地震作用計(jì)算T63

§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

震源(Focus,CenterorHypocenter)：地殼深處巖層發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)的地方稱為震源。震中(EpifocusorEpicenter)：震源在地表面上的垂直投影點(diǎn)，稱為震中。震中距(EpicenterDistance)：地面某點(diǎn)與震中之間的距離稱為震中距。等震線或等烈度線(IsoseismalLine)：對(duì)應(yīng)于一次地震，在受到影響的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)地震烈度表對(duì)每一地點(diǎn)評(píng)定出一個(gè)烈度。烈度相同區(qū)域的外包線，稱為等震線（或等烈度線）。§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

根據(jù)震源深度可以把地震分為淺源地震(Shallowfocusearthquake)、中源地震(Intermediatefocusearthquake)和深源地震(deepfocusearthquake)。震源深度0—60公里為淺源地震，簡(jiǎn)稱淺震。淺震對(duì)構(gòu)筑物威脅最大。同級(jí)地震，震源越淺，破壞力越強(qiáng)。震源深度60—300公里為中源地震。震源深度300公里以上為深源地震。破壞性地震一般是淺源地震。如1976年的唐山地震的震源深度為8公里，2008年512汶川地震的震源深度14km，2011年日本311大地震的震源深度為海下10公里，1960年智利9.5級(jí)地震的震源深度33公里。§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

根據(jù)震中距，可將地震分為近震(LocalEarthquake)和遠(yuǎn)震(DistantEarthquake)。震中距大于100公里并小于1000公里的地震稱為近震。震中距大于1000公里的地震稱為遠(yuǎn)震。震中距會(huì)影響到地震波的頻譜成分，因此在確定場(chǎng)地的周期時(shí)，要同時(shí)考慮場(chǎng)地土的類型和震中距的影響?！?.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

震級(jí)與烈度(EarthquakeMagnitudeandintensity)§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

震級(jí)(EarthquakeMagnitude)和烈度(EarthquakeIntensity)是從不同角度衡量一次地震大小和可能造成破壞的兩把不同的“尺子”，人們往往容量弄混。震級(jí)和烈度之間即有聯(lián)系，又有區(qū)別。震級(jí)反映地震本身的大小，只與地震釋放的能量多少有關(guān)；而烈度則反映的是地震的后果，一次地震后不同地點(diǎn)烈度不同。一次地震只有一個(gè)震級(jí)，但同一個(gè)地震在不同地區(qū)的烈度大小卻很不一樣。§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

震級(jí)好比一盞燈泡的瓦數(shù)，烈度好比某一點(diǎn)受光亮照射的程度，它不僅與燈泡的功率有關(guān)，而且與距離的遠(yuǎn)近有關(guān)。因此，一次地震只有一個(gè)震級(jí)，而烈度則各地不同。§2.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

目前世界上記錄到的震級(jí)最大的地震是哪次？為什么有人說(shuō)是2011年日本大地震，有人說(shuō)是1960年智利大地震，還有人說(shuō)是2004年印度洋大地震？即便是同一次地震，比如2004年印度洋大地震，有人說(shuō)是8.6級(jí)，有人說(shuō)是8.9級(jí)，還有人說(shuō)是9.0級(jí)？要解答這些問(wèn)題，我們首先要明白震級(jí)的劃分方法。目前，最基本震級(jí)標(biāo)度有4種，里氏震級(jí)ML，體波震級(jí)MB，面波震級(jí)Ms，以及矩震級(jí)Mw。其中里氏震級(jí)，體波震級(jí)和面波震級(jí)均為波震級(jí)?！?.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

世界上比較通用的是里氏震級(jí)(TheRichtermagnitude)，其最初定義為里克特（Richter）于1935年提出的，里氏震級(jí)大小是指用標(biāo)準(zhǔn)地震儀在距震中(Epifocus)100公里處記錄的以微米為單位的最大水平地面位移A的常用對(duì)數(shù)：ML=log（A）。由于里氏震級(jí)要用到距震中100公里處的地面位移，由于我們不知道哪天會(huì)發(fā)生地震，因此也不可能地震發(fā)生時(shí)恰巧把地震儀放置在距震中100公里處。因此我們分別針對(duì)近震(LocalEarthquake)和遠(yuǎn)震(DistantEarthquake)引入了體波震級(jí)和面波震級(jí)?！?.3地震作用地震工程術(shù)語(yǔ)(TerminologiesofEarthquakeEngineering)

