带钢塔楼高层建筑的地震作用与设计分析

1、带钢塔楼高层建筑的地震作用与设计分析摘要：本文通过你对带钢塔楼高层建筑结构体系的抗震设计方法做出全面、系统的研究和分析，并针对于动力特征、阻尼计算模型、地震作用以及抗震设计方法做出有效的了解和把握。关键词：带钢塔楼高层建筑；地震作用；设计分析Abstract:thisarticleyoustripinhigh-risebuildingtowersofstructuralsystemoftheseismicdesignmethodinacomprehensive,thesystemofresearchandanalysis,andbasedondynamiccharacteristics,dam

2、pingcalculationmodel,earthquakeroleaswellastheseismicdesignmethodtomakeeffectiveknowledgeandmaster.Keywords:stripsteeltowerhigh-risebuildings;Theearthquakeaction;Designanalysis中图分类号：TU976+.55文献标识码：A文章编号：带钢塔楼高层建筑的地震作用1带钢塔楼高层建筑的整体地震作用计算确定地震时结构所受的地震作用是现行带钢塔楼高层建筑抗震设计的主要问题之一。待确定地震时结构所受的地震作用之后，可将其视为等效荷载作用

3、于结构来计算地震作用效应，最后验算出结构的承载力和刚度。地震作用是指在地震过程中地面运动势必引起结构体系质量的运动，进而，产生一种惯性力。根据结构动力学之规定：运动质点的质量乘以运动质点绝对加速度便是运动质点的惯性力，所以，为确定地震时的地震作用应切实在地面运动加速度作用下进行结构动力分析，进而，计算出体系上各质点的绝对加速度。2塔楼鞭梢效应的动力分析带钢塔楼高层建筑结构体系整体地震作用计算是一项复杂且极其重要的过程，该过程直接关系到刚塔楼高层建筑结构体系的高效性以及刚塔楼高层建筑的质量，并且，一味反复的计算整体地震作用势必会增加成本，因此，应尽可能的简化刚塔楼的地震作用计算。本文将以刚塔楼作

4、为一个的结构置于地面上计算其他地震作用，之后，与地震作用增大系数的乘积即为高层建筑顶部钢塔楼所受的地震作用，现行绝大多数刚塔楼高层建筑均采用底部剪力法进行计算塔楼的地震作用。3钢塔楼地震作用的简化计算带钢塔楼高层建筑结构体系整体地震作用计算工作量巨大，工程上为了设计钢塔楼而反复进行整体地震作用计算是不经济的。为了简化钢塔楼的地震作用计算，本文将钢塔楼作为一个的结构置于地面上计算其地震作用，然后乘以地震作用增大系数即可求得高层建筑顶部钢塔楼所受到的地震作用。当采用底部剪力法计算塔楼的地震作用时，高层建筑顶部钢塔楼的地震作用计算公式为式中，为钢塔楼等效总重力荷载；为相应于钢塔楼结构基本自振周期的水

5、平地震影响系数，应按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第5.1.4条确定，此时结构阻尼比取为0.05；为钢塔楼地震作用的增大系数。4地震作用的弹塑性反应分析目前，尚没有较为合理的三维结构弹塑性地震反应程序，因此，本文没有对带钢塔楼高层建筑结构体系进行强烈地震作用下的非线性反应分析。鉴于目前的力学研究，如断裂力学、塑性力学、疲劳理论等都没有提供有关建筑结构非线性行为的规律；抗震试验也缺乏深入探索空间受力状态下建筑结构非线性性态的有效手段；再考虑到建筑结构本身的庞大、复杂和粗糙性，实现三维结构非线性地震反应分析尚需长期的持久努力。二、带钢塔楼高层建筑的抗震设计1抗震概念设计地震作为一种随

6、机振动，具有复杂性和不确定性等特点，现阶段，世界各国尚不能够实现准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，从建筑结构内力方面来看，基于其未能够全面考虑到结构的空间作用、非弹性性质、材料实效和阻尼变化等多种因素，以至于其存在着较大的不准确性。所以，这就要求钢塔楼高层建筑的抗震设计过程中，应立足于建设总体抗震能力的概念设计，在此基础之上，运用有效的计算和构造措施，进而，设计出具有良好抗震性能和足够抗震可靠度的建筑物。带钢塔楼高层建筑的主体结构应遵循建筑抗震设计规范（GB50011-2001）和高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）中最大适用高度和最大高宽比的规定，同时应进行专门的计算分析研究

7、。带钢塔楼高层建筑抗震设计时，高层建筑的结构体系应符合下列要求：（1）结构的平立面布置宜规则；（2）应具有足够的承载能力、刚度和变形能力；（3）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；（4）对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强；（5）结构宜具有多道抗震防线；（6）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。钢塔楼在确定抗震结构方案时，应遵循下列原则：（1）应使钢塔楼结构方案和主楼结构方案相协调；（2）保证塔楼具有较好的抗侧抗扭刚度；（3）钢塔楼位置应尽量位于主体结构中央或塔楼形心与主楼刚心相重合；

8、（4）尽量提高塔楼的结构延性。2抗震计算与验算地震经验表明，结构承载能力和结构变形是关系到结构抗震可靠度的两个重要方面。结构承载能力不足会造成结构的过早破坏；在承载能力足够的情况下，变形过大同样会使结构特别是非结构部件发生严重破坏。因此，对于带钢塔楼的高层建筑结构体系，在检验结构承载能力的同时，应特别注意地震作用下的结构变形验算，以防地震引起的结构变形超出允许限值，发生不应有的破坏。结构抗震变形验算包括两部分内容，一是“小震”作用下结构处于弹性状态的变形验算；二是“大震”作用下结构的弹塑性变形验算。通过抗震变形验算使得结构在多遇地震作用下楼层内的最大弹性层间位移和结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹

9、塑性层间位移分别满足抗震规范的要求。带钢塔楼高层建筑结构体系的钢塔楼的水平地震作用，理论上应当求解钢塔楼与主体建筑这一联合系统的动力方程，但在工程实践中为设计钢塔楼而去反复求解复杂的联合系统是难以实现的。为了适应工程设计的需要，本文采用地震作用增大系数来简化钢塔楼的地震作用计算。工程设计时，钢塔楼采用底部剪力法或振型分解反应谱法计算得到其置于地面时的水平地震作用，将其乘以地震作用增大系数即为置于高层建筑顶部时的水平地震作用。在塔楼鞭梢效应分析的基础上，指出钢塔楼地震作用增大系数取决于主体建筑和塔楼的动力特性、地面运动特性以及主体建筑和塔楼的阻尼特性等。在统计分析的基础上给出了带钢塔楼高层建筑塔楼底部地震剪力增大系数的简化计算公式：3塔楼与主体建筑连接处的非线性有限元分析主体建筑连接处的应力分布十分复杂。本文以江苏省电网调度中心为例，采用非线性有限元程序对该结构钢塔楼与主体结构连接处进行局部非线性地震响应分析，研究钢塔楼与主体建筑连接处的抗震性。参考