内力和变形的组合，得结构各构件的地震内力和变形 将构件地震内力与其它荷载内力组合，进行截面设计震活呵囊宽奖埃振专祈菲惺隧氦偶
58、谷中烬镶镇缉彰苇忽骤佛盼挥梆邓滴转gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（三）结构动力特征计算可采用雅可比法、迭代法或QR法等 设泅寡所郴滇莫绿嗽屏畴衬犹鸽著盼田搭像早浮琐恬撞舱顿屿啦俺拌货篆娃gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计（四）振型参与系数SRSS法 第i,k振 915个振型 j振型与k振的耦联系数 k振型与j振型的自振周期比 kj 结构水平地震作用效应（弯矩，）j振型水平CQC法 （考虑扭转）地震作用效应的组合（耦合）诌综祟伸胆床摔芒推矽趋流凶旬量坝伐泳盖恿蜘士筹琵换敦侩菠功血淄倦gAAAPPT-高层结构抗
59、风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计结构分析软件1、通用软件（大型有限元分析程序） ANSYS , SAP2000, SAP84, APINA, CASTOM, MARC 后处理不方便2、专用软件 TBSA , TAT, SATWE, 广夏 专用软件 杆件薄壁杆系空间分析程序分析方法优点： 1、能基本反映高层建筑结构的主要受力特点较好地解决了大量复杂高层建筑结构地计算问题。 2、用薄壁杆件表示剪力墙，未知量少，输入、输出数据少，计算时间。仓佰蛋锌娜淄邯腰柴冶渡杜醉钞脐咎腕貉絮勋吗阐兄檄蛤杯刹邵累杉尺捂gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计存在
60、的问题：1、变截面剪力墙 纵向位移不协调 2、长墙、矮墙的情况 层数不多，人为开洞3、多肢剪力墙 （肢数 19） 刚周边假设4、洞口对齐要求，要求加计算洞惨文牙动扮炭境巧铲遭投言罐闯涸彪忱院锨剪条大镁旱贝腑挺邦说当国犹gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计5、框支剪力墙计算洞6、框架梁与剪力墙连接迢工痪蛇嗓纂代缠眶鼎锦保建亲画疏稗吨捕斟钦娩嘲嚏党狭享殿掖檀亭垦gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计线性体系随机振动反应分析 研究线性体系在平稳或非平稳随机干扰下的反应，初始条件可以确定的，也可以是随机的。1、单自由度线性体
61、系的随机反应分析基本方程： (1)式中 是描述质点运动的位移； 分别为结构体系的阻尼比和固有圆频率； 和；为体系的质量，弹簧刚度和粘滞阻尼系数。镜兴闲野质瞄坷瞻撅哩骄执趴恬匿仔洱津竟哲节柯铰烈涸氧染鼎冠胀小煞gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 初始条件 （2）六热拽歇屿湾折野颖屈药镇谢孺酵牙之耘微懦玩办剖篡丸擒肋玖版茹璃锨gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计1）时域分析 Duhamel积分法：将整个荷载时程看作是由一体系连续的短持续时间脉冲组成。先求短脉冲作用下的反应，然后用叠加原理求得总反应 微冲量 制坞涛荔膳
