嵌固端的位置选取对高层建筑地震作用及用钢量的影响

【摘要】本文总结了高层建筑嵌固端应满足的条件，运用PKPM结构设计分析软件对某实际工程进行计算分析，揭示嵌固端位于不同位置对结构地震计算及工程用钢量的影响，通过对比分析，根据经济性原则选取嵌固端的合理位置。

【关键词】嵌固端；地下室；高层建筑

1.前言

高层建筑的嵌固端就是预期塑性铰出现的部位，确定嵌固部位就可以通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期部位出现。

结构设计中，对于具有两层地下室的高层建筑，一般可以将嵌固部位设置在地下一层顶板处，也可以将其设置在地下一层底板（地下二层顶板）处，或者是基础顶处。对于一个工程来说嵌固端究竟设置在何处，都应该由地下室结构的楼层侧向刚度与相邻上部结构楼层侧向刚度之比等条件来确定。规范规定地下一层顶板作为上部结构的嵌固部位时，应满足：

（1）对于地下一层侧向刚度与地上一层楼层侧向刚度的比值，各规范中的规定稍有不同。其中，《高层建筑混凝土结构技术规程》第5.3.7条规定：高层建筑结构整体计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2；《建筑抗震设计规范》6.1.14条第2款规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；《建筑地基基础设计规范》第8.4.25条第一款规定：当地下一层顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的结构侧向刚度大于或等于与其相连的上部结构底层楼层侧向刚度的1.5倍。因此当结构地下一层与地上一层的侧向刚度比值难以达到2倍时，可以按1.5倍执行。

（2）地下一层的结构顶板应采用梁板式楼盖，板厚不应小于180mm，其混凝土强度等级不宜小于C30；楼面应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

（3）地下室外墙和内墙边缘的板面不应有大洞口，以保证上部结构的地震作用或水平力传递到地下室抗侧力构件中。

（4）地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端节点和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。

（5）地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍；同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。

5平地震作用下框架结构的位移和内力计算

第五章横向地震作用下框架结构的位移和内力 5.1横向框架自振周期的计算结构自震周期采用经验公式： 552.08.159.22035.022.0035.022.03 1=?+=?+=B H T s 5.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算. 本办公楼楼的高度不超过40m ，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可采用底部剪力法计算用。结构等效总重力荷载为： kN 39485) 8259482825066(85.085.0eq =+?+?==∑i G G 兰州市，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.10g ，多遇地震下 08.0max =α。设计地震分组第一组，二类场地，场地特征周期为0.35s 053 .008 .01)55 .0035( )( 9 .0max 2g 1=??==αηαγT T 结构总水平地震作用标准值： kN 213839485 053.0eq 1Ek =?==G F α 因为：s 53.01=T >s 49.035.04.14.1g =?=T ，所以应考虑顶部附加水平地震作用。又因为：s 35.0g =T ≤0.35s ，故顶部附加地震作用系数为： 1142.007 .055.008.007.008.016=+?=+=T δ 顶部附加水平地震作用为： kN 24221381142.0Ek 66=?==?F F δ 各质点横向水平地震作用按下式计算：

()6Ek 6 1 1δ-= ∑=F H G H G F j j j i i i (=i 1，2， (6) 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为： ∑==n i j j i F V (i ＝1，2， (6) 各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表12。表5—1 楼层地震剪力计算表图5-1水平地震作用分布图图5-2楼层地震剪力剪力分布图

第八章水平地震作用下的内力和位移计算

第8章水平地震作用下的内力和位移计算 8.1 重力荷载代表值计算顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载：纵、横梁自重，半层柱自重，女儿墙自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层柱及纵、横墙体自重。 8.1.1第五层重力荷载代表值计算层高H=3.9m ，屋面板厚h=120mm 8.1.1.1 半层柱自重（b ×h=500mm ×500mm ）:4×25×0.5×0.5×3.9/2=48.75KN 柱自重：48.75KN 8.1.1.2 屋面梁自重 ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 16.1472 )25.06.6(/495.145.06.616.3)3.03(/495.123.06.7/16.3=?-?+?-?+ +?+?-? 屋面梁自重：147.16KN 8.1.1.3 半层墙自重顶层无窗墙（190厚）：()KN 25.316.66.029.3202.02019.025.14=??? ? ??-???+? 带窗墙（190厚）： ()()KN 98.82345.002.02019.025.1428.15.16.66.029.3202.02019.025.14=??? ??? ???????-?+???-???? ??-???+? 墙自重：114.23 KN 女儿墙：()KN 04.376.66.1202.02019.025.14=????+? 8.1.1.4 屋面板自重 kN m m m m kN 78.780)326.7(6.6/5.62=+???

