不同场地特征对高层建筑结构地震响应的影响_董佩伟赵昕
近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响
第４０卷第１期２０１２年１月同济大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１２文章编号：０２５３－３７４Ｘ（２０１２）０１－００１４－０８ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－３７４ｘ．２０１２．０１．００３收稿日期：２０１１－０３－０４第一作者：李 旭（１９８５—），女，博士生，主要研究方向为高耸结构抗风、振动控制等。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｘｕ＿６１４＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：何敏娟（１９６３—），女，教授，博士生导师，工学博士，主要研究方向为钢结构、木结构、高耸结构等。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｅｍｊ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响李 旭１，Ｃａｒｌｏｓ Ｅｓｔｕａｒｄｏ Ｖｅｎｔｕｒａ２，何敏娟１（１．同济大学建筑工程系，上海 ２０００９２；２．英属哥伦比亚大学土木工程学院地震工程研究中心，温哥华Ｖ６Ｔ１Ｚ４）摘要：近断层地震地面运动区别于远场地震，具有滑冲效应特性和向前方向性效应特性．其中，具有单方向速度脉冲和阶跃式永久位移的滑冲效应对长周期结构影响较大．取１９９９年Ｔｕｒｋｅｙ地震中台站ＳＫＲ带有滑冲效应的近断层地震记录作为输入获得弹性和弹塑性反应谱，并详细分析具有不同大小线性特征周期的单自由度体系从线性发展到非线性的整个过程中滑冲效应的作用．以某典型的钢筋混凝土剪力墙高层建筑结构为例，具体研究近断层地震滑冲效应对结构抗震性能的影响．结果表明，近断层地震滑冲效应除了对较长周期的高层结构抗震性能具有不利影响之外，对可能产生较大非线性变形的短周期结构的影响同样不可忽视．关键词：近断层地震；滑冲效应；高层混凝土结构中图分类号：Ｐ３１５．９；ＴＵ９７３＋．１６ 文献标识码：ＡＳｅｉｓｍｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅＢｕｉｌｄｉｎｇｓ Ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ Ｎｅａｒ－Ｆａｕｌｔ ＧｒｏｕｎｄＭｏｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｆｌｉｎｇ ＥｆｆｅｃｔｓＬＩ Ｘｕ１，Ｃａｒｌｏｓ Ｅｓｔｕａｒｄｏ Ｖｅｎｔｕｒａ２，ＨＥ Ｍｉｎｊｕａｎ１（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆａｃｉｌｉｔｙ，Ｖａｎｃｏｕｖｅｒ ＢＣ Ｖ６Ｔ１Ｚ４，Ｃａｎａｄａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆｆｌｉｎｇ ｓｔｅｐ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍ ｆａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ，ｄｕｒｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｆｌｉｎｇ ｓｔｅｐ ｗｉｔｈｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆｆｓｅｔ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｏｎｅ－ｓｉｄｅｄｖｅｌｏｃｉｔｙ ｐｕｌｓｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｖｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎ ｃａｕｓｉｎｇ ｄａｍａｇｅ ｔｏｌｏｎｇｅｒ ｐｅｒｉｏｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｆｌｉｎｇ ｓｔｅｐ ｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ １９９９ Ｔｕｒｋｅｙ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｔ ｓｔａｔｉｏｎ ＳＫＲ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ，ａｓｉｎｇｌｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｆｒｅｅｄｏｍ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｎｅａｒｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｐｅｒｉｏｄｓ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａ ｔｙｐｉｃａｌｒｅｉｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｈｅａｒ ｗａｌｌ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｄｍｏｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｆｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｆｌｉｎｇ－ｓｔｅｐ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｈｉｇｈ－ｒｉｓｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｌｏｎｇｅｒ ｐｅｒｉｏｄ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｆｏｒｔｈｅ ｓｈｏｒｔｅｒ ｐｅｒｉｏｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄｏｎｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｏｅｓ ｔｏ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｔａｔｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ；ｆｌｉｎｇ－ｓｔｅｐ ｅｆｆｅｃｔｓ；ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 地震发生时，根据场地离开断层距离的远近，将地震动分为近断层地震动和远场地震动．通常将距离断层不超过２０～６０ｋｍ区域场地的地震动称为近断层地震［１］，大于该范围的地震动统称为远场地震．正是由于近断层地震动距离断层较近，使得断层本身的破裂和滑动特性对地面运动影响较大，从而明显区别于远场地震地面运动［２］．其中，近断层地震最为突出的特点是具有速度脉冲特性，而引起速度脉冲的因素主要包括近断层地震向前方向性效应（ｆｏｒｗａｒｄ ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）和滑冲效应（ｆｌｉｎｇ－ｓｔｅｐ）［３－５］．地震工作者从几次世界范围的大地震中获得了近断层地震动记录，如１９９２年Ｌａｎｄｅｒｓ地震、１９９４年Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震、１９９５年Ｋｏｂｅ地震、１９９９年Ｃｈｉ－Ｃｈｉ地震、１９９９年Ｔｕｒｋｅｙ地震和２０１０年Ｃｈｉｌｅ地震等．这为进一步对近断层地震动的研究提供了宝贵的数据资料．通过分析近断层地震地面运动特征，建立了诸多简化模型［６－７］，包括简单方形、三角模型、三角函数模型等，最被接受的是三角函数模型，如采用Ｔｙｐｅ－Ａ模型表示滑冲效应，采用Ｔｙｐｅ－Ｂ模型表示向前方向性效应，采用Ｔｙｐｅ－Ｃ模型模拟含有多个脉冲的地面运动．从很多震害现象中得出，近断层地震对工程结构的破坏性比远场地震来得更为严重，尤其是对高层建筑结构［４，８－１０］．近年来，结构在近场地震下的响应特性受到学者的广泛关注，而且普遍认为向前方向性效应比滑冲效应对结构具有更大的潜在的不利 第１期李 旭，等：近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响 影响［１１］．Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ解释了近场地震向前方向性效应，并对其建立了经验模型［１２］；Ｈａｌｌ等指出，当向前方向性效应的脉冲持续时间与高层结构和基础隔震结构基本周期接近时会使其发生严重破坏［１０］；Ａｌａｖｉ和Ｋｒａｗｉｎｋｌｅｒ定量分析了框架结构在具有向前方向性效应的近场地震作用下的线性和非线性反应特性［１３］；Ｉｗａｎ认为，采用剪切梁模型波传分析的位移角谱（ｄｒｉｆｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）可以更为直接地体现近场地震响应［１４］；Ｃｈｏｐｒａ等通过计算指出，当考虑足够数量的高阶模态响应，采用传统的反应谱分析法分析近场地震向前方向性效应对结构的影响可以达到工程要求的精度［１５］．相比而言，对近场地震滑冲效应的研究相对较少．Ａｂｒａｈａｍｓｏｎ提出滑冲效应的几个特性参数，包括幅值、持续时间和到达时间［５］；Ｋａｌｋａｎ和Ｋｕｎｎａｔｈ调查了滑冲效应和向前方向性效应对具有不同周期特性的钢框架结构的影响［１６］；杨迪雄等通过对短肢剪力墙高层结构、隔震建筑结构以及高层钢结构等的研究进一步表明，脉冲型地震动主要激发结构基本振型的反应，且滑冲效应引起的速度脉冲对长周期建筑结构的危害性尤为突出［７，１７－２０］．尽管如此，滑冲效应对实际结构的抗震性能影响还未被充分认识，特别是高层建筑结构在近场地震滑冲效应作用下的非线性响应特性．本文选取一组典型的具有滑冲效应的近场地震记录，即１９９９年Ｔｕｒｋｅｙ地震ＳＫＲ－ＥＷ台站地震记录作为输入，采用人工过滤方式获得带有滑冲效应记录（简称ｗｉｔｈ ｆｌｉｎｇ ｒｅｃｏｒｄ）和无滑冲效应记录（简称ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｌｉｎｇ ｒｅｃｏｒｄ）．