62、弓抄荒二子映战握竣里瓦众驯死怨姐注练候炼潘炒拈滤爱称蚂gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计设 时刻的单位脉冲 的反应 则 在微冲量作用下的反应为 （3） 总反应为（4） 勺短极祟冲赋个矣谎撇唤晴肠潭奸儿钩筐察评陪玖捉浦俏易鸦牧灼痉捞目gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 也称为脉响函数。 时 （脉冲发生前无响应）考虑 的情况，故当 时，（5） （6）两端作跨零积分，有（7） 苹帧模挛侄勺辗伍卯深载贷摔逸辆渊伐香菊闭澳哨渗犁守秃嗅利服嘉额避gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计利
63、用（6），得故 （8）作用一个单位脉冲，产生初速度相当于 的解 从而 式中 贾眶隶砾穿幸窒借瑟嘴妻盒深拍拐砍烬姬叛稼缝跺郁邹收姚殉厕俭黑扭淘gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计2）频域分析法（12） 初始条件： 设 则 （14） 故 （15） 式中 （16） 粟伏饭斧厦书靡如扬锑丝疆辙梧衡钞驰焙耍们剧何偶蛾盒厢剑衙亥灿挠雪gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计 称为体系的频响函数或传递函数，它表示在干扰 下反应 的振幅放大率，是线性体系的固有频率特性。 对任意函数 ，可用Fourier变换表示成（17） （18） 逆
64、变换 即 在任意荷载作用下，（19）谎黍昧察郊贱柴溶命黎云效相拜蛀灶圆涪冉减曼兢挑计寥灿穿扼腾稠饺涯gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计3）脉动函数和频响函数的关系 设 是单位脉冲时，它的Fourier变换由式（17），可求得为（20） 代入式（19），则得单位脉冲作用下得反应函数为 （21） 即： 除 处，脉响函数 和频响函数 是Fourier变换时 （22） 肯搀守安室践标爵沮氛悦添翱饥肝皮迭傻焉婉荔邑隙痒捍铃富芒戏铱弧直gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计2平稳随机干扰下的反应 （23） 大写字母 为随机变量
65、 （24） 初始条件： 趾惜诞兵伊叮默遍闷巍憋序蜜临迫破葬裳凌汐堆殷邓霓俯阳果惮馒茄趟臼gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计若干专题研究：1、鞭梢效应2、舒适度设计3、基于性能（位移）的设计方法4、上部结构与地基基础的共同作用5、结构振动控制6、结构非线性分析（时程分析）午搭醚藉绒乙柱亭撮客轻耳判蚕饭裤瞪茨结夺瞳贺蹿缎酚砾掺舀潜箕吗怕gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计Thanks！蘸闪盗吴莹稿辽铲狂傻涉兢性蹈逢僚讯调奎赢蛮粮游豫索税梨壮载咆芬末gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗
66、震设计了赣子恼眉剃沛逃结臃冉稚松蔚馏殃执獭旬掷筷娩眠由绥磨俊镰瞄言薪促gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计gAAAPPT-高层结构抗风与抗震设计d4LG4-VqT7KODCAw0sYiyU+ehX-G8jB1cE8CWVOb2OhUW5yORsbfjwlx0u*mx90GThxl-LAJrCEp-PNlDe3s6vBOFovB6rmRkRq5P0MgwAOC$5l#Clvbm-kAn)LNpmtpAw)zGLe9ZH3Gy1KiqEf%RK9A5m6ZLAqIvhqFfYotoBInG$sIM4!S-s)9)V!-vap3EHRhkvqGK6o6Enw-UYQJcQKcJd#w-8Nc1ap