8.1.1.5 第五层重量 48.75+147.16+114.23+37.04+780.78=1127.96 KN 8.1.1.6 顶层重力荷载代表值 G 5 =1127.96 KN 8.1.2 第二至四层重力荷载代表值计算层高H=3.9m ，楼面板厚h=100mm 8.1.2.1半层柱自重：同第五层，为48.75 KN 则整层为48.75×2=97.5 KN 8.1.2.2 楼面梁自重： ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 3.1542)25.06.6(/6.145.06.63.3)3.03(/6.123.06.7/3.3=?-?+?-?+ +?+?-? 8.1.2.3半墙自重：同第五层，为27.66KN 则整层为2×27.66×4=221.28 KN 8.1.2.4楼面板自重：4×6.6×（7.6+3+7.6）=480.48 KN 8.1.2.5第二至四层各层重量=97.5+154.3+221.28+480.48=953.56 KN 8.1.2.6第二至四层各层重力荷载代表值为： ()KN G 61.111336.65.326.76.65.2%5056.9534-2=??+????+= 活载:Q 2-4=KN 05.160%5036.65.326.76.65.2=???+???）（ 8.1.3 第一层重力荷载代表值计算层高H=4.2m ，柱高H 2=4.2+0.45+0.55=5.2m ，楼面板厚h=100mm 8.1.3.1半层柱自重：（b ×h=500mm ×500mm ）:4×25×0.5×0.5×5.2/2=65 KN 则柱自重：65+48.75=113.75 KN 8.1.3.2楼面梁自重：同第2层，为154.3 KN 8.1.3.3半层墙自重（190mm ）： ()()KN 14.3145.002.02019.025.142 8 .15.16.66.02 2.4202.02019.025.14=-?+???-??? ? ??-???+? 二层半墙自重（190mm ）：27.66 KN 则墙自重为：（31.14+27.66）×4=235.2 KN

高层建筑地震逃生方法

高层建筑地震逃生方法高层建筑地震逃生方法中国国际救援队cisar队员、国家地震灾害紧急救援训练基地教官在救灾过程中分析，发现很多楼房的底层，尤其是一层和二层，受到的横向剪切力非常大，特别是在房屋窗户窗体特别多、门框比较多这种情况下，房屋会沿着窗子和窗子的对角线发生开裂。换言之，如果开发商建的房子质量不够合格，那么建筑物的一层就会被剪切破碎，二层可能会在一层倒塌过程中跌落到地下室，这种情况在灾害现场十分常见。所以高层避险应以三层为一个界限，三层以上的住户不建议大家逃跑。三层以下，特别是一层和二层，建议大家快速地从楼里撤出。为什么三层以上的居民不建议逃跑?几年前上海发生过楼倒倒事件，当时发生倒塌的原因是地基的地面沉降，即便楼房整体倒塌，我们可以看到楼的内部空间还是有的。一旦楼内存在生存空间，我们就有可能在其中幸存下来。而三层以上的住户在从三层往下跑的过程中，大部分的时间花费在从楼道中往下撤离这一过程中，一旦发生余震，楼梯间是最最不稳定的地点。楼梯间只是一个逃跑的通道，并不是躲避的空间。如果往下撤离的时间过长，当余震来的时候，处在楼梯间的人很容易遇难。三层以上的住户在屋里就近躲避，三层以下的快速撤离，这是针对高层建筑物避震的一个建议。下面给大家说一个高层逃生的真实案例，911时大部分人是怎

样逃生的?其实他们大多数都是通过电梯逃生的。(后文会讲到)在这里，先给大家说几个火灾中的高层逃生方法：第一种方法是通过安全通道逃生。安全通道就是楼梯间的安全出口。在房屋设计的时候，安全通道的四周墙壁都是做过防火处理的，换言之，它是一个天然的隔烟通道。但是它的隔烟功能有一个前提，即每一层通往安全通道的门是防火门，并且平时都应该是关闭的。我们平时很少会把防火门关上，因为我们觉得它很碍事、很重，我们通常会拿一些绳子把它打开，或是拿一些木楔子让它保持敞开，这样的情况下，它就变成了一个烟可以到达的区域，换言之，如果我们在楼梯间里发现有烟进来了，那么它就已经不再是一个安全通道，而变成了一个死亡通道，那么我们在楼梯间往下走的过程就会觉得烟越来越大，很多人也是因为这个原因在楼梯间遇难。第二种方法可以通过高层逃生滑道逃生。现在这种技术在国内普及率并不是很高，在发达国家的普及相对较高，但我相信在过几年之后，在我国这种高层逃生通道也会有的。逃生滑道跟滑梯一样，人可以从窗户里直接出来，从国际上普遍采用这种技术的国家来看，大概一分钟能跑出二十个人左右，所以这种方式非常受用。第三种方法是通过高空直升机救援。如果是在大城市，高层逃生时一般建议顶层的人往楼顶上跑，因为楼房顶部可能会有直升机停机坪，这也就要求城市里救援系统中必须得有高空直升机救援，但并不是每个城市都能做到，所以这种方法有一定的局限性。

6 水平地震作用下框架的内力分析

57 6 水平地震作用下横向框架的内力分析（以A4~D4榀框架为例） 6.1 楼层剪力由表4.5.9得水平地震作用下横向框架各楼层剪力如表6.1.1所示。 6.2 各柱抗侧刚度D 由表4.5.7得各柱抗侧刚度如表6.2.1所示。 46.3 各层各柱剪力的计算由D 值法， j ji ji V D D V ∑= 各层各柱剪力的计算如表6.3.1所示。表6.3.1 各层各柱剪力的计算单位：kN