首先，通过单自由度体系弹性和弹塑性反应谱分析总体了解滑冲效应特性，并通过改变具有不同特征周期体系的屈服强度评估系统从线性到非线性的整个变化过程中滑冲效应对其抗震性能的影响．最后，以某典型的高层钢筋混凝土剪力墙结构为例具体研究高层建筑结构在带有滑冲效应的近场地震作用下的抗震性能．１ 近断层地震动概述对地震机理的研究表明，近断层地震动产生于断层的断裂过程［４，２１］．地震发生时，断层快速滑动并沿着断裂方向向前发展，于是出现了永久性地面位移偏量，在此过程中地震能量以垂直于断层的地震波的形式传播．对于位于断层破裂向前方向上的场地，当断层破裂速度与地震剪切波速一致时，断层破裂能量累积达到幅值，从而引起强烈的地面脉冲运动．其中，将产生永久性地面位移偏移的特性称为滑冲效应，将引起强烈地面脉冲运动的特性称为向前方向性效应［３，１３－１４］．由上述断层断裂机理可知滑冲效应的突出特点为较大的地面阶跃式的永久位移偏移以及单方向速度脉冲；而向前方向性效应则具有较长持时的动力脉冲运动和连续的双向速度半脉冲的特性．对于走滑断层（ｓｔｒｉｋｅ－ｓｌｉｐ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ），滑冲效应出现在平行断层走向方向，向前方向性效应则垂直于断层走向；对于倾滑断层（ｄｉｐ－ｓｌｉｐ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ），滑冲效应和向前方向性效应均垂直于断层走向，两者发生耦合．图１显示了２类断层中滑冲效应、向前方向性效应与断层方向的关系［１］．图２展示了２类断层中带有滑冲效应和向前方向性效应的地面位移运动特点［１］．由此看来，尽管滑冲效应和向前方向性效应均具有速度脉冲特性，但两者具有明显区别，对建筑结构的抗震性能影响也不尽相同，须分别考虑．本文主要研究近断层地震滑冲效应对结构抗震性能的影响．２ 近断层地震滑冲效应特性２．１ 地震记录为研究近断层地震滑冲效应对结构抗震性能的影响，以具有代表性的１９９９年Ｉｚｍｉｔ Ｔｕｒｋｅｙ地震（震级Ｍｗ＝７．４）为例，因断层性质为走滑断层，故而在近断层区域平行断层断裂方向的地面运动中存在滑冲效应．选取距离断层３．１ｋｍ的台站ＳＫＲ东西向（即平行于断层方向）的地震记录，见图３所示，其中有滑冲效应地震记录的峰值地面加速度（ＰＧＡ）为０．３９９ｇ，峰值地面速度（ＰＧＶ）为８０．５ｃｍ·ｓ－１，峰值地面位移（ＰＧＤ）为２０４．５ｃｍ．同时，图３也列出了由英国帝国理工学院修正处理后无滑冲效应的地５１ 同济大学学报（自然科学版）第４０卷 震记录，处理方法为八阶椭圆带通法（８ｔｈ ｏｒｄｅｒｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｍｅｔｈｏｄ），过滤频率区间０．２５～２５．００Ｈｚ，ＰＧＡ为０．３５４ｇ，ＰＧＶ为３２．９ｃｍ·ｓ－１，ＰＧＤ为１２．５ｃｍ．由图３ｃ中有滑冲效应的位移时程数据中可以看出，位于３１～３６ｓ时间段内存在较大的永久性位移偏移，偏移量约为２００ｃｍ，于是滑冲效应持时Ｔｐ＝５ｓ；对应图３ｂ速度时程曲线时间段３１～３６ｓ内，有滑冲效应地震记录中带有明显的单方向速度半脉冲特性；尽管如此，图３ａ有、无滑冲效应的加速度时程曲线却无明显差别．２．２ 弹性反应谱取上述有、无滑冲效应地面运动加速度时程作为输入，求得单自由度体系（阻尼比为０．０５）的弹性反应谱［１７］见图４． 由图４可以看出：①当周期小于３ｓ，系统在有、无滑冲效应地震作用下，弹性反应谱差别不大；②当周期大于３ｓ，系统在有滑冲效应地震作用下的弹性反应谱开始大于无滑冲效应地震作用下的弹性反应谱，且当周期大于４ｓ之后，滑冲效应明显放大系统的速度和位移响应，见图４ｂ和ｃ中所示；③图４ｃ中，当周期大于３ｓ，在无滑冲效应地震作用下，系统位移响应开始缓慢减小并最终趋于某个相对较小的变形量，这与通常认识到的地震对长周期结构影响不是很大相一致；然而，当周期大于３ｓ，在有滑冲效应地震作用下，系统位移响应开始单调增加，从而证实了近场地震滑冲效应对长周期结构影响显著的结论．６１ 第１期李 旭，等：近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响 ２．３ 弹塑性反应谱在强度较大的地震作用下，结构通常会进入非线性状态，在此取单自由度体系弹塑性模型（阻尼比为０．０５）计算非线性反应谱［２２］．图５列出了在有、无滑冲效应地震作用下延性系数μ＝１，２，４，６的单自由度体系弹塑性位移反应谱，其中μ＝１表示弹性反应谱，μ＞１表示弹塑性反应谱．总体上看，弹塑性位移反应谱和弹性位移反应谱变化趋势是一致的，即当系统周期较小，在有、无滑冲效应地震作用下位移反应谱差别不大，当系统周期较大时，滑冲效应明显放大了系统的位移响应．值得注意的是，对于弹性反应谱，当系统周期大于３ｓ后滑冲效应才开始影响结构响应，然而对于弹塑性反应谱，当系统周期大于２ｓ，滑冲效应便开始影响结构地震响应，且延性系数越大，影响越大．图５ 单自由度体系弹塑性位移反应谱Ｆｉｇ．５ Ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｄｅｇｒｅｅ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ ｓｙｓｔｅｍ因此，既然实际结构在地震作用下均会出现非线性变形，同时伴随结构刚度的退化以及对应非线性特征周期的延长，那么近断层地震滑冲效应除了对较长线性特征周期结构具有较大影响之外，对具有中、短线性特征周期结构的影响同样不可忽视．３ 滑冲效应对不同周期系统地震响应的影响 为了进一步深入研究具有不同大小线性特征周期的结构系统从线性发展到非线性的整个过程中近断层地震滑冲效应对系统响应的影响，本文选取线性特征周期分别为２ｓ和５ｓ的单自由度体系，并通过改变屈服强度的大小来实现系统从线性到非线性的变化．为方便分析，引入２个概念，归一化强度Ｒ和变形放大系数Ｄ．Ｒ＝Ｆｙ／（Ｍ·ＰＧＡ），式中：Ｆｙ为系统屈服强度；Ｍ为系统质量；ＰＧＡ为地震加速度峰值．Ｄ＝ｄ１／ｄ２，式中：ｄ１，ｄ２分别为有、无滑冲效应地震作用下的系统变形．采用修正的Ｃｌｏｕｇｈ模型（Ｋ２／Ｋ１＝０．０１，Ｋ１，Ｋ２分别为系统初始刚度、非线性刚度）模拟系统非线性滞回变形，阻尼比取０．０３，考虑Ｐ－Ｄｅｌｔａ效应．图６为在有、无滑冲效应地震作用下，周期分别为５ｓ，２ｓ的单自由度系统Ｕｍ／Ｕｙ与归一化强度Ｒ关系，其中Ｕｍ为系统最大位移，Ｕｙ为系统屈服位移，当Ｕｍ／Ｕｙ＜１．０时系统处于线性阶段，当Ｕｍ／Ｕｙ＞１．０时则表示系统进入非线性阶段．图６ａ中，对于较长周期系统（Ｔ＝５ｓ），在有滑冲效应地震作用下的系统变形始终大于无滑冲效应地震作用下的系统变形，且随着系统屈服强度的降低，Ｒ减小到一定程度，系统进入非线性状态（如图６ａ中Ｒ＜０．３），滑冲效应对结构影响更为明显．图６ｂ，对于较短周期系统（Ｔ＝２ｓ），当系统屈服强度较大，结构响应在有、无滑冲效应地震作用下基本保持一致，滑冲效应作用未显现；随着系统屈服强度降低，系统在地震作用下进入明显的非线性状态（如图６ｂ中Ｒ＜０．２），此时，滑冲效应极大地放大了结构变形响应值． 由图７知，对于较长周期系统（Ｔ＝５ｓ），当系统屈服强度较大（Ｒ＞０．３），并处于线性阶段，Ｄ＝３．０，表示系统在有滑冲效应的地震作用下的位移响应为无滑冲效应下位移响应的３倍；当系统屈服强度变小（Ｒ＜０．３），系统进入非线性阶段，Ｄ开始增大，最７１ 同济大学学报（自然科学版）第４０卷图７ 不同周期单自由度系统变形放大系数与归一化强度的关系Ｆｉｇ．７ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｖｓ．ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｓｔｒｅｎｇｔｈ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ－ｄｅｇｒｅｅ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ ｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｎｅａｒ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｐｅｒｉｏｄｓ大值达到５．０，表明滑冲效应作用更为显著；对于较短周期系统（Ｔ＝２ｓ），当系统屈服强度较大（Ｒ＞０．２），此时处于线性状态或者仅出现较小的非线性变形，Ｄ基本保持１．０，表明滑冲效应尚未影响结构响应，但随着系统屈服强度的进一步减小（Ｒ＜０．２），系统进入较明显的非线性状态，此时Ｄ明显增大，最大值达到４．０，表明滑冲效应对结构影响相当突出．图８列出了周期分别为５ｓ，２ｓ，Ｒ＝０．１的单自由度系统在有、无滑冲效应地震作用下的位移时程曲线和剪力－变形曲线．滑冲效应对结构影响均较大，且使２个系统均发生了较大的永久性位移变形．４ 近断层地震滑冲效应对高层结构的影响４．１ 高层钢筋混凝土结构概述某高层钢筋混凝土剪力墙住宅结构高８３．２ｍ，３２层，平面尺寸３１．７ｍ×２４．７ｍ，见图９．结构由竖向１２根通长的柱和中央混凝土核心筒承担荷载．结构用材为：底层５～９层混凝土强度为３０ＭＰａ，１０～１９层混凝土强度为３５ＭＰａ，２０～３２层混凝土强度为４０ＭＰａ；钢筋强度为４００ＭＰａ，结构详细信息见文献［２３］．本文采用ＣＡＮＮＹ有限元分析软件建模，见图９ｄ，抗剪采用Ｃｌｏｕｇｈ模型，抗扭采用线性模型，对于墙、柱单元采用ＭＳ模型考虑竖向荷载和双向受弯之间的相互作用．基于钢筋、混凝土材料特性建立其本构关系，钢材采用ＳＳ３滞回模型，混凝土采用三线性ＣＳ３滞回模型［２４］．结构分析时考虑Ｐ－Ｄｅｌｔａ效应，采用Ｎｅｗｍａｒｋ－β（β＝０．２５）法逐步积分，时间间隔为０．００５ｓ，采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼，阻尼系数取０．０３２，此时模型线性基本周期为１．９ｓ．８１ 第１期李 旭，等：近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响 基于上述原始模型（称之为模型①），建立了模型②和模型③，３个模型力－位移曲线相关关系见图１０所示，其中Ｆｙｉ为屈服力，Ｄｙｉ为屈服位移，Ｄｍ为极限位移．模型②为具有底部薄弱层结构模型：将模型①底层混凝土屈服强度降低到原来的２５％，此时结构总体刚度基本不发生变化，线性基本周期约为２．２ｓ；模型③为总刚度软化模型，其降低模型①所用混凝土材料等级，结构总体刚度变小，线性基本周期延长到４ｓ．