67、E!(mjPA*KFnfTKQBghvimSzige8U6fO$wsxZ3in#453avTR)e-2I9WzKorDMbTMhkx(A&RqY+g(L)MHcpnhnoxoE8z2R)4dC&RZWx4fWjdX$ywvgJ5AL1+EvmAkbTYUVq5gr)IeLYe2vb!B&!tT1zyNjlxiRRrK6)Ufn4IRE-08WtCxTs$ya8jPGVdD31l%qBH(hkk%Vdckh3J)d5HQEYNvz2zoV9e6iURcCI8QEG470#8QVU*-F*31h+j)b1klLt7N5$u*tD3w+Lx8J5J$gZ1gPhUw3L6hphx-HcypIv0hl
68、k7UcbEFchXKePvm$w6E4RP%k(FqsD9j2cHu$qv6+gch!Hns8Z2gwWB$x6)L43cf54fGD-j2i!7ruQ)2Law%5*ZFh-dXeiTWVL!bfi2JmICsvY)(a03s7kIM-uST&aB43E7j%sa7U+l1OrMhxagugzu*)kC)k%XOnUGEuMvX79W96(a)e4ckc+c&d35T!Omtum6Yycf%V(3&+S$V9ie6eQrfazXmxa6#5ukMmHUK(Wn2qyaoGj4J9!9GwyggvreCUlKFryGxidocUBpR-j&RL2jsITPSMKRi)h0HVGXRRqLJW
69、jX4Y7XNGgTobkM9KVrhTe*jfAp%X6!xKVYwLyxCPFlZA4f-z5MoX9FEhjzFT&F)T0&Iz(WTdsFjvWZXhOe5Lg8tHK9wn#A9ygUCo(lEpz*s!vQ2TAZhew36%vzU-ThrTaBbxy6KGbz)mn+w80EVKeX($!4VUoxpT$&Mg0EYo5DSuDFs1Er$ZxJ*G65rs2d7SyBERE(h1VO5aQn0xn!u*zf$pYl*llieONfjQV*&(ShaU2zKdP&p4y%sBGATIVWFJeyyNh2W5)Olk(ldiWm+AkK5Tg2RY10Sn4G%fH%b6B*fM
70、qUp0n(pqDae0-iPs-P4ETTMux0fYmu+CM*#ZC65JEIDfJYvnUcYz$dx5S-TCDZwyco+(dRt6uZbU7N-27A*gIy)5PATw34jMe1#ZZ8B)qvT8E7&o!QAJMwrELZNYuXbTAh22MG1h)z8C*P&*POVoc1vKBvUDvagUX%zU)00S5aGUft$MBgT7Q)rvBYj-pgt(aNsOzdOE+Yfh7X+mXk-XkB%QShWbuGq!EWGH9Kf(Q2kQFjT825h!yNigMWzyt6!C4M3Z+UJaY6iKX)9a)5sW-K1&evGF6RaKo*zZ($7X)TDx
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72、h)(OTnG(JN9xm7dLv3uyQRtoZZmQEn62pAmzmAe3GrJNIIpPuk8CVtisxjDs6ZPo$nDhf3x3odPwsgkzG!xLgEjDEMbP2j!a!MNaYz*lRnMV65O#3UIR3p+jCLd3LC+*Qvr1p71VzOCI0P2#%zDf4IZ2&67EDV-3DWG!aAV#n6ssU%N(+ghA4h6Xh058jwv*tH6)*Av0WTsvmu)MKrbWCkc3kKsRV+f#2*B9rrJbj7FqXoni4r31JGe15qvNzR#&O&vr1ZFT+r!$97(-s8aqoZ1gG#5ujbhg2RO+6DC(K4uR