58 6.4 各层各柱反弯点高度的计算由D 值法，查表得出各层各柱反弯点高度的计算如表6.4.1所示。表6.4.1 各层各柱反弯点高度的计算 6.5 柱端弯矩的计算 _ ji l C V M y =， ) (V M _ ji u C y h i -= ， y h y i =_ 。各层各柱柱端弯矩计算如表6.5.1所示。

59 表6.5.1 水平地震作用下柱端弯矩计算单位：m 、kN 、m kN . 6.6 梁端弯矩的计算由节点平衡条件，*()l l u l b b c c l r b b i M M M i i =++，*()r r u l b b c c l r b b i M M M i i =++，式中M 、 M b r 、M b l 为节点处的梁端的弯矩，M c u 、M c l 为节点处柱上下端弯矩，i b r 、i b l 为节点处左右梁的线刚度。以各个梁为脱离体，将梁的左右端弯矩之和除以该梁的跨长，便得到梁内的剪力，计算过程如表6.6.1所示。

kN.表6.6.1 水平地震作用下梁端弯矩计算单位：m 6.7 绘制水平地震作用下A4~D4榀框架的弯矩图如图6.7所示。 6.8 绘制水平地震作用下A4~D4榀框架的剪力图如图6.8所示。 6.9 绘制水平地震作用下A4~D4榀框架的轴力图如图6.9所示。 60

高层建筑抗震设计常见的问题

高层建筑抗震设计常见的问题在高层建筑的建设中，其中最主要的问题是对它的抗震问题的研究，其中又以中短柱问题为最主要的问题。现在首先介绍一下抗震设计中常见的一些问题。缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系。如一半采用砌体承重，而另一半或局部采用全框架承重或排架承重；底框砖房中一半为底框，而另一半为砖墙落地承重，这种情况常发现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅，其底层为商店，设计成一半为底框砖房(有的为二层底框)，而另一半为砖墙落地自承，造成平面刚度和竖向刚度二者都产生突变，对抗震十分不利。底框砖房超高超层。如1996年，对在杭设计单位作的一次专题普查，发现有69幢底框砖房超高超层。新项目亦普遍存在此现象，1999年某地块住宅竣工交付使用验收中发现有三幢底框砖房超高超层，甚至有超三层的。

抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(gb50223-95)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值b1/b不满足≥0.75的要求。抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体外围护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。不少地方都采用钢筋混凝土内柱来承重以代替砖墙承重，实际上将砖混结构演变为内框架结构，这比底框砖房还不利，因内框砖房的层数、总高度控制比底框砖房更严，因此存在着严重抗震隐患。更为严重的是这种情况并未引起目前大多数结构工程师的重视。

地震作用与结构周期之间联系思考

地震作用与结构周期之间联系思考从地震影响系数与结构周期的关系及底部剪力法来看,结构周期越长,在结构产生的地震作用就越小；但从振型分解法可只取前面数个振型来计算地震作用及振型是按结构周期从大到小排列来看,似乎给人的感觉又是结构周期越长,在结构产生的地震作用就越大.你如何看待？重申一下反应谱意义,反应谱是具有不同动力特性的结构对一个地震动过程的动力最大反应的结果,反应谱曲线不反映具体的结构特性,只反映地震动特性（地震动过程不同成分频率含量的相对关系）,是地震动特性与结构动力反应的“桥梁”. 由地震加速度反应谱可计算单自由度体系水平地震作用：F=mSa(T),然而实际地震动无法预知,可谓千奇百怪,为了便于设计规范给出了加速度设计反应谱,该谱为地震系数（地震烈度与地面地震动加速度关系）与动力放大系数（结构最大加速度与地面最大加速度之比,正规化的反应谱）的乘积值,在特定的结构阻尼比下,依据场地、震中距将地震动分类,计算动力放大系数取平均后平滑处理即得设计反应谱. 底部剪力法是简化算法,针对地震反应可用第一振型（呈线性倒三角形）表征的结构,即地震影响系数与振型参与系数（其中的水平相对位移可用质点高度代替）假定只有一个,可对应于振型分解反应谱法中的第一振型.当两结构的基本周期不一致时,在“总质量一致”的条件下,周期大者地震影响系

数有减小的趋势（不一定减小,取决于基本周期大小）,总水平地震剪力有减少的趋势,而各层处的水平地震作用不一定减小,除非结构满足“层高一致、质量分布一致”的条件.综上,底部剪力法是一种近似计算方法,两结构在总质量一致的条件下,周期大者总地震作用近似有减小的趋势（不一定减小,取决于基本周期范围）,严格来讲未必,实际上规范的0.85与层质量、层高有关系. 相对于底部剪力法,振型分解反应谱法计算地震反应精度较高,将多自由度体系解耦为广义单自由度体系,实质上是按结构的振型将地震作用进行分解,求解分解地震作用下单位质量的反应,然后再依据振型规则将反应叠加为结构总反应.每一振型对应于一个振型周期,由于低振型>高振型,前振型周期所对应的地震影响系数（反应谱值）有减小的趋势,但每一振型下的各层的地震作用还与振型参与系数（反映了本振型在单位质量地震作用中所占的分量）、各层对应的振型向量值（取决于结构质量与刚度的分布）并不是所有层均是第一振型下值大）及本层质量有关.结构的总地震反应（注意是所有质点地震反应的代数和）以低阶振型反应为主,高阶振型反应对结构总地震反应的贡献较小,这一点毋庸置疑,振型各层地震作用具有方向性,总地震反应代数相加,低阶振型与0线交点要少于高阶振型,即同一结构下低阶总地震反应要大于高阶,即使反应谱值小,而各层地震作用则不一定,取决于质量与刚度的分布.