对比３个模型，模型①和②具有相对较短的线性特征周期，在等强度地震下，模型②产生更大的非线性变形，这样可以了解近断层地震滑冲效应对处于不同非线性状态的短周期高层建筑结构的影响；模型③具有相对较长的线性基本周期，用于研究近断层地震滑冲效应对较长周期结构的影响．４．２ 地震弹塑性时程分析将ＳＫＲ－ＥＷ有、无滑冲效应地震记录作为输入（图３），分别对模型①～③进行地震弹塑性时程分析．在有滑冲效应地震作用下结构非线性基本周期峰值明显大于无滑冲效应下的峰值（图１１ａ），同时滑冲效应使结构产生了永久变形（图１１ｂ）． 由图１２可见，结构楼层底部剪力差别不大，但滑冲效应对层间位移角的放大作用却很明显． 图１３列出了模型②和模型③在有、无滑冲效应地震作用下层间位移角峰值沿高度的变化情况．滑冲效应对这２个结构层间位移角的放大作用更加显著．表１列出了３个模型在有、无滑冲效应地震作用下层间位移角峰值以及对应的变形放大系数．对比模型①和②的层间位移角峰值及变形放大系数可见，对于较短周期结构，具有底部薄弱层模型会使结构产生更大的非线性变形，且变形放大系数从１．５４增大到３．５６，滑冲效应作用更明显；对比模型①和③的变形峰值可见，对于具有较长周期的模型③，最大层间位移角比模型①要大，同时变形放大系数从１．５４增大到２．１２，滑冲效应作用也更大．９１ 同济大学学报（自然科学版）第４０卷表１ ３个模型层间位移角峰值Ｔａｂｌｅ １ Ｐｅａｋ ｄｒｉｆｔ ｒａｔｉｏ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ ｍｏｄｅｌｓ模型层间位移角峰值／％有滑冲无滑冲变形放大系数①０．４８ ０．４１ １．１７－０．７１－０．４６ １．５４②１．２１ ０．３４ ３．５６－０．２６－０．７３ ０．３６③１．４４ ０．６８ ２．１２－０．５５－０．６０ ０．９２５ 结论详细研究了近场地震滑冲效应的特性，取１９９９年Ｔｕｒｋｅｙ地震中台站ＳＫＲ－ＥＷ有、无滑冲效应地震记录作为输入，获得单自由度体系弹性反应谱和弹塑性反应谱，证实了近场地震滑冲效应对结构抗震性能具有一定程度的影响．之后，详细分析了具有不同大小线性特征周期的单自由度体系从线性发展到非线性的整个过程中近断层地震滑冲效应作用．最后以某典型高层钢筋混凝土建筑结构为例建立了具有底部薄弱层模型、整体刚度软化模型，进一步研究近断层地震滑冲效应对具有不同屈服强度、不同周期的高层建筑结构的影响．结论如下：（１）对于较长周期结构，滑冲效应始终放大结构变形响应，尤其是当结构屈服强度较小并出现较大的非线性变形时，滑冲效应更为显著．（２）对于较短周期结构：①当结构强度足够大并在地震作用下处于线性阶段，滑冲效应几乎不会影响结构变形响应；②随着结构屈服强度的降低并在地震作用下进入明显的非线性状态，滑冲效应对其影响便可显现．对于具有底部薄弱层的高层建筑结构，滑冲效应影响尤为突出．参考文献：［１］ Ｓｔｅｗａｒｔ Ｊ Ｐ，Ｃｈｉｏｕ Ｓ Ｊ，Ｂｒａｙ Ｊ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ｂａｓｅｄ ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］．ＳｏｉｌＤｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２２：７６５．［２］ 李爽，谢礼立．近场问题的研究现状与发展方向［Ｊ］．地震学报，２００７，２９（１）：１０２．ＬＩ Ｓｈｕａｎｇ，ＸＩＥ Ｌｉｌｉ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｒｅｎｄ ｏｎ ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎ ｃｉｖｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｓｅｉｓｍｏｌｏ Ｓｉｎｉｃａ，２００７，２９（１）：１０２．［３］ Ｂｒａｙ Ｊ Ｄ，Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ－Ｍａｒｅｋ Ａ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｗａｒｄ－ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｒｅｇｉｏｎ［Ｊ］．ＳｏｉｌＤｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，２４（１１）：８１５．［４］ Ｈａｌｌ Ｊ Ｆ，Ａａｇａａｒｄ Ｂ Ｔ．Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅａｒ－ｓｏｕｒｃｅ０２ 第１期李 旭，等：近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响 ｐｒｏｂｌｅｍ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ５ｔｈ Ｃａｌｔｒａｎｓ Ｓｅｉｓｍｉｃ ＲｅｓｅａｒｃｈＷｏｒｋｓｈｏｐ Ｓａｃｒａｍｅｎｔｏ：［ｓ．ｎ．］，１９９８：１０．［５］ Ａｂｒａｈａｍｓｏｎ Ｎ．Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｎｅａｒ ｆａｕｌｔ ｔｅｃｔｏｎｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［ＥＢ／ＯＬ］．［２００１－１０－２６］．ｈｔｔｐ：／／ｍｃｅｅｒ．ｂｕｆｆａｌｏ．ｅｄｕ／ｏｕｔｒｅａｃｈ／ｐｒ／ａｂｒａｈａｍｓｏｎ．ａｓｐ．［６］ Ｍａｖｒｏｅｉｄｉｓ Ｇ Ｐ，Ｐａｐａｇｅｏｒｇｉｏｕ Ａ Ｓ．Ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ ｔｈｅＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，２００３，９３（３）：１０９９．［７］ Ｙａｎｇ Ｄ，Ｐａｎ Ｊ，Ｌｉ Ｇ．Ｉｎｔｅｒ－ｓｔｏｒｙ ｄｒｉｆｔ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｄｒｉｆｔ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄＥａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，３０：１１８２．［８］ Ｚｈａｎｇ Ｙ，Ｉｗａｎ Ｗ Ｄ．Ａｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，１２８（１），６９．［９］ Ｚｈａｎｇ Ｙ，Ｉｗａｎ Ｗ Ｄ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｂａｓｅ－ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｒｏｍｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｂｙ ｔｕｎｅｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００２，１２８（３）：２８７．［１０］ Ｈａｌｌ Ｊ Ｆ，Ｈｅａｔｏｎ Ｔ Ｈ，Ｈａｌｌｉｎｇ Ｍ Ｗ，ｅｔ ａｌ．Ｎｅａｒ－ｓｏｕｒｃｅ ｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ［Ｊ］．ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＳｐｅｃｔｒａ，１９９５，１１（４）：５６９．［１１］ Ｔｏｔｈｏｎｇ Ｐ，Ｃｏｒｎｅｌｌ Ｃ Ａ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｕｎｄｅｒ ｎｅａｒ－ｓｏｕｒｃｅ ｐｕｌｓｅ－ｌｉｋｅ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅｄｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｙｎａｍｉｃ，２００８，３７：１０１３．［１２］ Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ Ｐ Ｇ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｎｅａｒ ｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ［Ｃ］∥ＳＭＩＰ ９７ Ｓｅｍｉｎａｒ ｏｎ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｔｒｏｎｇＧｒｏｕｎｄ Ｍｏｔｉｏｎ Ｄａｔａ．Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｅｓ：［ｓ．ｎ．］，１９９７：９－２８．［１３］ Ａｌａｖｉ Ｂ，Ｋｒａｗｉｎｋｌｅｒ Ｈ．Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｍｏｍｅｎｔ－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ ｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２００４，３３：６８７．［１４］ Ｉｗａｎ Ｗ Ｄ．Ｄｒｉｆｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ：ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９７，１２３（４）：３９７．［１５］ Ｃｈｏｐｒａ Ａ Ｋ，Ｃｈｉｎｔａｎａｐａｋｄｅｅ Ｃ．Ｄｒｉｆｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｖｅｒｓｕｓ ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｓｐｅｃｔｒａ，２００１，１７（２）：２２１．［１６］ ＫａｌｋａｎＥ，Ｋｕｎｎａｔｈ Ｓ Ｋ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｌｉｎｇ ｓｔｅｐ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ｏｎ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ［Ｊ］．ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＳｐｅｃｔｒａ，２００６，２２（２）：３６７．