矩震級(jí)是由加州理工學(xué)院的金森博雄（HirooKanamori）教授于1977年提出的，該標(biāo)度能更好的描述地震的物理特性，如地層錯(cuò)動(dòng)的大小和地震的能量等。不論采用什么震級(jí)，由于地震波傳播介質(zhì)的差異，同一次地震在不同地點(diǎn)確定的震級(jí)常常不同，差別常達(dá)0.3~0.5，有時(shí)甚至超過(guò)1.0。至于世界上記錄到的震級(jí)哪次最大，這要從波震級(jí)和矩震級(jí)兩個(gè)角度來(lái)考慮，從波震級(jí)角度考慮，日本2011年大地震里氏9.0級(jí)（日本氣象廳給出的數(shù)據(jù)）居首位，與2004年12月26日印尼蘇門(mén)答臘島北部以西近海9.0級(jí)特大地震并列第一。從矩震級(jí)角度來(lái)考慮，1960年智利大地震應(yīng)該排在第一（矩震級(jí)9.5），排在第二的是2004年12月26日印度洋大地震（矩震級(jí)9.3），第三位是日本2011年大地震（矩震級(jí)9.0）?！?.3地地震震作作用用一、、地地震震的的成成因因地震震發(fā)發(fā)生生時(shí)時(shí)，，由由于于地地震震波波的的作作用用產(chǎn)產(chǎn)生生地地面面運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)（（橫橫向向和和縱縱向向）），，通通過(guò)過(guò)房房屋屋基基礎(chǔ)礎(chǔ)影影響響上上部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，使使結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)生生振振動(dòng)動(dòng)二、、地地震震作作用用特特點(diǎn)點(diǎn)地震震波波：：豎豎向向振振動(dòng)動(dòng)和和水水平平振振動(dòng)動(dòng)（（主主要要破破壞壞））－－P波及S波地震反應(yīng)應(yīng)：位移移、速度度、加速速度（產(chǎn)產(chǎn)生慣性性力）動(dòng)力荷載載作用，，其作用用大小除除了與地地震波本本身的特特性有關(guān)關(guān)，還與與場(chǎng)地土土特性，，建筑自自身特性性有關(guān)地震是一一種隨機(jī)機(jī)振動(dòng)，，其特征征包括：：振幅、、頻譜、、持續(xù)時(shí)時(shí)間特征周期期的影響響：短周周期（0.1~0.3s），長(zhǎng)周周期（1.5~2s）§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)地震波與與場(chǎng)地特特征周期期：為何何距離震震中較近近的地方方，低矮矮的短周周期結(jié)構(gòu)構(gòu)容易破破壞，而而遠(yuǎn)離震震中的地地方，高高聳的長(zhǎng)長(zhǎng)周期結(jié)結(jié)構(gòu)更容容易破壞壞？在結(jié)結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)如何考考慮這樣樣的影響響因素？？§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)地震波：：地震波波包括體體波（P波和S波）以及及面波(Rayleigh波和Love波），就就周期特特性而言言，P波是短周周期的，，S波和面波波是長(zhǎng)周周期的；；對(duì)于地地震波引引起的地地面振動(dòng)動(dòng)幅值特特性，P波小幅值值，S波和面波波為大幅幅值；對(duì)對(duì)于振動(dòng)動(dòng)的方向向，P波引起地地面豎向向振動(dòng)，，S波和面波波引起地地面水平平振動(dòng)；；對(duì)于傳傳播速度度，P波最快，，其次是是S波，最后后是面波波。因此此，就震震感而言言，會(huì)首首先感受受到豎向向振動(dòng)（（P波作用）），然后后才是水水平振動(dòng)動(dòng)（S波和面波波）。S波和面波波作用引引起的水水平振動(dòng)動(dòng)將會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生破破壞作用用。就衰衰減速度度而言，，體波會(huì)會(huì)很快衰衰減，而而面波會(huì)會(huì)傳播到到很遠(yuǎn)的的地方。?！?.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)地震波：：§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)體波（P波）§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)體波（S波）§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)面波(Rayleigh波）§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)面波(Love波）§2.3地地震作用用二、地震震作用特特點(diǎn)場(chǎng)地特征征周期：：因此，，距離震震中較遠(yuǎn)遠(yuǎn)的地方方，地震震波的周周期將會(huì)會(huì)是以長(zhǎng)長(zhǎng)周期為為主。在在規(guī)范中中，為了了考慮遠(yuǎn)遠(yuǎn)震的長(zhǎng)長(zhǎng)周期特特性，在在確定場(chǎng)場(chǎng)地的特特征周期期時(shí)，除除了考慮慮場(chǎng)地的的類別，，還引入入了“設(shè)設(shè)計(jì)地震震分組””，第一一組是近近震，第第三組是是遠(yuǎn)震。?！?.3地地震作用用三、抗震震設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)設(shè)防目標(biāo)標(biāo)和設(shè)計(jì)計(jì)方法（1）建筑物物重要性性分類及及抗震設(shè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)甲類建筑筑：地震破壞壞會(huì)導(dǎo)致致嚴(yán)重后后果，造造成經(jīng)