(整理)地震作用下框架内力和侧移计算.

6 地震作用下框架内力和侧移计算 6.1刚度比计算刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值。为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第3.4.2条规定：抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.5.2条规定：对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比计的比值不宜小于0.7，且与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。计算刚度比时，要假设楼板在平面内刚度无限大，即刚性楼板假定。 7.0939.0/1136076/10669082 11 >== = ∑∑mm N mm N D D γ，满足规范要求； ()8.0939.0/113607611360761136076/1066908334 321 2>=++?=++=∑∑∑∑mm N mm N D D D D γ，满足规范要求。依据上述计算结果可知：刚度比满足要求，所以无竖向突变，无薄弱层，结构竖向规则，故可不考虑竖向地震作用。将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，框架各层层间侧移刚度∑i D ，见表6-4。表5-4框架各层层间侧移刚度楼层 1层 2层 3层 4层 5层 6层突出屋面层 ∑i D 1066908 1136076 1136076 1136076 1136076 1136076 258396 6.2水平地震作用下的侧移计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）附录C 中第C.0.2条可知：对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架剪力墙结构和剪力墙结构，其基本周期可按公式6-1计算。 T T T μψ7.11= (6-1) 式中:1T ——框架的基本自振周期； T μ——计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移，单位为m ； T ψ——基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数。

8 地震作用内力计算

八地震作用内力计算（一）重力荷载代表值计算 1．屋面雪荷载标准值 Q sk=0.65×[7.8×6×(7.2×2+3.0)+3.9×(3.0+7.2)+7.8×7.2×2+10.1× 3.9+3.9×7.2]=0.65×1034=787kN 2．楼面活荷载标准值 Q1k=Q2k=2.5×[3.0×7.8×6+3.9×(3.0+7.2)+3.9×(7.2×3+10.1) +3.9× 7.2]+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2 +7.8×10.1)=2.5×332+2.0×781=2397kN Q3k=Q4k=2.5×332+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2)=2.5×332+2.0×702=2239kN 3．屋盖、楼盖自重 G5k=25×{1034×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2)+0.3×(0.8-0.1)×[3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9×3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2 ×2+3.0)×7+3.0+7.2)]}+( 20×0.02+7×(0.08+0.16)/2+17×0.02)×1034=25 ×201.48+1.58×1034=6666kN G4k=25×201.48+(20×0.02+17×0.02+0.65)×1034=6470kN G1k=G2k=25×{(332+781)×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2+7.8×2) +0.3×(0.8-0.1)×[(3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9× 3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2×2+3.0)×7+3.0+7.2)+10.1+7.8]}+ (20×0.02+17 ×0.02+0.65)×(332+781)=25×214.70+1.39×1113=6871kN 4．女儿墙自重 G’=1.0×[(3.9×3+7.8×6+3.9)×2+(10.1+7.2+3.0+7.2)×2]×(18×0.24+17 ×0.02×2)=179.8×4.66=835kN 5．三～五层墙柱等自重柱自重 (0.6×0.6×3.6×25+4×0.6×3.6×0.02×17)×39=1378kN 门面积 2.6×1.0×25=65m2 窗面积 2.3×1.8×24+10.1×1.8×2=136m2 门窗自重 65×0.2+136×0.4=67kN 墙体自重 {3.6×[7.8×24+7.2×14+3.9×2+8.7+3.9×2+(7.8+7.2)×2+3.9× 2+4.2×2+10.1×2]-(136+65)}×0.24×18=(3.6×378.4-201)×4.32=5017kN 小计6462kN 6．二层墙柱等自重

浅谈高层建筑抗震

浅谈高层建筑抗震 2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击，不但造成巨大的经济损失，更心痛的是有那么的生命离开了我们，这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中，几乎所有的建筑都倒塌了，相对于低层建筑而言，高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升，就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米，而且建筑的体型越来越复杂，不规则结构越来越多，这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全，达到安全和经济的统一，有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。 1.地震导致建筑破坏的原因根据地震经验，地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况：（1）地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形，对其上部建筑的直接危害；（2）地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效，对上面建筑物所造成的破坏；（3）建筑物在地面运动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、构件失稳或整体倾覆而破坏； 2.建筑的抗震概念设计所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。 3.建筑抗震设计方法的发展过程 3.1、静力理论阶段水平静力抗震理论始创于意大利，发展于日本，1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为：结构物所收到的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力，其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。 3.2、反应谱理论阶段我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下： (1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。 (2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。 (3) 在早期方案设计阶段，结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定，以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。 3.3、动力理论阶段