［１７］ 杨迪雄，赵岩．近断层地震动破裂向前方向性与滑冲效应对隔震建筑结构抗震性能的影响［Ｊ］．地震学报，２０１０，３２（５）：５７９．ＹＡＮＧ Ｄｉｘｉｏｎｇ，ＺＨＡＯ Ｙａｎ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｕｐｔｕｒｅ ｆｏｒｗａｒｄｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｆｌｉｎｇ ｓｔｅｐ ｏｆ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ ｏｎｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｂａｓｅ－ｉｓｏｌａｔｅｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１０，３２（５）：５７９．［１８］ 江义，杨迪雄，李刚．近断层地震动向前方向性效应和滑冲效应对高层钢结构地震反应的影响［Ｊ］．建筑结构学报，２０１０，３１（９）：１０３．ＪＩＡＮＧ Ｙｉ，ＹＡＮＧ Ｄｉｘｉｏｎｇ，ＬＩ Ｇａｎｇ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｏｒｗａｒｄｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｆｌｉｎｇ ｓｔｅｐ ｏｆ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｏｎ ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１０，３１（９）：１０３．［１９］ 杨迪雄，李刚，程耿东．近断层脉冲型地震动作用下隔震结构地震反应分析［Ｊ］．地震工程与工程振动，２００５，２５（２）：１１９．ＹＡＮＧ Ｄｉｘｉｏｎｇ，ＬＩ Ｇａｎｇ，ＣＨＥＮＧ Ｇｅｎｇｄｏｎｇ．Ｓｅｉｓｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ ｂａｓｅ－ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｐｕｌｓｅ－ｌｉｋｅｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｉｂｒａｔｉｏｎ，２００５，２５（２）：１１９．［２０］ 杨迪雄，潘建伟，李刚．近断层脉冲型地震动作用下建筑结构的层间变形分布特征和机理分析［Ｊ］．建筑结构学报，２００９，３０（４）：１０８．ＹＡＮＧ Ｄｉｘｉｏｎｇ，ＰＡＮ Ｊｉａｎｗｅｉ，ＬＩ Ｇａｎｇ．Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｎｅａｒ－ｆａｕｌｔ ｐｕｌｓｅ－ｔｙｐｅ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００９，３０（４）：１０８．［２１］ Ｃｈｅｎ Ｘ．Ｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｌａｎｄｅｒｓ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１１－０２－０１］．ｈｔｔｐ：／／ｒｅｓｏｌｖｅｒ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ／Ｃａｌｔｅｃｈ ＥＥＲＬ：１９９５．ＥＥＲＬ－９５－０２．［２２］ Ｃｈｏｐｒａ Ａ Ｋ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．２ｎｄ ｅｄ．［Ｓ．ｌ．］：Ｐｅａｒｓｏｎ／Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ，２００７．［２３］ Ｗｈｉｔｅ Ｔ，Ｖｅｎｔｕｒａ Ｃ Ｅ．Ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａＶａｎｃｏｕｖｅｒ－ｓｔｙｌｅ ｈｉｇｈ ｒｉｓｅ［Ｊ］．Ｃａｎａｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，３１：２９２．［２４］ 李康宁，洪亮．结构三维弹塑性分析方法及计算机程序ＣＡＮＮＹ［Ｊ］．四川建筑科学研究，２００１，２７（４）：１．ＬＩ Ｋａｎｇｎｉｎｇ，ＨＯＮＧ Ｌｉａｎｇ．ＣＡＮＮＹ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｅｌａｓｔｉｃ ａｎｄｐｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ，２００１，２７（４）：１．１２。
场地条件对竖向抗震设计反应谱最大值的影响
场地条件对竖向抗震设计反应谱最大值的影响陈鹏;耿淑伟;席远;董钢【摘要】文章采用294条竖向按我国相关建筑抗震设计规范划分场地条件的强震记录反应谱，提出用有效峰值加速度（EPA ）表示地震动强度，按照Ⅱ类场地上EPA进行分组，研究每个分组区间场地条件对竖向反应谱最大值的影响。
结果表明：同一地震动强度下，随着场地变软，竖向场地系数随之增大；同一场地条件下，随着地震动强度提高，竖向场地系数有减小的趋势。
通过计算与分析，给出了不同类别场地竖向设计反应谱最大值的1组竖向场地系数建议值。
%The records of 294 vertical strips of actual strong earthquake response spectrum are classified by the current site categorization criteria of the related code for seismic design of building in China . The ground motion intensity is represented by the effective peak acceleration (EPA) and classified by EPA on the site of Class Ⅱ ,and then the effect of site condition on the maximum value of vertical re-sponse spectrum at each site is studied .The results show that in the same ground motion intensity , the vertical site coefficient increases with the increase of weakness of the site ,while in the same site condition ,the vertical site coefficient has a tendency to decrease with the increase of the ground mo-tion intensity .By the analysis of numerical results ,a group of vertical site coefficient corresponding to the maximum value of vertical design response spectrum at various sites is proposed .【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P710-712,744)【关键词】场地类别;竖向设计反应谱;有效峰值加速度;场地系数【作者】陈鹏;耿淑伟;席远;董钢【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】P315.91近年来，大跨结构、高耸塔柱状结构、超高层建筑及一些新、奇、特等复杂结构日益增多，使得竖向地震作用的破坏潜力愈来愈大，引起了人们对竖向地震动反应谱［1－4］研究的极大关注。
地震灾害对建筑物结构的影响与抗震设计
地震灾害对建筑物结构的影响与抗震设计地震是自然界中常见的自然灾害之一，对建筑物结构具有严重的破坏作用。
在地震发生时，地震波能量传播至建筑物，产生水平和垂直方向的振动力，使结构受力加剧，从而引发倒塌或损坏。
因此，抗震设计成为建筑工程中至关重要的一环。
本文将着重探讨地震灾害对建筑物结构的影响，并介绍抗震设计的原则和方法。
一、地震灾害对建筑物结构的影响1. 水平地震力对建筑物结构的破坏地震波在水平方向上产生的冲击力会使建筑物产生水平位移和摇摆，导致结构变形和破坏。
特别是高层建筑，容易受到水平地震力的影响，随着层数的增加，受力加剧，结构变得更加脆弱。
2. 垂直地震力对建筑物结构的破坏地震波在垂直方向上产生的地震力会使建筑物上下震动，对建筑物的基础和承重结构产生压缩和拉伸力，导致结构损坏。
基础的稳固性和承重结构的强度对地震破坏的抵抗能力至关重要。
3. 地震灾害对非结构性构件的影响地震波的振动会对建筑物内部的非结构性构件(如墙面、天花板、家具等)产生影响，容易产生倒塌和碎裂等危害，给人员安全造成威胁。
二、抗震设计原则和方法1. 抗震设计的重要性抗震设计是为了确保建筑物在地震发生时能保持结构的稳定性和安全性。
首先需要按照强震动区的地震烈度要求进行概率计算，然后确定设计地震力。
抗震设计的目标是提高建筑物的抗震韧性，减小地震对建筑物的破坏程度。
2. 结构设计的抗震原则抗震设计应遵循以下原则：(1) 增加结构的刚度和强度，提高整体稳定性。
(2) 使用适当的结构形式，如框架结构、剪力墙结构等。
(3) 采用合理的构造材料和技术，确保结构的韧性和耐震性。
(4) 设计合理的承重结构和基础，确保建筑物有足够的抵抗能力。
3. 结构设计的抗震方法为了提高建筑物的抗震能力，抗震设计采用了以下方法：(1) 设计地震时考虑结构的动力特性，进行地震响应分析和结构参数的选择。
(2) 考虑结构的容位能，采取一定的变形控制措施，例如添加剪力墙、减轻层间位移等。
场地波速结构对地表地震动估计影响分析
场地波速结构对地表地震动估计影响分析作者：朱冰清赵黎明李恩建徐诚李颖楠姜海来源：《电子技术与软件工程》2018年第17期摘要本文為了得到场地波速结构对地表地震动的影响，选取了1个具有代表性的钻孔，属于Ⅱ类场地，选用天然记录的地震波埃尔森特罗波作为基底入射波，建立一维土层地震危险性分析的计算模型，同时，将两条天然波的地震动水平加速度值调整为50gal、100gal、150gal、200gal、300gal和500gal，并分别调整两次土层顺序，最后利用soil程序对选取的Ⅱ类场地钻孔资料进行场地地震危险性分析，并对得到的结果进行对比分析。