濟(jì)濟(jì)上嚴(yán)重重?fù)p失或或特別重重要的建建筑物；；按照高高于本地地區(qū)抗震震設(shè)防烈烈度計(jì)算算，其值值應(yīng)按批批準(zhǔn)的地地震安全全性評(píng)價(jià)價(jià)結(jié)果確確定乙類建筑筑：地震時(shí)必必須維持持正常使使用和救救災(zāi)需要要的建筑筑物，人人員大量量集中的的公共建建筑物或或其他重重要的建建筑物；；應(yīng)按本本地區(qū)抗抗震設(shè)防防烈度計(jì)計(jì)算丙類建筑筑物：除上述以以外的一一般高層層建筑；；應(yīng)按本本地區(qū)抗抗震設(shè)防防烈度計(jì)計(jì)算丁類建筑筑物：次要建筑筑，一般般情況下下地震作作用仍應(yīng)應(yīng)符合本本地區(qū)抗抗震設(shè)防防烈度的的要求，，抗震措措施應(yīng)允允許比本本地區(qū)抗抗震設(shè)防防烈度的的要求適適當(dāng)降低低，但抗抗震設(shè)防防烈度為為6度時(shí)不應(yīng)應(yīng)降低。?！?.3地地震作用用（2）三水準(zhǔn)準(zhǔn)抗震設(shè)設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)——小震不壞壞，中震震可修，，大震不不倒我國(guó)的《建筑抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》（GB5011-2010）（以下下簡(jiǎn)稱《抗規(guī)》），根據(jù)據(jù)我國(guó)地地震的時(shí)時(shí)間情況況及抗震震設(shè)計(jì)的的傳統(tǒng)習(xí)習(xí)慣，提提出了可可以概括括為“小震不壞壞、中震震可修、、大震不不倒”（Nodamageunderfrequentearthquake,repairabledamagesunderbasicearthquakeandnocollapseunderrareearthquake）的三水準(zhǔn)抗抗震設(shè)防防目標(biāo)（Three-levelSeismicFortificationObjectives）?！?.3地地震作用用（2）三水準(zhǔn)準(zhǔn)抗震設(shè)設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)——小震不壞壞，中震震可修，，大震不不倒小震烈度度（又稱稱眾值烈烈度）：：是在50年設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期（（designreferenceperiod）內(nèi)，超超越概率率（exceedingprobability）為63.3%的地震烈烈度，即即指超過(guò)過(guò)該烈度度的地震震出現(xiàn)的的可能性性在全部部地震中中所占的的比例為為63.3%，它比基基本烈度度（BasicIntensity）約低1.55度；中震烈度度即為基基本烈度度（或設(shè)設(shè)防烈度度）：是在50年設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期內(nèi)內(nèi)，超越越概率為為10%~13%的地震烈烈度；大震烈度度：指的是發(fā)發(fā)生概率率極小的的罕遇地地震，相相應(yīng)的大大震烈度度是在50年設(shè)基準(zhǔn)準(zhǔn)期內(nèi)，，超越概概率為2%~3%的地震烈烈度，為為小概率率事件。?！?.3地地震作用用（2）三水準(zhǔn)準(zhǔn)抗震設(shè)設(shè)計(jì)目標(biāo)標(biāo)——小震不壞壞，中震震可修，，大震不不倒注意：小小震、中中震和大大震，都都是指烈度而言，而而不是震級(jí)。原因在在于，此此處定義義的大震震和小震震，均是是為抗震震設(shè)計(jì)提提供數(shù)據(jù)據(jù)的。既既然是抗抗震，我我們“抗抗”的是是地震嗎嗎？其實(shí)實(shí)不是，，地震實(shí)實(shí)質(zhì)上就就是地面面運(yùn)動(dòng)，，如果地地震發(fā)生生在無(wú)人人區(qū)，即即便是12級(jí)地震，，對(duì)人類類是沒(méi)有有影響的的。因此此我們““抗”的的不是地地震，而而是地震震所產(chǎn)生生的破壞壞作用，，只有烈烈度才能能衡量地地震的破破壞作用用，因此此我們根根據(jù)烈度度而不是是震級(jí)來(lái)來(lái)定義大大震、中中震和小小震。§2.3地地震作用（2）三水準(zhǔn)抗震震設(shè)計(jì)目標(biāo)——小震不壞，中中震可修，大大震不倒小震不壞：當(dāng)遭受低于本本地區(qū)設(shè)防烈烈度（即基本本烈度）（BasicIntensity）的多遇地震震（或稱小震震）影響時(shí)，，建筑物不需需修理，仍可可正常使用。。一方面要使使結(jié)構(gòu)處于彈彈性工作階段段；另一方面面還須限制層層間位移（對(duì)對(duì)普通房屋））和避免設(shè)備備破壞，即須須保持必要的的剛度（Stiffness）。中震可修：當(dāng)遭受本地區(qū)區(qū)規(guī)定設(shè)防烈烈度（FortificationIntensity）的多遇地震震（FrequentlyOccurredEarthquakes）影響時(shí)，建建筑可能產(chǎn)生生一定的損壞壞，但經(jīng)修復(fù)復(fù)后仍可繼續(xù)續(xù)使用。大震不倒：當(dāng)遭受高于本本地區(qū)規(guī)定設(shè)設(shè)防烈度的預(yù)預(yù)估的罕遇地地震(RareEarthquakes)（或稱大震））影響時(shí)，建建筑物可能產(chǎn)產(chǎn)生重大破壞壞，不致倒塌塌或發(fā)生危及及生命的嚴(yán)重重破壞。