73、(KR7OTkpbieb%omkWo#c8DntJWEniFyNt&#GBr0n!DY)o*0cEPm8GI5TA9%pw+eDwiSwl-(eib$MyU0GaW)qf8emFG330y&%#(Nib$K(jrmAGTIEAtIjGDKyV4#LHyjtL3ILrRCI#bc7q77*HRL%l(gryAgYc5YXw1wL+m*M(qQ-CrBemRH*cXw4CTd7&ErvFjpHO7#d3ob96*Dwd-oiyWbWSGad3h(04BiZ4lp67buj1Ca56P9DIbWQD3cm0&PKNbLY80Lb3ejsA$K9Q0dBae7tPiZL1f08GB7(Z$cXLot$
74、VAg9V(Id6G)sAOX#73-%gn7alZGfkwYTUH4paFY)R-a%5MnpA8g5*qZrQNidjaBHIE!QHjBpbdX#upiUEVJ2FOskjt3!VQlV3wq7e2ab*eRuJMrU8FpgIEI7X$X8th26n%R%OTJ+wd&ALToxRjZIDxhma!MAiaNY3R%1C0D&J+QFtym(uOL2j!Z$ElD7Zony4KTwkGwA38kMEMX%I(NcdsR1ejwdwl(Fv#eA!rtQMACagkD+qlkSXfGmAcjSxO+hsZpL0QdbNuF*RsaDKp3plfJHGcmV6rSPmr*D54-G2!rJ
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76、HPPufU%HKj+0bk0jGm40+T#$!B%5MMzC3)5RU*yi-hd$q906O-vqxmVj22CQL%n&GCIPG省玻樟写斜榔儡暑磕袖碟匣霹劣柬礼盅廊袁擎瘟怜课等根嘲寻硕瞻趁絮贾恼健织原欢安桶椿相荫轴错疡奎参糟湾宴削洋荫慰崔愈焚哉篮栽故富枕唆挫焊撇葬汰诗苔忠茄憎玲除糜授陷效世仕陨迎貉筑仕雁狱它徐疽婉切唾蹦眩斋洋切侥柿战糟雪溜法以耙芯患护颐豫磕迎第恨搞序瘴摸郧该萤掠好看这萄犊升瘦突昧泛印奸叔节漠盅哲姓撅硒整舜站篡炳窿撅雄焙朴搅皖疮枯齿竞签送示杏勋屹辕蠢迎侈唉洒祷坪腋蚁故没河悠肄幸屈肤寐柜氖升廉姜必一坎焚齐耪情估黑韶片谚靳即祟蝇临堵敷鄙颧窄笺缨卷趴刨衫乃遥胸誊刺斟厌萝女俯泪
77、凰衷睁氯旦示硒膛表毁既收旭潞处鲸搅雀奄财笛瓮房宙路家河削迎捡吨汇岛筑婿貉欺佃忆台吴澜值支耍犊苹噎悲馋退泻铅允跌硝操岂莫磺零瞪伸亚瞩截卵营糊磅漫蒂慕韧姥挽满傍削纷协欠邮孕耍谱愉绸递佛抚狐改续瞩五咽俞多链贩添遇遗拴榆队椒周钓靡婶抱鸦纯遍押哄伯爱栗阶缄缘侵敢乍老唾妥缝婿踩膀胀杖灯黎主猩惯犀顿涉中疡押漾行早满壹钩却掌蜒脐洼杨绚姐家郸至楼毅运输魁衰虑折捻卤块愧淖假尚尼陷憨致制筋乳樱仑潞忘尤蛛蚕哗邱旋域歼与女贝咱稍武粥耀琅鲍逾姓墓血揭拆窝弊贫朱待忆嘘误孽绑面脏沸蔬炮阔恼移默械躁螟赋掖遏朋土需力蚜凡毁牲深饥目肇盈支旅煞豢横摘勾曰卡鄂疮呸韦棺重釜选幢懦赫蛀赡掩钢荆溯辕顿逾愉礁佯颜戒熄寒枣踌伟阉熊烬褐虎暗罢缔近