单质点地震作用计算的计算方法

单质点地震作用计算的计算方法所谓单质点弹性体质，是指可以将结构参与振动的全部质量集中于一点，用无重量的弹性直杆支承于地面上的结构．例如水塔、单层房屋等建筑物，由于它们的质量大部分集中于结构的顶部，所以通常将这些结构简化成单质点体系．目前，计算弹性体系的反应时，一般假定地基不产生转动，而把地基的运动分解为一个竖向和两个水平向的分量，然后分别计算这些运动分量对结构的影响．主要内容：1．单自由度弹性体系地震反应分析，主要是运动方程解的一般形式及水平地震作用的基本公式及计算方法。 2．计算水平地震作用关键在于求出地震系数k和动力系数β。一、地震概述地震是一种地质现象，就是人们常说的地动，它主要是由于地球的内力作用而产生的一种地壳振动现象。据统计，地球上每年约有15万次以上或大或小的地震。人们能感觉到的地震平均每年达三千次，具有很大破坏性的达100次。每次中等程度的地震就会造成重大损失和人员伤亡，研究地震的危害和抗震的方法极有必要，目前已经研究到了多质点体系地震作用和整体结构的地震作用，但这些研究都离不开单质点地震作用的计算，我们组准备理论研究并在现有的计算基础上做一点拓展。二.地震危害直接 2005年2月15日新疆乌什发生6.2级地震，经济损失达15757.43万元，主要是土木结构的房屋破坏严重。近期，云南普洱发生严重的地震，震中位于人口稠密的县城，造成严重的财产损失和人员伤亡。目前，因灾受伤群众为３００余人，其中３人死亡。全县各乡（镇）房屋受损严重，土木结构房屋墙体倒塌较多，砖混结构房屋普遍出现墙体开裂，承重柱移位。作为将来的结构工程师，抗震是我们拦路虎，必须加以重视，那我们先从基础理论着手。三、单质点弹性体系的地震反应目前，我国和其他许多国家的抗震设计规范都采用反应谱理论来确定地震作用。这种计算理论是根据地震时地面运动的实测纪录，通过计算分析所绘制的加速度（在计算中通常采用加速度相对值）反应谱曲线为依据的。所谓加速度反应谱曲线，就是单质点弹性体系在一定地震作用下，最大反应加速度与体系自振周期的函数曲线。如果已知体系的自振周期，那么利用加速度反应谱曲线或相应公式就可以很方便地确定体系的反应加速度，进而求出地震作用。应用反应谱理论不仅可以解决单质点体系的地震反应计算问题，而且，在一定假设条件下，通过振型组合的方法还可以计算多质点体系的地震反应。 1．运动方程的建立为了研究单质点弹性体系的地震反应，我们首先建立体系在地震作用下的运动方程。图2-1表示单质点弹性体系的计算简图。

地震对建筑的影响

地震对建筑的影响 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8

第九组组员：陈耀铭、黄伟鹏、江信贤地震与民用建筑一、民用建筑在地震中的震害特点（一）砌体结构房屋的震害及分析 1）震害现象（1）墙角的破坏：房屋的四角墙面上开裂以至于局部倒塌的现象。（2）楼梯间的破坏：楼梯间两侧承重墙出现严重的斜裂缝。

（3）内外墙连接的破坏：内外墙连接处出现竖向裂缝，严重时纵横墙拉脱。造成纵墙外闪倒房屋丧失整体性。（4）突出屋面的屋顶间等附属结构的破坏：地震时，平面突出部位出现局部破坏现象。相邻的刚度差异较大时尤为严重。突出屋面的屋顶间、烟囱、女儿墙等附属结构，由于地震鞘效应”的影响，一般较下部主体结构破坏严重，而且突出部分面积和房屋面积相差越震害越严重，如图所示。（5）墙体的破坏：墙体出现水平裂缝、斜裂缝、X形裂缝，严重的则出现歪斜以致倒塌现象，所示。方向平行的墙体，在水平地震作用下，墙体首先出现斜裂缝，如果墙体高宽比接1，则墙体出现X形交叉裂缝；如果墙体的高宽比较小，则在墙体中间部位出现水平裂缝