§2.3地地震作作用（3）兩階段的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法為達(dá)到“小小震不壞，，中震可修修，大震不不倒”的三三水準(zhǔn)設(shè)防防目標(biāo)，《抗規(guī)》提出了兩階階段設(shè)計(jì)方方法：第一階段：：首先按眾值值烈度（相相當(dāng)于小震震）的地震震動(dòng)參數(shù)，，用彈性反反應(yīng)譜法求求得結(jié)構(gòu)在在彈性狀態(tài)態(tài)下的地震震作用效應(yīng)應(yīng)；然后與與其它荷載載效應(yīng)按一一定的組合合原則進(jìn)行行組合，對(duì)對(duì)這一階段段設(shè)計(jì)，用用以滿足第第一水準(zhǔn)的的抗震設(shè)防防要求。第二階段：：在大震作用用下，驗(yàn)算算結(jié)構(gòu)薄弱弱部位的彈彈塑性變形形，并采取取相應(yīng)的構(gòu)構(gòu)造措施，，以滿足第第三水準(zhǔn)的的抗震設(shè)防防要求。（（注：對(duì)絕絕大多數(shù)建建筑結(jié)構(gòu)來(lái)來(lái)說(shuō)，不需需進(jìn)行第二二水準(zhǔn)的抗抗震設(shè)計(jì)，，僅對(duì)少部部分特別重重要的或存存在薄弱部部位的建筑筑結(jié)構(gòu)，才才需做第二二水準(zhǔn)的抗抗震設(shè)計(jì)。。第二水準(zhǔn)準(zhǔn)主要通過(guò)過(guò)概念設(shè)計(jì)計(jì)和構(gòu)造措措施來(lái)保證證。）§2.3地地震作作用（3）兩階段的的抗震設(shè)計(jì)計(jì)方法概括起來(lái)，，第一階段段設(shè)計(jì)是驗(yàn)驗(yàn)算小震作作用下的彈彈性內(nèi)力和和變形，第第二階段驗(yàn)驗(yàn)算的是大大震作用下下的彈塑性性變形。請(qǐng)請(qǐng)反思：（（1）結(jié)構(gòu)在彈彈性階段，，內(nèi)力和變變形基本是是線性關(guān)系系，知道了了內(nèi)力，變變形必然確確定，為何何要同時(shí)驗(yàn)驗(yàn)算內(nèi)力和和變形？（（2）第二階段段，為何只只驗(yàn)算彈塑塑性變形而而不驗(yàn)算內(nèi)內(nèi)力？原因：（1）在彈性階階段，驗(yàn)算算內(nèi)力是為為了滿足強(qiáng)強(qiáng)度要求，，保證小震震作用下結(jié)結(jié)構(gòu)不破壞壞，驗(yàn)算變變形是為了了保證非結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的的安全。（（2）在大震作作用下，結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)入屈屈服階段，，屈服后結(jié)結(jié)構(gòu)的承載載能力不再再增加，而而變形會(huì)迅迅速增長(zhǎng)，，因此第二二階段只驗(yàn)驗(yàn)算變形不不驗(yàn)算內(nèi)力力。§2.3地地震作作用（4）概念抗震震概念設(shè)計(jì)抗震計(jì)算抗震構(gòu)造措措施為了實(shí)現(xiàn)三三水準(zhǔn)的抗抗震設(shè)計(jì)目目標(biāo)§2.3地地震作作用（4）概念抗震震“小震不壞壞，中震可可修，大震震不倒”這這三水準(zhǔn)抗抗震設(shè)防標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，是通通過(guò)兩階段段抗震設(shè)計(jì)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。。第1階段的設(shè)計(jì)計(jì)主要是通通過(guò)驗(yàn)算結(jié)結(jié)構(gòu)的承載載能力和彈彈性變形，，來(lái)保證第第1水準(zhǔn)（小震震不壞）的的要求。第第2階段的設(shè)計(jì)計(jì)主要是通通過(guò)驗(yàn)算結(jié)結(jié)構(gòu)的彈塑塑性變形來(lái)來(lái)保證結(jié)構(gòu)構(gòu)第3水準(zhǔn)（大震震不倒）的的要求。至至于第2水準(zhǔn)（中震震可修），，主要是通通過(guò)概念設(shè)計(jì)(ConceptualDesign)和抗震構(gòu)造措措施(ConstructionalMeasures)來(lái)保證。因此，抗震震概念設(shè)計(jì)計(jì)非常重要要。事實(shí)上上，抗震設(shè)設(shè)計(jì)主要包包括三方面面的內(nèi)容：：概念設(shè)計(jì)、、抗震計(jì)算算及構(gòu)造措施。其中，概概念設(shè)計(jì)最最為重要。。§2.3地地震作作用（4）概念抗震震所謂“概念念設(shè)計(jì)”（（ConceptualDesign）就是正確確地處理總總體方案、、材料使用用和細(xì)部構(gòu)構(gòu)造等，著著眼于結(jié)構(gòu)構(gòu)總體地震震反應(yīng)，以以達(dá)到合理理的抗震設(shè)設(shè)計(jì)的目的的。多年來(lái)來(lái)，人們?cè)谠诳偨Y(jié)歷次次大地震災(zāi)災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)中逐漸發(fā)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)個(gè)合理的結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計(jì)，需要要建筑師和和結(jié)構(gòu)工程程師的密切切配合，不不能僅僅依依賴于“計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)””，而在很很大程度上上取決于良良好的“概概念設(shè)計(jì)””，往往后后者更重要要。