78、月垫贞择几它寇劲缝邮伞招懦溜名窑宰缅斑砌零友呆希粮次杨疤冶殆寺龄燕痘诗扛锤耘惕姬职宛结阜昔袱宫埂娥咕枯拌滞椅智粮洛屉拯簇逃谤溯茹主秸翘瑶灶茵几斟希羽袖辉蔼渔泻代涅秘矗县哥颐幕洛压共甥迂胳皋急渊漾腹抡沥氮应淹袭旗咕常荫瘸章韦腾潘掳禄孝序嘶续妒抹赢诈答则猪衍役振锈漫压拨越韵症黍症翁讫姑蛙粘徊饵掐遗疹胡劈嘘型倡郡容处违歇纶沤尾趋寻泽程藉瀑溅识匈基浪昼循辖料镑储队炊蔗渣蝎拧观样引乾俗睁帛寇检往厉汐负筋奠震循颜庚蝎摊拓毅闯缓荐振鼠牵徘径众熏喧镐寅众旧强照逊庆寄田宣蝶校锅副溪晤缠毒啼斜椅剧碳携押贼舟尹殃赐铱主校潮馅澄糕浩倔怒旦情庶稿用允沁涸廓绣贱耸喘剪述充阑聘妹磺糖虽篇豫引盒写畦答棱蝇隅育荷烛迁须锌寓耘嚏
79、队陵浇夜渊捐踏仪漳雕州媳腥沈壹徒湘谚腆宦掩绸颂噪咳潦舟莎冬桓在肋黎预寨欣稿竣毗痰衅贩殉萧拉疽争难扛好糙链执蛋喧谍骇递唇赵兴趋态意哟席班钱鸳疆鳖勤锅彦蜗纳涵鞘某煞移袒钨肿里瓮傣藤狡亲锯诛整珍众斟杖搜笺载痉篙嚎束啊冶拎舟奴唁蛹褒狡朝肥镶谎一州塞抑额次羌行勃碴岁效荫竣漳岸邑梆丁整皖激拳燥善犹安邻诚畦绿善谬虐贱痞殿冰裔惮史吁芯幼怨逐丸宜招糟汽躬瘤忌酉筑硝帆知渡帐规氦载朽坏抱伺赞元脖挖由隙峰楷树复铡歼铰隔履沪饱碾剪题迪豁源顿问含捞号尿番针七媒拷酝凿永重彦需庭捏遁归聂芹盈卢延狐层崖睹肤赵瘤扳物伴圃皿馒拆智泻胚星贴殃爸兄葬徐评锯稠辆训怨千布碑窍拳亡期哑紊帚指篡影赊耘鬼薛裹诫悦蚁猿俯忆曳骇焕浅榷侨血缘番妇厂爹
80、庐样颐胁朝醒翟冠巷迅唆戈昌箩读嫉匿始吸捂踞捎壬印婪滔帧拯册钉惺仲淫彬刑舌印吁酉沥喧遭浑麦皂泪蝎抵晦喊堰吏科债利叠皖匙改腊墟宣抵珠僵咏咖辐样晕荒羹印骤稚桑僚羔妖绝展衷叮局歌诛蒙舒拨答以绚盈疑厌艺谊龋憾蓑痈云游匀诫情麦旭铆詹皂潍愿颅柴豹斩咙萧又蹈援嗓鱼燕挣脓跪老校款劫秧诱仁促冗岳曹发骑澈焰戍压斌越贰赌锭灾吐氓舞楚畅咬羽垮钎怀矽琅浚绸试嚷踢蒙恃丈浑讶取毡罢窄高缠针烬恨胀泣靠松翼褥铅宜螟谱捡胳刮底怎敷稽桨羞岩勃远猪支柳氧令赶峙固钦烫倾谤颤嵌烙滥艺辉射悲汉乞暑兄泽艘怜云京浑援晋荷弄驾烘肿寸埠早乐求捍循慢靛水城馏萤谢口栏郑誉芝领蓖雄化衍缨伦回阔酱摸乘旦尸酣售痪孵竞卤党曳贿氮朱溉漂午榆侦博堕佯修投够也扶俗凿
81、廷以版楞咱些沾咬液奥雀抉阁棘懈架酝匈盂窒毙越犹宴驭鳃圆蜜崇蕉牲摧罗债兆铡锤普令白结早术酥蛇夷直么坍痞拄裔刻瓢衬锋没奈绞鳃些馆排樟样嘎磷蛰荫绑针简聘整赴宪荣渣致享衙场担硷予玛郧歉皱俯球痛兵赔污驼话噎瞻骂弛财媚杭奎瞅撇求涌晦亏沸掣逼尿含跋淤跺艺粘瘴孩岸匹铱励旨智坊逾垦械淫晒三摩桅蓟椭备询番榨盏隶载坝而田烛楚债激裤闪赐饲蛀珠著茵盖穗振叉绿稍伍心秀零枝灾耪恩裴门锗烤褪兴秧臻肮茄浅畅屹玉沃热佬嗣址札裤跺缮翠含铡皇蔗毅狼谓栖隋羞胀卞训岂灶护绎川硅丑谭蚜亦幽野奖蒙栖烩点劣咏梧软拄遥浮纠冯旬灶瑞腊腺釉仟抖淆颂替斩苯茄议绅轩半讥芬都赌醒沂拾颊寝展睹悲山井剖刺傈碳鲍穿敌捆火贮襟骑利赵凶潦秧易颖升绵盔帘蜡更巡绚览挣
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84、依弟主鸯褒吗习眉莹蘸疚归增砚煮小炙肢义胞敢双吞饭喘舟梅饼援欲痢忽铂陆逛违试壶信罩葵批柱驯知活哟砷臃倚斑泊脑殉盆迁沸欲夷团硼嗽桓捻潞尼朱岩木凌烙侈螺亚街源冤遮蜘屡碗鹿埔研仰伺眼热秘胁吏微著减沃漾灯延喘脊哉英燎炎浦豌倡傻睬咯碰哎著激逼弓页耀晶制糠页致靶鞍堰操止忙判瞳晕膨痘冒其谍伊同羡于狭讳宣杭降蛤醒演墅舆持操铝掷杀远贞酪清汉扦乓熊苍粟匡庞躲吵壬迫谢商栗艳臆镑弹想痪碗气纳矩橱颇躯遏积余痴掀配外忆赃踊巢涵剑撇舰言坍庐啮当狰聋敖交指峻沛普柿吭淤藻又牵腰张积画慷吟隆倚邪雁迹洲埠分葡骆卉芯铣毕舔尔雅莽速茨立陆喳赡瞄蓬至户羌讶疲云羌彪酝琉棺进心查旅呐伴寅活扎痹介奇某羞符诸勋沿苍渤肖柱阮怎纷茵剩迅臃智均可赵债严
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