【关键词】工程场地波速结构地震动地震是地球内部介质局部发生急剧破裂，产生的地震波，从而在一定范围内引起地面震动的现象。
地震简直是无法抗御的。
但是经过一个多世纪的地震工程研究工作表明，人类虽然无法阻止地震灾害的发生，但是我们可以采取适当的措施，使地震灾害尽可能的减轻。
场地条件作为影响震害的主要因素之一。
场地条件一般指局部地质条件，如近地表几十米至几百米内的地基土壤、地下水位等工程地质情况、地形及断层破碎带等。
国内外震害经验一致表明场地条件是震害或地震烈度的主要影响因素，且早在1906年旧金山大地震中人们己认识到这种影响。
规范中的场地类别划分方法为20米内场地覆盖土层厚度以及等效剪切波速。
一般都认为同一类别土中，在同一地震反应下，对地表地震动特性具有相同或相似的影响。
但是土层结构改变后，会对地表地震动有影响。
所以，此论文的主要工作是研究同一场地，在相同的地震反应中，土层结构改变后，对地表地震动加速度、速度、位移峰值和反应谱加速度最大值有多大的影响。
选取天然地震动作为基岩输入地震动，选取Ⅱ类场地作为原始土层反应模型，改变土层顺序，共组合了21种不同工况模型，进行了场地地震反应分析。
1 一维土层地震反应分析方法一维模型是一种半无限弹性均匀基岩空间上覆盖水平成层土体的较为理想的场地力学模型。
多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析
多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析赵歆冬;尚慧洁【摘要】为了研究地震行波效应对大跨度结构的影响，采用时程分析方法对大跨度网架结构进行了多点地震输入下的反应分析，并与一致地震输入结果进行比较，得出了地震行波效应对结构的影响。
结果表明：随着视波速的减小，行波效应对结构的影响增大，上部网架超载杆件百分比与行波效应影响系数大于1.2及1.6的网架杆件百分比均增加；行波效应对下部支承柱的影响依据柱子空间位置、内力类型、视波速大小、地震波水平分量输入方向不同而不同。
因此，在大跨度网架结构设计中应注意多点地震作用对支座附近杆件的影响，在对支承柱进行多遇地震下的抗震计算时建议对下部边跨各柱弯矩放大1.2倍，跨中各柱弯矩放大1.4倍，各柱轴力放大1.2倍。
%In order to obtain the influence of travelling wave on long-span structure, the seismic re-sponse of long-span grid structure under multi-support excitation was analyzed with the time history analysis method, and the results were compared with those of the structure under uniform earthquake excitation. The influence of traveling earthquake wave on structure can be obtained. The results show that with the decrease of apparent wave velocity, the influence of traveling wave on structure increases, and the percentage of overload rod of both the upper rack and truss whose traveling wave factor over 1. 2 and 1. 6 all increases. The aforementioned rods are close to the bearings. Therefore, the influence of multi-support earthquake excitation on them should be paid more attention to in the seismic design of the structure. The influence of travelling wave on columns depends on the spatial location of the columns,the types of internal force, the value of apparent wave velocity, and the in-put direction of horizontal component of seismic wave. In the seismic calculation of columns under frequent earthquake, it is suggested to magnify the axial force of each column 1. 2 times, and magni-fy the bending moment of each column side spans at 1. 2 times and the bending moment of each col-umn at mid-spans 1. 4 times, respectively earthquake.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P66-72)【关键词】大跨度网架结构;地震反应分析;行波效应;一致地震输入【作者】赵歆冬;尚慧洁【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安 710055【正文语种】中文【中图分类】TU393.3大量地震记录表明，地震时地表各处的反应不同，即使相距仅几十米，振动的幅值、相位与频谱特征也不尽相同［1］。
地震场地效应及其对结构抗震的影响研究
地震场地效应及其对结构抗震的影响研究地震场地效应是指地震波在遇到地形和土层等不同介质时会发生反射、折射、干扰等现象，导致地震波在不同地方的幅值与频率响应存在差异，从而影响到建筑物的抗震性能。
本文将从地震场地效应的研究现状、影响因素、工程应用及研究展望几个方面进行探讨。
一、研究现状自20世纪60年代以来，国际上对地震场地效应的研究取得了很大进展。
目前，地震波传播和场地效应的数值模拟已广泛应用于地震工程设计和震源机制分析等方面。
基于地震波传播和场地效应的理论和研究成果，已经提出了很多防护措施和建筑抗震设计规范。
在研究方法上，目前主要采用有限元法、有限差分法、边界元法以及谱元法等数值模拟方法。
这些方法在研究地震场地效应的机理和影响因素上，提供了有效的工具和手段。
同时，数值模拟可以大大减少研究成本和实验难度，提高了研究的深度和广度。
二、影响因素地形和地质条件是影响地震场地效应的主要因素。
山区、丘陵地区和海滨地区受到的地震场地效应比较大，而平原地区的地震场地效应影响较小。
地质条件包括土层的性质、厚度、层序和空间变化等，土层的厚度和分布越复杂，土层传播的影响就越明显。
此外，土壤的孔隙水对地震波传播也有很大影响。
地震波本身也是影响地震场地效应的因素之一，它们的频率和振幅等特性也会影响其在不同介质中的传播和反射现象。
同时，地震波的震源机制、入射角度和发生地点等都会对地震场地效应造成一定影响。
三、工程应用地震场地效应对结构抗震设计的影响主要表现在结构动力响应和响应谱上。
考虑到场地特性对建筑物地震响应的影响，设计师应当进行细致地分析和计算，以确定最优的结构形式和参数。
另外，研究地震场地效应也有助于制定更加科学的建筑抗震规范和标准，提高建筑物的抗震性能和安全性。
四、研究展望尽管地震场地效应的研究已经取得了很大进展，但是仍然存在许多需要深入研究的问题。
例如，地震波在复杂场地中的传播特性、地震波与介质相互作用的机理、地震场地效应与结构响应之间的关系等。
近断层地震作用下基础隔震结构抗倾覆性能的分析
近断层地震作用下基础隔震结构抗倾覆性能的分析杜永峰;徐超;李慧【摘要】The overturning resistant performance of base-isolated structures subjected to near-fault earth quake was analyzed. The formula of the ratio of anti-over turning moment to overturning moment was established first and then five records of near-fault pulse-like ground motion and far-field earthquake were chosen, respectively, to set up the analysis model of framed anti-vibration structure. The influence of the earthquake intensity and the pulse effect of near-fault ground motion action on the overturning resistant performance of base-isolated structure was analyzed. The numerical computation result showed that base-isolated structure would exhibit worse overturning resistant performance with larger seismic peak acceleration. The ratio of anti-overturning moment to overturning moment decreased by more than 40% under rare earthquake of scale 7 when compared to that of scale 9. The pulse effect of near-fault ground motion action on overturning resistant performance of base-isolated structure was worse compared with far-field earthquake. Much more disciplinary action must be taken against the overturning resistant property of base isolated buildings during the design in near-fault area.