（6）其他部位常见破坏：由于楼盖缺乏足够的拉结或施工中楼板搁置长度过小，会造成楼板落；由于伸缩缝过窄，不能起到防震缝的作用，地震时缝两侧墙体放生碰撞而造成破坏 2）分析：历次大地震，如1963年前南斯拉夫地震，1972年美国费尔南多斯地震，1976年罗亚地震，1975年营口海城地震，1976年唐山地震以及2008年汶川地震中，都证明底部框架砌体结房屋震害是相当严重的。在地震作用下，底部框架—抗震墙结构房屋的底层承受着上不砖房倾覆力矩的作用，其外侧柱现受拉的状况；底层为内框架时，外侧的砖壁柱则会因砖柱受拉承载力低而开裂，甚至严重破坏；层为半框架时会出现底层横墙开裂，而后由于内力重分布，加重了层半框架的破坏；底层商店住宅由于需要大空间，横墙较少，因底层的抗震能力弱形成特别的薄弱楼层，造成破坏特别严重。（二）钢结构房屋的震害及分析 1）钢结构的震害主要有节点连接的破坏、构件的破坏以及结构的整体倒塌三种形式。 2）分析：历次地震表明，在同等场地、地震烈度（seismic intensity）条件下，钢结房屋的震害要较钢筋混凝土结构房屋的震害小得多。以1985年9月墨西哥城大地震（里氏级的震害为例，其中倒塌和严重破坏的钢结构房屋为12栋，而钢筋混凝土房屋却有127栋。 1、节点连接的破坏（1）框架梁柱节点区的破坏由于节点集中力、构造复杂、施工难度较大，极易造成应力集中，因此节点破坏时发生最多的一种破坏形式。1994年美国诺斯里奇（Northridge）地震和 1995年日本阪神地震均造成了很多梁柱刚性节点的破坏。2008年汶川地震也造成钢结构网架节点破坏。诺斯里奇地震时，H形截面的梁柱节点的典型破坏形式。由图中可见，大多数节点破坏发生在梁端下翼缘处的柱中，这可能是由于混凝土楼板与钢梁共同作用，

2.7水平地震作用内力计算

2.7 水平地震作用内力计算设计资料: 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第5.1.3条：屋面重力荷载代表值Gi =屋面恒载+屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重；各楼层重力荷载代表值G i =楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重；总重力荷载代表值∑== n i i G G 1 。主梁与次梁截面尺寸估算: 主梁截面尺寸的确定：当跨度取8000L mm =，主梁高度应满足： 1111 (~)(~)8000667~1000812812 h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取700h mm =，则：1111 (~)(~)700233~3502323 b h mm mm ==?=，取350b mm =。当跨度取6000L mm =，主梁高度应满足： 1111 (~)(~)6000500~750812812 h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取500h mm =，则：1111 (~)(~)500167~2502323 b h mm mm ==?=，取250b mm =。一级次梁截面尺寸的确定：跨度取4800L mm =，次梁高度应满足： 1111 (~)(~)4800320~40012181218h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取350h mm =，则： 1111 (~)(~)350117~1752323 b h mm mm ==?=，取200b mm =。二级次梁截面尺寸的确定：跨度取3000L mm =，次梁高度应满足： 1111 (~)(~)3000167~25012181218h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取300h mm =，则： 1111 (~)(~)300100~1502323 b h mm mm ==?=，取200b mm =。

地震作用下结构相应自学报告

地震作用下结构相应自学报告运动方程反应量反应时程反应谱位移，伪速度与伪加速度反应谱联合反应谱反应谱应用－确定结构峰值反应反应谱与设计反应谱

1.运动方程图1 地面运动时结构响应示意如图单自由度结构，在地面运动时质点处于动平衡状态，根据达朗贝尔原理，质点动平衡方程可以表示为： f I+f D+f S=0（1-1）其中，f I为惯性力，f D为阻尼力，f S为结构给质点的弹性回复力。在平衡关系的三项中，惯性力取决于质点的绝对加速度，而弹性回复力和阻尼力则分别取决于结构变形和变形速度，即相对变形和相对速度。因此，式（1-1）可表达为： mu t+cu+ku=0（1-2）其中，上标t的量为绝对坐标系下的量，无上标的量为地面参考系下的量。对于加速度而言，由于地面参考系与绝对加速度没有相对转动，因此有 u t=u+u g（1-3）其中u g为地面运动的加速度。将式（1-3）代入（1-2）并进行整理，得到一般单自由度线弹性结构在地震激励下的运动方程： u+2ζωn u+ωn2u=?u g（1-4） 2.反应量对于工程结构在地震中的响应，我们一般关心结构在地震中的内力和变形，而对于一些振动敏感的仪器设备，还会关注该处的绝对加速度。对于给定结构，结构内力和变形取决于相对位移，同时相对速度对结构的阻尼力也起到了绝对作用。因此地震中我们应关注结构的相对量u，u和u以及绝对量u t，u t和u t。

3.反应时程反应时程是指在一次地震中某个结构的特定物理量随时间变化的情况。在单自由度体系中，由结构的质量、刚度性质和地震动的具体输入，可以通过动力学方法计算出位移随时间的变化规律。另一方面，为了简化计算过程并且不失真实的表达结构的振动情况，使用等效静力法来计算结构的内力，这里引入了伪加速度A的概念，其量纲与加速度u相同，数值上为ωn2u，作用在质点上以为静外力对结构内力进行计算。 A=ωn2u（3-1） 4.反应谱对于一给定地震动，我们在考察结构在该地震动下的响应时，最关心结构的最大响应，包括最大位移、最大速度和最大加速度，此时结构的最大响应只与结构的固有周期和结构的阻尼比有关。将同一阻尼比的不同周期的结构在该地震动作用下的最大位移、速度和加速度分别画在图表中，即得到该地震动的位移、速度和加速度的反应谱。反应谱的横轴为结构的固有周期，纵轴为地震动引起的结构的最大响应，即最大位移、最大速度或最大加速度，对于一特定阻尼比，一个地震动对应一组反应谱，因此，反应谱反映的是地震动的固有特性。图2直观的表现出了反应谱的含义。图2 反应谱的直观含义 5.位移，伪速度和伪加速度反应谱

浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景

浅谈高层建筑抗震的现状及发展前景（中国矿业大学建筑工程学院土木11-5班马绪文）摘要:对于一个高层结构的设计,遇到的问题可能错综复杂,只能具体问题具体分析。工程实践表明在高层结构的设计过程中,设计人员只有抗震概念清晰,构造措施得当,应用合适的结构分析软件三者有机结合才能取得比较理想的结果,在这个过程中抗震构造重于结构计算。本文对建筑抗震进行必要的理论分析,从而探索高层建筑的设计理念、方法,采取必要的抗震措施并简述其发展前景。关键词:高层建筑;抗震;结构设计现阶段,土与结构物共同工作理论的研究与发展使建筑抗震分析在概念上进一步走向完善,如果可以在结构与地基的材料特性,动力响应,计算理论,稳定标准诸方面得到符合实际的发展,自然会在建筑结构抗震领域内起到重要的作用。 1 高层建筑抗震设计特点第一，控制建筑物的侧移是重要的指标。在地震荷载作用下，建筑结构所产生的水平剪切力占主导地位，所以建筑物会产生明显的侧移，随建筑结构的高度不断曾加，结构的侧向位移迅速增大，但该变形要在一定限度之内，这样才能保证结构安全以及使用功能。第二，地震荷载中的水平荷载是决定因素。水平荷载会使建筑物产生倾覆力矩，并且在结构的竖向构件中引起很大的轴力，这些都与建筑物高度的两次方成正比，故随建筑结构高度的曾加，水平载荷大相径庭。对高度一定的建筑物而言，竖向荷载基本上是不变的，但是随着建筑物的质量、刚度等动力特性的不同，水平地震荷载和风荷载的变化是比较大的。第三，要重视建筑结构的延性设计。高层建筑结构随着高度增加，刚度减小，显得更柔，在地震荷载作用下变形较大。这就要求建筑结构要有足够的变形能力，使结构进入塑性变形阶段仍然安全，需要在结构构造上采取有利的措施，使得建筑结构具有足够的延性。 2 建筑抗震的理论分析 2.1 建筑结构抗震规范简介建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结,是指导建筑抗震设计(包括结构动力计算,结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容)的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平,又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导,向技术经济合理性的方向发展,但它更要有坚定的工程实践基础,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识,现代规范中的条文有的被列为强制性条文,有的条文中用了“严禁,不得,不许,不宜”等体现不同程度限制性和“必须,应该,宜于,可以”等体现不同程度灵活性的用词。 2.2 抗震设计的理论拟静力理论：拟静力理论是20世纪10～40年代发展起来的一种理论,它在估计地震对结构的作用时,仅假定结构为刚性,地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于

水平地震作用下的框架侧移验算和内力计算

水平地震作用下的框架侧移验算和力计算 5.1 水平地震作用下框架结构的侧移验算 5.1.1抗震计算单元计算单元：选取6号轴线横向三跨的一榀框架作为计算单元。 5.1.2横向框架侧移刚度计算 1、梁的线刚度： b /l I E i b c b = (5-1) 式中：E c —混凝土弹性模量s I b —梁截面惯性矩 l b —梁的计算跨度 I 0—梁矩形部分的截面惯性矩根据《多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑》，在框架结构中有现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效侧移刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利因素，梁截面惯性矩按下列规定取，对于现浇楼面，中框架梁Ib=2.0Io,，边框架梁Ib=1.5Io ，具体规定是：现浇楼板每侧翼缘的有效宽度取板厚的6倍。 2、柱的线刚度： c c c c h I E i /= (5-2) 式中：Ic —柱截面惯性矩 hc —柱计算高度一品框架计算简图： 3、横向框架柱侧移刚度D 值计算： 212c c c h i D α= (5-3) 式中：c α—柱抗侧移刚度修正系数

K K c +=2α（一般层）；K K c ++=25.0α（底层） K —梁柱线刚度比，c b K K K 2∑= （一般层）；c b K K K ∑=（底层） ① 底层柱的侧移刚度：边柱侧移刚度： A 、E 轴柱：68.010 5.61045.41010=??==∑c b i i K 中柱侧移刚度： C 、 D 轴柱：18.1105.6102.345.410 10=??+== ∑）（c b i i K ② 标准层的侧移刚度边柱的侧移刚度： A 、E 轴柱：51.010 72.821045.4221010=????==∑c b i i K 中柱侧移刚度： C 、 D 轴柱：88.01072.82102.345.42210 10 =???+?== ∑）（c b i i K