主要原原因在于：：地震具有隨隨機(jī)性，我我們永遠(yuǎn)不不可能知道道未來(lái)發(fā)生生什么樣的的地震，會(huì)會(huì)對(duì)建筑結(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多多大的作用用。§2.3地地震作作用（4）概念念抗震震計(jì)算模模型與與實(shí)際際結(jié)構(gòu)構(gòu)的差差異。。為了了便于于計(jì)算算分析析，我我們總總是會(huì)會(huì)對(duì)實(shí)實(shí)際建建筑進(jìn)進(jìn)行簡(jiǎn)簡(jiǎn)化，，得到到一個(gè)個(gè)力學(xué)學(xué)模型型進(jìn)行行分析析。例例如，，對(duì)于于包括括填充充墻、、梁、、柱等等構(gòu)件件組成成的結(jié)結(jié)構(gòu)體體系，，我們們簡(jiǎn)化化成一一個(gè)框框架模模型進(jìn)進(jìn)行內(nèi)內(nèi)力分分析，，這樣樣的簡(jiǎn)簡(jiǎn)化決決定了了我們們不可可能得得到真真實(shí)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)動(dòng)力力響應(yīng)應(yīng)。如果前前期沒(méi)沒(méi)有做做好概概念設(shè)設(shè)計(jì)，，聽(tīng)任任建筑筑師天天馬行行空的的想象象，可可能會(huì)會(huì)導(dǎo)致致力學(xué)學(xué)上無(wú)無(wú)法搭搭建的的建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)，或或是雖雖然能能夠修修建，，但是是抗震震性能能極差差、耗耗費(fèi)極極為昂昂貴的的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系系?？拐鸶鸥拍钤O(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)該是是建筑筑師和和結(jié)構(gòu)構(gòu)師共共同擔(dān)擔(dān)負(fù)的的責(zé)任任。在在大多多數(shù)情情況下下，建建筑師師構(gòu)思思的建建筑方方案在在很大大程度度上決決定了了建筑筑物的的抗震震性能能。建建筑方方案出出來(lái)之之前，，就應(yīng)應(yīng)該讓讓結(jié)構(gòu)構(gòu)師廣廣泛參參與，，這是是未來(lái)來(lái)建筑筑設(shè)計(jì)計(jì)發(fā)展展的方方向，，只有有這樣樣，才才能最最大限限度地地保證證建筑筑物的的抗震震性能能?！?.3地地震作作用四、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)按下下列原原則考考慮地地震作作用：：一般情情況下下，計(jì)計(jì)算兩兩個(gè)主主軸方方向的的地震震作用用；有有斜交交抗側(cè)側(cè)力構(gòu)構(gòu)件（（角度度大于于15度））時(shí)應(yīng)應(yīng)分別別計(jì)算算各抗抗側(cè)力力構(gòu)件件方向向的地地震作作用質(zhì)量與與剛度度分布布明顯顯不對(duì)對(duì)稱、、不均均勻的的結(jié)構(gòu)構(gòu)，應(yīng)應(yīng)計(jì)算算雙向向水平平地震震作用用下的的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)影響響，其其他情情況應(yīng)應(yīng)計(jì)算算單向向地震震作用用下的的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)影響響8度和和9度度抗震震設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，，高層層建筑筑中的的大跨跨度和和長(zhǎng)懸懸臂結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)考慮慮豎向向地震震作用用9度抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)計(jì)計(jì)算豎豎向地地震作作用§2.3地地震震作用用五、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地地震作作用計(jì)計(jì)算方方法：：反應(yīng)譜譜法地震作作用計(jì)計(jì)算方方法時(shí)程分分析法法反應(yīng)譜譜底部部剪力力法反應(yīng)譜譜振型型分解解法§2.3地地震震作用用五、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地地震作作用計(jì)計(jì)算方方法：：反應(yīng)譜譜（SeismicResponseSpectrum）：““譜””表達(dá)達(dá)的是是振動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度度與頻頻率之之間的的關(guān)系系。地地震反反應(yīng)譜譜表達(dá)達(dá)地震震響應(yīng)應(yīng)和結(jié)結(jié)構(gòu)頻頻率之之間的的關(guān)系系。地地震反反應(yīng)譜譜的真真實(shí)含含義為為，針針對(duì)某某個(gè)具具體的的地震震動(dòng)，，單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體體系的的最大大反應(yīng)應(yīng)與結(jié)結(jié)構(gòu)的的周期期（或或頻率率）之之間的的關(guān)系系。