%分析基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的抗倾覆性能.首先建立隔震结构抗倾覆比的计算公式;然后选取近断层脉冲型地震动和远场非脉冲型地震动记录各5条,建立框架隔震结构分析模型,分析地震烈度及近断层地震动脉冲效应对基础隔震结构抗倾覆性能的影响.数值计算结果表明,地震动加速度峰值越大,基础隔震结构的抗倾覆性能越差,9度罕遇地震时的隔震结构抗倾覆比值较7度罕遇地震下减小40％以上;与远场非脉冲型地震相比,近断层脉冲型地震动对基础隔震结构抗倾覆性能的影响更为不利;近断层地区隔震结构设计时对抗倾覆性能应该采取更为严格的标准.【期刊名称】《兰州理工大学学报》【年(卷),期】2012(038)005【总页数】5页(P111-115)【关键词】基础隔震;近断层地震动;抗倾覆;脉冲效应【作者】杜永峰;徐超;李慧【作者单位】兰州理工大学防震减灾研究所,甘肃兰州 730050;兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃兰州730050;兰州理工大学防震减灾研究所,甘肃兰州 730050;兰州理工大学防震减灾研究所,甘肃兰州 730050;兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TU311.2;TU352.1最近几次大地震，如汶川地震（2008年）、玉树地震（2010年）等，在近断层区域造成大量建筑结构破坏.目前国内外灾后重建过程中于近断层地区修建的基础隔震结构明显增多，且建筑高度日益增加.近断层地震动中包含动态长周期脉冲，近断层区结构的最大地震反应明显大于远场地震作用下的地震反应，因此，隔震结构在近断层地震下的抗倾覆问题受到工程技术人员的关注［1-3］.国内外专家学者对基础隔震结构抗倾覆特性进行了相关研究.王伟刚等［4］对隔震结构考虑动力影响的抗倾覆问题进行了研究，分析了隔震结构在水平地震作用下的受力状态和影响隔震结构倾覆的条件.李宏男等［5］采用 Newmark-β法，研究了地震动峰值、场地条件、隔震层刚度、上部结构刚度、橡胶垫布置方式等因素对隔震结构高宽比限值的影响.吴香香［6］通过对一栋6层的框架结构输入与不同场地条件对应的地震波研究了竖向地震动对隔震结构高宽比限值的影响.Woo-Jung Chung等［7］进行了隔震结构与传统抗震结构的振动台实验，研究了不同场地上结构进行基础隔震与非隔震的抗倾覆力矩比值.杜永峰等［8］对双向地震输入的基础隔震结构抗倾覆特性进行了研究.上述对于隔震结构抗倾覆性能的研究主要采用远场地震波作为外部输入，对基础隔震结构在近断层脉冲型地震动下的抗倾覆特性却鲜有研究.本文首先建立隔震结构抗倾覆比的计算公式，然后选取集集地震中硬土场地上5个不同测站处记录的近断层脉冲型地震动和远场非脉冲地震动，以2个不同高宽比的隔震框架结构为模型进行数值模拟，分析地震烈度及近断层地震动的脉冲效应对基础隔震结构抗倾覆特性的影响.1 隔震结构倾覆力矩与抗倾覆力矩的简化公式1.1 隔震结构的运动方程结构在水平-竖向地震作用下的运动方程可表示为式中：U、?、分别为结构体系各层位移、速度、加速度向量；M、C、K分别为体系质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵.其中分别为水平、竖向的地震加速度；质量矩阵为式中：m、J分别为结构楼层质量和转动惯量矩阵.阻尼矩阵为式中：C b为隔震层附加阻尼矩阵；C r为上部结构阻尼矩阵.刚度矩阵为式中：K x、K z 分别为结构在x、z 方向的刚度；K xθ、K zθ分别为结构x、z方向的平扭刚度；Kθ为结构的扭转刚度矩阵.1.2 水平地震作用产生的倾覆力矩水平地震作用在隔震层形成的倾覆力矩M o可表示为式中：m b 为隔震层的质量为第i层楼面的水平绝对加速度；h i为第i层楼面距基础顶面的距离为地面地震动加速度.在利用有限元软件进行数值分析过程中，通过提取上部结构各层和隔震层的水平地震加速度响应，即可求出结构各层的倾覆力矩，进而得到整个结构的倾覆力矩. 1.3 隔震结构的抗倾覆力矩隔震结构的抗倾覆力矩主要由上部结构自重提供，本文在计算时考虑了上部结构各层重心相对于初始位置的偏移，如图1所示.图1 上部结构重心偏移示意图Fig.1 Offset of centroid of upper structure以结构变形后各层形心到最外侧边缘隔震支座轴线的距离为相应楼层的抗倾覆力矩力臂，则隔震结构的抗倾覆力矩M R可表示为式中：G b、Gi分别为隔震层和上部结构各层的永久荷载标准值；r b、r i分别为隔震层和上部结构各层的初始形心位置到最外侧边缘隔震支座轴线的距离；Δx i 为时程分析过程中结构第i层重心相对于隔震层底部形心在水平方向的偏移量.综合式（7，8）可知，隔震结构的抗倾覆比可表示为2 数值计算在近断层地区，多维地震动的竖向成分更加明显［9］.本文应用动力时程分析法，采用水平-竖向的双向地震动输入，竖向加速度峰值取水平向的0.65倍，分别分析不同地震动强度下近断层地震动和远场地震动对结构抗倾覆比的影响及规律.分析中选用集集地震5个测站的地震波记录，见表1.表中PGA为水平向地震动峰值速度，PGV为峰值加速度.其中，每一测站均取近断层脉冲型地震［10-11］（PGV ／PGA＞0.2）、远场非脉冲型地震记录各1条，并用各地震波作用下所得的隔震结构抗倾覆比值的平均值和变异系数，来体现所选地震波的随机性对于分析结果的影响.在整个分析过程中，隔震垫的拉、压应力变化范围在允许范围内（橡胶垫最大压应力限值30 MPa，最大拉应力限值1 MPa）.表1 地震记录参数Tab.1 Seismic record parameters类别测站离断层距离／km PGA／（cm·s-2）水平竖向水平PGV／（cm·s-1）水平PGV与PGA比值／s脉冲持时／s TCU052 0.66 340 235 159.00 0.468 8.5 TCU075 1.49 326 222 88.30 0.271 5.1近断层 TCU101 2.94 198 166 75.40 0.381 10.0 TCU104 13.60 83 81 47.20 0.569 7.3 TCU136 8.97 173 121 47.50 0.275 7.9 TCU052 37.70 82 39 5.80 0.070 忽略TCU075 30.75 45 20 2.87 0.060 忽略远场 TCU101 49.70 53 28 2.17 0.040 忽略TCU104 57.15 74 52 2.62 0.040 忽略TCU136 66.88 10 6 1.39 0.140 忽略2.1 隔震结构分析模型采用有限元软件Sap2000，建立不同高宽比的2个钢筋混凝土框架基础隔震结构模型，分别考虑近断层脉冲型地震、远场非脉冲型地震，进行水平与竖向地震共同作用下的抗倾覆特性分析.模型一：某6层框架隔震结构，如图2、3所示.框架柱截面尺寸0.6 m×0.6 m，梁0.3 m×0.6 m，隔震层梁0.35 m×0.8 m，板厚0.15 m；混凝土强度等级框架柱C30，梁板C25.首层层高4 m，其他层3 m，结构高宽比为1.58.隔震层铅芯橡胶支座类型为LRB700-140，支座采用双线性恢复力模型，竖向刚度3.281×109 N／m，剪切变形100%时的等效水平刚度2.313×106 N／m，屈服前水平刚度1.22×107 N／m，屈服力123.1 k N，屈服后强度比0.13.阻尼为瑞利阻尼，等效阻尼比0.05.图2 框架隔震结构平面图Fig.2 Plan view of isolated frame structure图3 框架隔震结构模型Fig.3 Model of isolated frame structure模型二：某8层框架隔震结构（图2），框架柱截面尺寸0.6 m×0.6 m，梁0.3m×0.6 m，隔震层梁0.35 m×0.8 m，板厚0.15 m；混凝土强度等级框架柱C30，梁板C25.首层层高4 m，其他层3 m，结构高宽比为2.08.隔震层设置同模型一. 2.2 计算结果及分析为体现近断层脉冲型地震与远场非脉冲型地震作用下结构的不同响应特点，将模型一在水平地震加速度峰值2.2 m／s2时，各层最大加速度均值及最大位移均值列于表2.表2 7度罕遇地震下隔震结构各层最大位移均值、最大加速度均值及其变异系数Tab.2 Mean value and variance coefficient of max displacement and acceleration of each floor under rare earthquake of scale 7楼层加速度均值变异系数位移均值变异系数近断层远场近断层远场近断层远场近断层远场隔震层 1.81 0.74 0.52 0.63 119 27 1.11 0.68 1层 1.79 0.72 0.49 0.58 123 291.10 0.67 2层 1.77 0.68 0.46 0.56 126 30 1.09 0.67 3层 1.74 0.66 0.43 0.59 128 31 1.09 0.67 4层 1.78 0.70 0.45 0.65 130 32 1.08 0.67 5层 1.83 0.770.49 0.68 131 32 1.08 0.67 6层 1.86 0.79 0.52 0.69 132 33 1.08 0.67从表2中可以看出，近、远震作用下隔震结构的地震响应相差很大.7度罕遇地震作用下，远场地震引起的结构隔震层位移仅为27 mm，而近断层脉冲型地震作用下的隔震层位移达到了119 mm，隔震层位移相差近90 mm.在各层加速度响应方面，近断层地震作用下上部结构各层加速度最大值达到远场地震下相应最大值的2倍多，对隔震结构倾覆力矩的影响更为明显.各测站近断层、远震作用下加速度与位移响应值相差较大，其中尤以近断层地震作用下各层位移值的差异明显，其变异系数超过1，这与各测站所选定的特定地震波记录有关.将各测站处地震记录的加速度峰值调幅后，求出在近断层和远场地震不同加速度峰值下的结构抗倾覆比变化情况，如图4、5所示.表3、4为不同加速度峰值下的结构抗倾覆比均值及变异系数.