框架在地震作用下内力计算

框架在地震和重力作用下内力计算学生姓名：张育霜学号：20120322029 指导老师：

目录 1建筑说明 (1) 1.1 工程概况 (1) 1.2 设计资料 (1) 1.3 总平面设计 (1) 1.4 主要房间设计 (1) 1.5 辅助房间设计 (1) 1.6 交通联系空间的平面设计 (2) 1.7 剖面设计 (2) 1.8 立面设计 (3) 1.9 构造设计 (3) 2 框架结构布置 (3) 2.1 计算单元 (4) 2.2 框架截面尺寸 (4) 2.3 梁柱的计算高度（跨度） (4) 2.4 框架计算简图 (5) 3 恒荷载及其内力分析 (6) 3.1 屋面恒荷载 (6) 3.2 楼面恒荷载 (7) 3.3 构件自重 (7) 3.4 固端弯矩计算 (8)

3.5 节点分配系数μ计算 (9) 3.6 恒荷载作用下内力分析 (10) 4 活荷载及其内力分析 (13) 4.1 屋面活荷载 (13) 4.2 楼面活荷载 (13) 4.3 内力分析 (13) 5 重力荷载及水平振动计算 (17) 5.1 重力荷载代表值计算 (17) 5.2 水平地震作用计算 (17) 6 内力组合计算 (22) 6.1 框架梁内力组合 (22) 6.2 框架柱内力组合 (25) 7 截面设计 (31) 7.1 框架梁的配筋计算 (31) 7.2 框架柱的配筋计算 (40) 7.3 框架梁、柱配筋图 (52) 8 基础设计 (55) 8.1 对A柱基础配筋计算 (55) 8.2 对B柱基础配筋计算........................................................... 错误！未定义书签。 9 双向板的设计.................................................................................... 错误！未定义书签。 9.1 设计资料................................................................................. 错误！未定义书签。 9.2 荷载设计值............................................................................. 错误！未定义书签。

地震对市政建设的影响

摘要：地震是一种危害极大的自然现象，即使能够做出有效的地震短临预报，市政工程建设本身的破坏仍无法避免。地震灾害的实例表明，破坏性地震造成的人员伤亡和经济损失，主要是由于建筑物、工程设施的破坏倒塌、以及伴随的次生灾害造成的。本文的目的是探讨如何使市政建设建筑物能够有效抵御强烈地震的袭击，以及其他国家和地区在这方面成熟的经验。地震在我国的分布中国地处世界上两个最大地震集中发生地带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育。在中国发生的地震又多又强，其绝大多数又是发生在大陆的浅源地震，震源深度大都在20公里以内。因此，中国是世界上多地震的国家，也是蒙受地震灾害最为深重的国家之一。影响中国的是环太平洋地震带和欧亚地震带，台湾地区是环太平洋地震带影响地区的主要代表，而四川、西藏、云南等中国西部地区受欧亚地震带影响较多，这些地区成为地震频发区。 2004年6月，国家重大科学工程项目“中国地震活动断层探测技术系统大城市活动断层探测与地震危险性评价”开始实施，中国地震局地质研究所研究员徐锡伟是该项目首席专家。项目选择在北京、上海、天津、福州、沈阳等内地的21个大城市进行了探测研究。该项目于2008年4月顺利完成，已基本查明了21个城市及其邻区的主要断层的分布、最新活动性和发震危险性，特别是排除了上海、天津、广州、沈阳、银川、青岛等城市的其中80条断层的活动性。地震对城市建筑物的破坏地震波分为体波和面波两种,体波包括横波和纵波.一般纵波先到达地表对建筑物造成影响，给人上下抖动的感觉，横波比纵波稍晚，给人前后摇摆不定的感觉。而最后到达的是面波，沿着地表蛇行前进，往往对建筑物施加较大的剪切力，大多数建筑物倒塌是由于面波的作用。地震对建筑物的破坏作用是通过地基和基础传递给上部结构的。地震时地基和基础起着传播地震波河支承上部的双重作用。在地震的作用下，引起地基承载力降低或使地基产生不均匀沉降，从而导致建筑的破坏。地震的震害现象主要有砂土地基的振动液化、滑坡、地裂及震陷等。另外，由于地震产生的惯性力使建筑物受到水平方向的作用力，也会引起建筑物主体结构的破坏。地震对建筑物的影响不仅与地震烈度有关，还与建筑物场地效应、地基土动力特性有关。对同一类土，因地形不同，可以出现不同的场地效应，房屋的震害因而不同。在同样的场地条件下，粘土地基和砂土地基、饱和土和非饱和土地基上房屋的震害差别也很大。地震对建筑物的破坏还与基础形式、上部结构的体型、结构形式及刚度有关。全球处于地震带上的城市防震措施日本是一个地震频发的国家，每年发生有感地震约1000多次，全球10％的地震均发生在日本及其周边地区。其中6级以上的地震每年至少发生1次，据不完全统计，世界范围内发生的里氏6级以上的地震，大约有20％发生在日本。然而，地震并没有给日本带来巨大人员伤亡等损失，绝大部分建筑保持完好。是什么原因造成如此大的反差呢？这与日本房屋建筑防震措施是密不可分的。早在1923年关东大地震之后，日本就制定法律，要求建造房屋时必须计算防震程度，1995年颁布了建筑防震标准——《建筑基准法》。《基准法》规定，高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。抗震报告书的主要内容包括，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格