由由于地地震作作用，，事實(shí)實(shí)上是是結(jié)構(gòu)構(gòu)的最最大慣慣性力力，即即質(zhì)量量乘以以結(jié)構(gòu)構(gòu)的最最大絕絕對(duì)加加速度度，可可用公公式表表示為為：因此，，我們們通常常說(shuō)的的反應(yīng)應(yīng)譜也也指結(jié)結(jié)構(gòu)的的周期期與結(jié)結(jié)構(gòu)的的最大大絕對(duì)對(duì)加速速度反反應(yīng)之之間的的關(guān)系系，即即Sa(T)。首先先得知知道地地震動(dòng)動(dòng)的時(shí)時(shí)程曲曲線，，并給給定阻阻尼比比（通通常為為0.05），然然而改改變結(jié)結(jié)構(gòu)的的周期期，求求解單單自由由度體體系的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方程程，得得到結(jié)結(jié)構(gòu)的的最大大絕對(duì)對(duì)加速速度反反應(yīng)Sa。然后后，將將T作為橫橫坐標(biāo)標(biāo)，Sa作為縱縱坐標(biāo)標(biāo)，即即可畫(huà)畫(huà)出反反應(yīng)譜譜曲線線?！?.3地地震震作用用五、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地地震作作用計(jì)計(jì)算方方法：：§2.3地地震震作用用五、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地地震作作用計(jì)計(jì)算方方法：：§2.3地地震震作用用五、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地地震作作用計(jì)計(jì)算方方法：：振型（（ModeShapes）：振振型是是指體體系的的一種種固有有的特特性。。它與與固有有頻率率相對(duì)對(duì)應(yīng)，，即為為對(duì)應(yīng)應(yīng)固有有頻率率體系系自身身振動(dòng)動(dòng)的形形態(tài)。。每一一階固固有頻頻率都都對(duì)應(yīng)應(yīng)一種種振型型。振振型對(duì)對(duì)應(yīng)于于頻率率而言言，一一個(gè)固固有頻頻率對(duì)對(duì)應(yīng)于于一個(gè)個(gè)振型型。按按照頻頻率從從低到到高的的排列列，來(lái)來(lái)說(shuō)第第一振振型，，第二二振型型等等等。此此處的的振型型就是是指在在該固固有頻頻率下下結(jié)構(gòu)構(gòu)的振振動(dòng)形形態(tài)，，頻率率越高高則振振動(dòng)周周期越越小。。在實(shí)實(shí)驗(yàn)中中，我我們就就是通通過(guò)用用一定定的頻頻率對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行行激振振，觀觀測(cè)相相應(yīng)點(diǎn)點(diǎn)的位位移狀狀況，，當(dāng)觀觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的位位移達(dá)達(dá)到最最大時(shí)時(shí)，此此時(shí)頻頻率即即為固固有頻頻率。。實(shí)際際結(jié)構(gòu)構(gòu)的振振動(dòng)形形態(tài)并并不是是一個(gè)個(gè)規(guī)則則的形形狀，，而是是各階階振型型相疊疊加的的結(jié)果果§2.3地地震震作用用五、高高層建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地地震作作用計(jì)計(jì)算方方法：：振型（（ModeShapes）：§2.3地地震作作用五、高層層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地震震作用計(jì)計(jì)算方法法：底部剪力力法（BaseShearMethod）：振型分解解反應(yīng)譜譜方法（（ModeDecompositionResponseSpectrum），盡管管可以比比較精確確的計(jì)算算多自由由度體系系的地震震作用，，但過(guò)程程比較復(fù)復(fù)雜。為為了便于于工程應(yīng)應(yīng)用，提提出了底底部剪力力法（BaseShearMethod）。底部部剪力法法的提出出，是由由于人們們注意到到很多結(jié)結(jié)構(gòu)的地地震反應(yīng)應(yīng)，以第第一振型型反應(yīng)為為主，且且結(jié)構(gòu)的的第一振振型接近近直線，，因此僅僅考慮第第一振型型，利用用振型分分解反應(yīng)應(yīng)譜方法法來(lái)確定定地震作作用。底部剪力力法的適適用條件件為：（1）建筑物物高度不不超過(guò)40m；（2）結(jié)構(gòu)以以剪切變變形為主主；（3）質(zhì)量和和剛度沿沿高度分分布較均均勻?！?.3地地震作作用五、高層層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)地震震作用計(jì)計(jì)算方法法：底部剪力力法的基基本假定定為：結(jié)構(gòu)的地地震反應(yīng)應(yīng)可用第第一振型型反應(yīng)表表征；結(jié)構(gòu)的第第一振型型為線性性倒三角角形，即即任意質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的第第一振型型位移與與其高度度成正比比，即，，式式中，C為比例常常數(shù)，為為質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)i離地面的的高度。?！?.3地地震作作用五、高層層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)根根據(jù)不同同情況采采用不同同計(jì)算方方法：對(duì)質(zhì)量和和剛度不不對(duì)稱、、不均勻勻的結(jié)構(gòu)構(gòu)和高度度超過(guò)100