图4 不同水平地震加速度峰值影响下的抗倾覆比（6层）Fig.4 Overturning resistant ratio under different horizontal seismic peak acceleration（6 storeys）图5 不同水平地震加速度峰值影响下的抗倾覆比（8层）Fig.5 Overturning resistant ratio under different horizontal seismic peak acceleration（8 storeys）表3 不同水平地震加速度峰值下的抗倾覆比均值及变异系数（6层）Tab.3 Mean of overturning resistant ratio and coefficient of variation under different horizontal seismic peak acceleration（6 storeys）加速度峰值／（m·s-2）变异系数抗倾覆比均值（β-）近断层远场近断层远场2.2 3.62 9.13 0.37 0.61 3 2.91 6.81 0.33 0.51 4 2.22 5.48 0.38 0.43 5 1.82 4.62 0.39 0.42 6.2 1.53 4.02 0.29 0.37表4 不同水平地震加速度峰值下的抗倾覆比均值及变异系数（8层）Tab.4 Mean of overturning resistant ratio and coefficient of variation under different horizontal seismic peak acceleration（8 storeys）加速度峰值／（m·s-2）变异系数抗倾覆比均值（β-）近断层远场近断层远场2.2 2.80 6.11 0.27 0.71 3 1.87 4.73 0.27 0.75 4 1.45 3.90 0.31 0.83 5 3.41 0.79 6.2 2.99 0.74从图4、5可以看出，随着地震加速度峰值的增大，近断层、远场地震作用下隔震结构的抗倾覆比逐渐减小.对于模型一，当水平地震加速度峰值从2.2 m／s2增大至6.2 m／s2时，在近断层地震作用下的抗倾覆比由3.62减小至1.53，减小了42.3%；在远场地震作用下的抗倾覆比减小了44%左右.模型二在近断层地震水平加速度峰值为5 m／s2时隔震层位移已经超出限值，水平地震加速度峰值由2.2 m／s2增大至4 m／s2时，抗倾覆比减小了38%；在远场9度罕遇地震作用下隔震层未失效，抗倾覆比与7度罕遇地震时相比减小了51%.表明隔震结构的抗倾覆稳定性受地震加速度峰值的影响明显，且高宽比变大后这一特点表现更明显. 从表3、4中可以看出，近断层脉冲型地震作用下隔震结构抗倾覆比值明显较远场地震作用下大.相同地震加速度峰值对应的结构抗倾覆比，远场非脉冲地震为近断层脉冲型地震下的2倍多，远场地震在9度罕遇下的结构抗倾覆比甚至大于近断层脉冲型地震在7度罕遇下的值，表明近断层脉冲型地震对于基础隔震结构的抗倾覆性能影响更不利，在近断层地区隔震结构设计时应该对抗倾覆性能采取更为严格的标准.表3、4中，近断层脉冲型地震抗倾覆比的变异系数介于0.27～0.39之间，而远场非脉冲型地震下结构抗倾覆比的变异系数平均值超过0.4，各远场地震记录对应的结构抗倾覆比相差较大.3 结论运用有限元软件Sap2000对叠层橡胶支座隔震结构模型进行非线性模拟.针对给出的算例，分析近断层脉冲型地震对隔震结构抗倾覆性能的影响并与远场非脉冲型地震作用的情况进行对比，得出如下结论.1）地震烈度对隔震结构抗倾覆性能的影响明显.地震烈度越大，隔震结构的抗倾覆比值越小，9度罕遇地震时的隔震结构抗倾覆比值较7度罕遇地震下减小40%以上.2）近断层脉冲型地震作用下隔震结构抗倾覆性能与远场非脉冲地震动相比更不利，说明近断层区域隔震结构设计时应考虑地震动脉冲效应的不利影响.应对隔震结构抗倾覆性能采取更为严格的标准.参考文献：［1］李爽，谢礼立.近场问题的研究现状与发展方向［J］.地震学报，2007，29（1）：102-111.［2］杨迪雄，赵岩，李刚.近断层地震动运动特征对长周期结构地震响应的影响分析［J］.防灾减灾工程学报，2007，27（2）：133-140.［3］洪俊青，包华.近断层水平-竖向地震作用下基础隔震结构的动力响应［J］.工业建筑，2011，41（4）：11-15.［4］王伟刚，盛宏玉.隔震结构考虑动力影响的抗倾覆研究［J］.合肥工业大学学报：自然科学版，2005，28（1）：68-70.［5］李宏男，吴香香.橡胶垫隔震支座结构高宽比限值研究［J］.建筑结构学报，2003，24（2）：14-19.［6］吴香香，孙丽，李宏男.竖向地震动对隔震结构高宽比限值的影响分析［J］.沈阳建筑工程学院学报，2002，18（2）：81-84.［7］ CHUNG W J，YUN C B，KIM N S.Shaking table and pseudodynamic tests for the evaluation of the seismic performance of base-isolated structures ［J］.J of Engineering Structures，ASCE，1999，21（4）：365-379.［8］杜永峰，李慧.双向地震激励下隔震结构抗倾覆特性的数值分析［J］.计算机辅助工程，2011，20（1）：42-46.［9］包华，洪俊青.近断层地震作用下基础隔震结构的振动分析［J］.工程抗震与加固改造，2011，33（6）：38-44.［10］ LIAO W I，LOH C H，WAN S.Earthquake response of RC 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地震灾害对建筑结构的影响
地震灾害对建筑结构的影响地震是自然界的一种严重破坏性的自然现象，在地震发生时，其能量会以地震波的形式传播，并引发建筑结构的震动。
这些震动对建筑结构产生不可忽视的影响，包括结构的稳定性、强度、刚度等方面。
本文将探讨地震灾害对建筑结构的影响以及在建筑设计和建造中应采取的一些措施。
一、动力响应地震引起的地面震动会以一定频率和幅度对建筑结构施加外力，即动力响应。
这种外力会导致结构产生振动，而振动可能会使建筑结构发生损坏。
动力响应取决于地震波的特性、建筑结构的属性以及土壤条件。
在设计和构建过程中，应合理考虑动力响应的影响，并采取措施降低结构的动力响应，从而提高建筑物的抗震能力。
二、强震波破坏强烈的地震波会给建筑结构带来巨大的破坏力。
建筑物在地震时会经历地震波的冲击、振动和摆动。
这些外力可能导致地震波位移、结构变形、应力集中、甚至结构破坏。
因此，在建筑设计中，应当采取一些措施来增强结构的强度和稳定性，以减少强震波对建筑物的破坏。
三、土壤液化地震波在穿过土壤时，可能会引起土壤液化现象。
土壤液化是指土壤在地震波作用下失去支撑力并呈液态状态的现象。
液化土壤在地震时会导致基础沉降、结构沉降甚至变形，进而对建筑结构的稳定性造成严重威胁。
在地震区域，应选择适宜的基础形式，并采取合适的方法来解决土壤液化问题，以确保建筑结构的安全性。
四、破坏性共振当地震波与建筑结构的固有频率相吻合时，会发生共振现象，导致结构受到更严重的破坏。
共振会增加结构的振幅和应力，从而降低结构的稳定性。
为了避免破坏性共振，设计师应根据地震区域的特点选择合适的结构类型，并通过合理调整结构的刚度和阻尼系数来降低共振风险。
五、建筑抗震设计与施工考虑到地震对建筑结构的影响，抗震设计是至关重要的。
在设计阶段，应根据地震区域的地震参数、建筑物用途和结构形式等要素，确定合适的抗震设计标准，并根据相关规范合理选择材料和结构形式。
同时，在施工过程中，应严格按照设计要求进行施工，确保建筑结构的质量和稳定性。
抗震设计中的关键因素
抗震设计中的关键因素地震是一种极具破坏力的自然灾害，给人类社会带来了巨大的生命和财产损失。
为了减轻地震造成的危害，抗震设计成为了建筑工程领域中至关重要的环节。
抗震设计的目标是确保建筑物在地震发生时能够保持结构的稳定性，保障人们的生命安全，并尽量减少财产损失。
在抗震设计中，有多个关键因素需要考虑，这些因素相互关联、相互影响，共同决定了建筑物的抗震性能。
一、场地选择场地的选择是抗震设计的首要环节。
一个合适的场地能够显著降低地震对建筑物的影响。
首先，要避免选择在地震断层附近、河岸陡坡、古河道、软弱土层等不利地段建设建筑物。
这些地段在地震时容易发生地面变形、滑坡、液化等地质灾害，从而加剧建筑物的破坏。
其次，要对场地的土壤类型和地质条件进行详细的勘察和分析。
不同类型的土壤在地震作用下的反应特性不同。
例如，饱和砂土和粉土在地震时容易发生液化现象，导致地基承载力下降，建筑物倾斜或下沉。
因此，在设计时需要根据场地的土壤特性采取相应的抗震措施，如加强地基处理、采用桩基础等。
此外，场地的地形地貌也会影响地震波的传播和放大效应。
在山谷、盆地等地形较为封闭的区域，地震波容易聚集和放大，增加建筑物的地震响应。
因此，在这些地区进行建设时，需要更加谨慎地进行抗震设计。
二、结构体系的选择合理的结构体系是保证建筑物抗震性能的关键。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
不同的结构体系在抗震性能上各有优缺点，需要根据建筑物的功能、高度、使用要求等因素进行综合考虑。
框架结构具有布置灵活、空间利用率高的优点，但抗震性能相对较弱，适用于多层建筑。
剪力墙结构则具有较好的抗震性能，能够承受较大的水平荷载，但空间布置不够灵活，适用于高层建筑。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点，在中高层建筑中应用广泛。
筒体结构则具有更强的抗侧力能力，适用于超高层建筑。
在选择结构体系时，要确保结构具有明确的传力路径和合理的刚度分布。
场地特征对剪力墙结构地震响应的影响分析
场地特征对剪力墙结构地震响应的影响分析摘要：振型分解反应谱法是高层建筑结构抗震设计的重要分析方法。
文章采用《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)提供的振型分解反应谱法，通过三个不同场地条件、不同高度的典型剪力墙结构工程案例，分析不同设计地震分组、不同场地类别下结构地震响应的差异，研究场地特征对地震设计反应谱和剪力墙结构地震响应的影响规律。
关键词：振型分解反应谱法；场地特征；剪力墙结构；地震响应1 概述振型分解反应谱法是高层建筑结构抗震设计的重要分析方法。
［1］《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称《抗规》)以地震影响系数曲线的形式给出了地震设计反应谱。
［2］相同地震烈度、相同场地条件时，影响地震设计反应谱的因素有很多，如震源机制、震级大小、震中距远近等抗规》考虑地震作用时，以地震烈度为基础，通过场地特征周期Tg 反映设计地震分组、场地类别对地震设计反应谱的场地土软硬程度和覆盖层厚度的影响。
影响。
［3］其中，设计地震分组区分震源远近，场地类别体现文章采用振型分解反应谱法，通过三个不同场地条件、不同高度的典型剪力墙结构工程案例，研究设计地震分组、场地类别对地震设计反应谱和剪力墙结构地震响应的影响规律。