m的高層建建筑應(yīng)采采用考慮慮扭轉(zhuǎn)耦耦連振動(dòng)動(dòng)影響的的反應(yīng)譜譜振型分分解反應(yīng)應(yīng)譜法高度不超超過(guò)40m、以剪切變變形為主主的且質(zhì)質(zhì)量和剛剛度沿高高度分布布較均勻勻的高層層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)，可可采用反反應(yīng)譜底底部剪力力法7～9度度設(shè)防的的高層建建筑，下下列情況況宜采用用彈性時(shí)時(shí)程分析析法進(jìn)行行多遇地地震作用用下的補(bǔ)補(bǔ)充計(jì)算算：(1)甲甲類高層層建筑結(jié)結(jié)構(gòu)(2)剛剛度與質(zhì)質(zhì)量沿豎豎向分布布特別不不均勻的的高層建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)(3)表表中所示示的乙、、丙類高高層建筑筑結(jié)構(gòu)設(shè)防烈度、場(chǎng)地類別建筑高度范圍8度I、II類場(chǎng)地和7度>100m8度III、IV類場(chǎng)地>80m9度>60m§2.3.1水平平地震作用用計(jì)算一、重力力荷載代代表值：：重力荷載載不只是是恒載（（DeadLoad）,還應(yīng)包括括活荷載載（LiveLoad），而地地震發(fā)生生時(shí)，活活荷載不不一定滿滿布。因因此，在在確定地地震作用用時(shí)，用用的是恒恒載與折折減后的的活荷載載之和，，稱之為為重力荷荷載代表表值（（RepresentativeValueofGravityLoad）。具體體計(jì)算公公式為：：：重力荷荷載代表表值：結(jié)構(gòu)恒恒載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值：有關(guān)活活載（可可變荷載載）標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值：有關(guān)活活載組合合值系數(shù)數(shù)，按下下表采用用§2.3.1水平平地震作用用計(jì)算一、重力力荷載代代表值：：可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋頂積灰荷載0.5屋面活荷載不計(jì)入按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載1.0按等效均布荷載考慮的樓面活荷載藏書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)0.8其他民用建筑0.5吊車懸吊物重力硬鉤吊車0.3軟鉤吊車不計(jì)入§2.3.1水平平地震作用用計(jì)算二、水平平地震影影響系數(shù)數(shù)（反應(yīng)應(yīng)譜曲線線）根據(jù)設(shè)防防烈度、、場(chǎng)地類類別、地地震分組組、結(jié)構(gòu)構(gòu)自振周周期T和阻尼比確定定，由下下式計(jì)算算：當(dāng)T≤Tg時(shí)＝max當(dāng)T>Tg時(shí)＝max§2.3地地震作作用三、反應(yīng)應(yīng)譜底部部剪力法法(1)底部剪力力法的基基本假定定為：結(jié)構(gòu)的地地震反應(yīng)應(yīng)可用第第一振型型反應(yīng)表表征；結(jié)構(gòu)的第第一振型型為線性性倒三角角形，即即任意質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的第第一振型型位移與與其高度度成正比比，即，，式式中，C為比例常常數(shù)，為為質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)i離地面的的高度。。§2.3.1水水平地震作用用計(jì)算三、、反反應(yīng)應(yīng)譜譜底底部部剪剪力力法法（2）根根據(jù)據(jù)上上述述假假定定，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)底底部部剪剪力力，，即即結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)所所受受的的總總的的地地震震作作用用可可用用下下式式計(jì)計(jì)算算：：1———相應(yīng)應(yīng)于于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)基基本本自自振振周周期期T1的值Geq———結(jié)構(gòu)構(gòu)等等效效總總重重力力荷荷載載代代表表值值Geq＝0.85GEGj———第j層重重力力荷荷載載代代表表值值（3）得得到到總總的的地地震震作作用用以以后后再再將將總總的的地地震震作作用用按按照照下下式式分分配配到到各各個(gè)個(gè)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)上上：：：：§2.3.1水水平平地震震作作用用計(jì)計(jì)算算三、、反反應(yīng)應(yīng)譜譜底底部部剪剪力力法法（4）考考慮慮高高振振型型影影響響的的修修正正：：上上式式確確定定地地震震作作用用的的方方法法僅僅考考慮慮了了第第一一振振型型的的作作用用，，對(duì)對(duì)于于長(zhǎng)長(zhǎng)周周期期結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)，，受受高高振振型型影影響響，，誤誤差差較較大大。。如如下下圖圖，，前前三三階階振振型型疊疊加加的的結(jié)結(jié)果果和和按按照照底底部部剪剪力力法法計(jì)計(jì)算算的的結(jié)結(jié)果果相相比比較較，，頂頂部部誤誤差差最最大大。。因因此此，，對(duì)對(duì)于于長(zhǎng)長(zhǎng)周周期期結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，應(yīng)應(yīng)該該考考慮慮到到高高振振型型的的影影響響。。§2.3.1水水平平地震震作作用用計(jì)計(jì)算算三、、反反應(yīng)應(yīng)譜譜底底部部剪剪力力法法（5）考慮高振型型影響的修正正方法：我國(guó)國(guó)建筑抗震規(guī)規(guī)范采用在結(jié)結(jié)構(gòu)頂部附加加集中水平地地震作用的方方法考慮高階階振型的影響響。規(guī)范規(guī)定定，當(dāng)結(jié)構(gòu)基基本周期時(shí)時(shí)，需需在結(jié)構(gòu)頂部部附加如下集集中水平地震震作用。。n——頂部附附加水水平地地震作作用系系數(shù)，，當(dāng)基基本自自振周周期T1<1.4Tg時(shí)，n取為0；當(dāng)基基本自自振周周期T1≥1.4Tg時(shí)，n按照表表中采采用§2.3.1水水平平地震作作用計(jì)計(jì)算三、反反應(yīng)譜譜底部部剪力力法（5）n按照表表中采采用：：（6）總水水平地地震作作用的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值－頂層附附加水水平地地震作作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值(FEK－Fn)分配到到各樓樓層：：§2.3.1水水平平地震作作用計(jì)計(jì)算三、反反應(yīng)譜譜底部部剪力力法（7）屋面面小塔塔樓地地震作作用計(jì)計(jì)算：當(dāng)建建筑物物有局局部突突出屋屋面的的小建建筑（（如屋屋頂間間、女女兒墻墻、煙煙囪））等時(shí)時(shí)，由由于該該部分分結(jié)構(gòu)構(gòu)的重重量和和剛度度突然然變小小，局局部突突出小小建筑筑的地地震反反應(yīng)有有加劇劇的現(xiàn)現(xiàn)象，，即產(chǎn)產(chǎn)生鞭鞭梢效效應(yīng)，，如下下圖所所示。?！?.3.1水水平平地震作作用計(jì)計(jì)算三、反反應(yīng)譜譜底部部剪力力法（7）屋面面小塔塔樓地地震作作用計(jì)計(jì)算：小塔樓樓：突突出屋屋面的的樓梯梯間、、水箱箱等，，一般般1～～2層層，高高度小小體積積小，，小塔塔樓作作為一一個(gè)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)。。鞭梢效效應(yīng)：：屋面面塔樓樓的剛剛度和和質(zhì)量量比主主體結(jié)結(jié)構(gòu)小小得多多，受受到經(jīng)經(jīng)過(guò)主主體建建筑放放大后后的地地震加加速度度，受受到強(qiáng)強(qiáng)化的的激勵(lì)勵(lì)，產(chǎn)產(chǎn)生顯顯著的的鞭梢梢效應(yīng)應(yīng)塔樓計(jì)計(jì)算：：乘以以放大大系數(shù)數(shù)3.0注明：：應(yīng)注意意鞭梢梢效應(yīng)應(yīng)只對(duì)對(duì)局部部突出出小建建筑有有影響響，因因此作作用在在小建建筑上上的地地震作作用向向建筑筑主體體傳遞遞時(shí)（（或計(jì)計(jì)算建建筑主主體的的地震震作用用效應(yīng)應(yīng)時(shí)）），則則不乘乘增大大系數(shù)數(shù)?！?.3.1水水平平地震作作用計(jì)計(jì)算四、反反應(yīng)譜譜振型型分解解法（1）分別別計(jì)算算X和Y方向（（有扭扭轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)應(yīng)考考慮耦耦聯(lián)地地震作作用力力）各各階振振型的的等效效地震震作用用力（（一般般根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的規(guī)規(guī)則程程度選選取前前幾個(gè)個(gè)振型型影響響）（2）求出出將各各階振振型等等效地地震力力按靜靜力方方法分分別計(jì)計(jì)算各各個(gè)振振型的的內(nèi)力力及變變形。。（3）按平平方根根方法法計(jì)算算綜合合各階階振型型等效效地震震力作作用反反應(yīng)。?！?.3.1水水平地震作用計(jì)計(jì)算五、樓層最最小地震剪剪力的要求求（TheRequirementofMinimumShearForces）根據(jù)抗震設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范，，抗震驗(yàn)算算時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)任一樓層層的水平地地震剪力應(yīng)應(yīng)符合下式式要求：式中：VEki——第i層對(duì)應(yīng)于水水平地震作作用標(biāo)準(zhǔn)值值的樓層剪剪力；λ——剪力系數(shù)，，不應(yīng)小于于下表規(guī)定定的樓層最最小地震剪剪力系數(shù)值值，對(duì)豎向向不規(guī)則結(jié)結(jié)構(gòu)的薄弱弱層，尚應(yīng)應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)數(shù)；Gj———第j層的重力荷荷載代表值值?！?.3.1水水平地震作用計(jì)計(jì)算五、樓層最最小地震剪剪力的要求求（TheRequirementofMinimumShearForces）樓層最小地地震剪力系系數(shù)值注：1、基本周期期介于3.5s和5s之間的結(jié)構(gòu)構(gòu)，按插入入法取值；；2、括號(hào)內(nèi)數(shù)數(shù)值分別用用于設(shè)計(jì)基基本地震加加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。類別6度7度8度9