2工程案例工程一位于浙江省湖州市，6度（0.05g）区，剪力墙结构，设计地震分组第一组，rn类场地，场地特征周期0.45s，多遇地震水平地震影响系数最大值0.04，地上11 层、地下1层，建筑平面长度21.2m、宽度12.6m，结构高度31.9m,第一、第二阶周期分别为 1.229s、1.160s。
工程二位于福建省福州市，7度（0.10g）区，剪力墙结构，设计地震分组第二组，rn类场地，场地特征周期0.55s，多遇地震水平地震影响系数最大值0.08，地上18层、地下1 层，建筑平面长度35.9m、宽度20.6m，结构高度52.4m ,第一、第二阶周期分别为 1.791s、1.628s。
地震对建筑结构的影响
地震对建筑结构的影响地震是地球表面上一种破坏性极大的自然灾害，对于建筑结构来说，地震的影响尤为重要。
地震产生的强烈振动会对建筑物造成巨大冲击力和摇晃，严重时甚至会导致建筑物倒塌。
因此，如何减轻地震对建筑结构的影响成为了建筑工程领域中的重要课题。
本文将从地震引起的地震力、建筑结构的抗震设计以及新技术的应用等方面，探讨地震对建筑结构的影响。
地震力是地震对建筑结构产生的影响力。
当地震发生时，地震波经由地下或地面传导到建筑结构，将产生水平和竖直两个方向的力作用于建筑体系上。
地震力的大小取决于地震波的频率、振幅和建筑结构的自振周期等因素。
在一个频段内，凡是与地震波的频率相近的结构，都将接受到较大的地震力作用。
因此，建筑结构的频率应该与地震波的频率有所偏差，以减小地震力的传递，从而提高结构的抗震能力。
建筑结构的抗震设计是为了减小地震对建筑结构的冲击而进行的设计。
传统的抗震设计方法主要是依靠增加建筑结构的刚度和耐震能力来提高整体抗震能力。
比如采用加强柱梁节点的连接和设置阻尼器等。
此外，对于地震力作用较大的建筑结构，还需要考虑到整体结构的稳定性和抗倾覆性等。
在抗震设计中，工程师还需要根据建筑物的功能和使用要求，灵活选择合适的抗震设计方案。
然而，传统的抗震设计方法存在一定的局限性。
为了应对大地震的挑战，工程师们开始探索新的技术应用。
先进的材料和结构技术的引入，使得建筑结构的抗震能力得到了显著提升。
例如，利用高性能混凝土、钢材等材料可以增强结构的刚度和韧性，提高结构的抗震能力。
此外，新型的结构形式，如钢筋混凝土框架-剪力墙结构和钢结构等，具有良好的抗震性能，能够承受较大的地震力。
此外，新颖的减振技术，如负摆控制技术和隔震技术等，也可以有效减小地震力对建筑结构的影响。
除了抗震设计和新技术的应用外，建筑结构的维护和检测也至关重要。
通过定期的检测和评估，可以及早发现结构的隐患和病害，并采取相应的维护措施。
此外，建筑物的使用和管理也应遵循相关法规和规范，确保结构的安全可靠。
不同类型场地对隔震储罐地震响应的影响
ｄ ｎ ｈ ａ ｏ ｃ ｓｏ ｈ ｎ ｅｇ ｔ ｎ ｂ ｅ ｅ ｒ ｇ ｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ａ ｈ ａｄ ｒｔ ｅｓｔｓａｅ， ｈ ｅｔｒｒ— ｉ ｇ ｓ ｅ ｒ ｒｅ， ｌ ｓ ｉ ｇｈ ｉｈ ｄ ｒ ｂ ｒｂ ａｉ ｉ ａ ｅ ｎ ．Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ｔ ｅ ｈ ｒ ｅ ｉ ｒ ｔ ｅｂ ｔ ｅ ｆ ａ ｕ ｎ ｐ ｓ ｈ ｔ ｈ ｅ ｅ
ｂ ｔ ｒ ｉ ｌｔ ｎ ｅｆｃｓ ａ ｅａ ｔｉｅ ｔ ｈ ｘ ｅ ｓ ｓｏ ｅ ｉｃ ｅ ｓ ｆｔｅ ｂ ａｉ ｇ ｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｈ ｌｓ ｉ ｇ ｈ ｉｈ ｃ ｅｓ ｓａ ｅｔ ｓ ａ ｉ ｆｅ ｔ ｒ ｔ ｎ ｄ ａ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｆｔ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｎ ｉ ａ ｅ ｎ ．Ｔ ｅ ｓ ｈ ｎ ｅｇ ｔ ｎ ｒａ ｅ ｔ ｅ ｏ ｏ ａ ｔ ｈ ｎ ｈ ｒ ｐ ｏ ｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｓ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｈ ｔ ｆ ｏ ・ｓ ｌｔｄ ｔｎ ．Ｔ ｅｃ ａ ｇ ｆ ｉｒ ｔ ｎｆｅ ｕ ｎ ｙｏ ｏ ｈｎ ｅｇ ｔ ｎ ｓｔ Ｉ ｓｍ ｒ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔ ｔ ｏ ａ ｅ ｔ ｔａ ｎ ｉ ａｅ ｋ ｈ ｈ ｎ ｅｏ ｂ ａ ｉ ｒｑ ｅ ｃ ｆ ｌｓ ｉｇ ｈ ｉｈ ｉ ｏ ｅ ｉ— ｆ ｓｅ ｈ ｏｎ ｏ ａ ｖ ｏ ｓ ｏ ｅ ｉ
影响 ， 特别是对基底 剪力 、 晃动波高 、 隔震支座位移 ３个重要响应参数 的影 响。研究表 明： 低隔震频率时储罐在 ４种
场地上都取得 良好隔震效果 ， 场地越硬 ， 减震效 果越好 ， 但有效 隔震频 率范 围不一 定越广 。储罐减 震效果提 高需 要 付出隔震支座位移增大 的代价。不同类型场地 上储罐 隔震后晃 动波高都 出现增大现象 ， 类 场地上波 高变化剧 烈 Ｉ 但幅度很小 ， Ｉ Ｖ类场地 上波高变化 幅度最大 。合理的支座阻尼比可以起到降低基底 剪力 、 晃动 波高和支座位移 的作 用。除了第 Ⅱ类场地 ， ００ｍ 罐减震效率高于 ５ ００ｍ ２ ０ ０ ０ 罐。在设计储罐隔震系统时 ， 建议根据罐体高径 比综 合考
建筑结构在地震作用下的响应与强度分析
建筑结构在地震作用下的响应与强度分析建筑结构在地震作用下的响应与强度分析摘要：本文对建筑结构在地震作用下的响应与强度进行了分析研究。
首先，介绍了地震的概念和基本特征，以及对建筑结构产生的影响。
然后，对建筑结构的响应进行了详细的阐述，包括建筑的弹性振动、塑性变形和破坏。
接着，本文分析了建筑结构的强度，即抗震能力的确定和评估方法。
最后，本文对建筑结构在地震作用下的响应与强度进行了结合分析。
关键词：地震作用；建筑结构；响应；强度分析1.引言地震是地球表面发生的一种地质现象，是由于地球内部的能量释放引起的振动。
地震的破坏力非常强大，对建筑结构造成的损失也非常严重。
因此，建筑结构在地震作用下的响应与强度分析非常重要。
2.地震的概念与基本特征地震是地球表面由于地下地震断层破裂而引起的能量释放。
地震有多种类型，包括地壳断裂型地震、火山喷发型地震、地热活动型地震等。
地震的基本特征包括震中、震源、地震烈度等。
3.建筑结构的响应建筑结构在地震作用下的响应主要表现为弹性振动、塑性变形和破坏。
弹性振动是建筑结构在地震作用下由于地震波的传播而引起的振动。
塑性变形是建筑结构在地震作用下超过其弹性极限而发生的变形。
破坏是建筑结构在地震作用下断裂或损坏的情况。
4.建筑结构的强度建筑结构的强度是指其抵抗地震作用的能力。
建筑结构的强度需要根据地震波的特性和结构的特点进行确定和评估。
常用的方法包括地震波的强度分析、结构的强度分析和地震风险评估等。
5.建筑结构的响应与强度分析建筑结构在地震作用下的响应与强度是密切相关的。
建筑结构在地震作用下的响应决定了其破坏程度，而建筑结构的强度决定了其抗震能力。
因此，建筑结构的响应与强度分析需要紧密结合，共同进行。
6.结论本文对建筑结构在地震作用下的响应与强度进行了深入的分析研究。
建筑结构的响应主要表现为弹性振动、塑性变形和破坏。
建筑结构的强度需要根据地震波的特性和结构的特点进行确定和评估。
建筑结构的响应与强度是密切相关的，需要紧密结合进行分析。
建筑结构在地震中的响应与控制
建筑结构在地震中的响应与控制地震是一种自然灾害，当地震发生时，建筑结构承受外力，容易发生倒塌和损坏，从而导致人员伤亡和财产损失。
为了保障人民生命财产安全，建筑结构的响应和控制在地震中变得非常重要。
本文将介绍建筑结构在地震中的响应机理、地震响应分析模型、地震控制技术等方面的内容，以期对大众有所启示。
一. 建筑结构在地震中的响应机理地震会对建筑结构产生影响，建筑结构的响应受到所处地点的地震烈度、地形条件、建筑物构造、土壤地基等因素的影响。
此外，建筑结构的响应还与地震波的类型（地表波和体波）、频率等因素有关。
在地震中，建筑结构会受到水平和竖向两个方向的震动作用。
水平方向主要呈现几个周期，而竖向方向主要呈现一个周期。
其震动作用的主要影响来自于土的非线性、非弹性格斯效应和建筑结构的非线性效应。
建筑结构的非线性效应体现在结构原型受力状态变化时结构自身刚度和弹性模量的变化，而这些较小的变化会在强震的作用下成为主要改变。
同时，地震荷载的产生又使得结构响应的非线性效应加剧，进而影响结构的稳定性和耐震能力。
二. 地震响应分析模型为了研究建筑结构在地震中的响应，应用地震响应分析模型成为必不可少的研究方法。
常见的地震响应分析模型有等效线性化模型、等效随机非线性振动模型和非线性时程分析模型。
等效线性化模型通过减振器、高阻尼材料、减震支承器等装置来减少结构的振动响应，从而提高建筑结构的承载能力。
等效随机非线性振动模型则主要模拟地震波在土壤/地基和建筑结构中的传播过程，研究结构的响应特性。
而非线性时程分析模型则能够模拟结构的不同状态下的受力、变形和破坏机理等问题。
三. 地震控制技术地震控制技术是在结构设计和施工阶段中采取的一系列措施，旨在减少建筑结构在地震中受到的损害和响应，保护人民财产安全。
常见的地震控制技术有抗震支撑、减震支撑和隔震支撑等。
抗震支撑技术的原理是增加建筑结构的刚度，从而增强结构的抗震性能。
减震支撑技术则是通过在结构的上部添加稀土材料、摆杆、液压减震器等装置，来消耗地震荷载的能量，通过减少建筑结构的响应来降低结构的损伤程度。
抗震设防的影响因素
抗震设防的影响因素
抗震设防的影响因素很多，以下是其中一些重要的因素：
1. 地震烈度：地震烈度是衡量地震强度的指标，对抗震设防起着重要的引导作用。
不同地区的地震烈度各异，需要根据实际情况确定相应的抗震设防标准。
2. 地质条件：地质条件是影响地震波传播的重要因素。
不同的地质构造和地层特征会对地震波的传播路径、衰减及放大等方面产生影响，进而影响抗震设防的设计和要求。
3. 建筑结构类型和高度：建筑结构类型和高度对地震抗性能起着重要作用。
不同材料、不同结构类型的建筑在地震中的抗震性能不同，高层建筑由于其高度和悬挑部位的特殊性，对抗震设防要求更高。
4. 建筑物使用目的：建筑物的使用目的会直接影响其抗震设防的要求。
例如，住宅和商业建筑对震害的容忍度不同，医院和应急设施对震害的容忍度更低，需要更高的抗震设防标准。
5. 抗震设防标准的要求：不同国家和地区制定了不同的抗震设防标准，这些标准会直接影响抗震设计和建设时的要求。
例如，根据特定的设计地震，要求建筑在地震激励下具有一定的变形能力和保证人员安全的能力。
6. 建筑物年限和维护状况：建筑物的年限和维护状况对其抗震设防的影响也很大。
旧建筑的抗震设防可能较弱，需要进行加固和改造；而新建的建筑可以根据最新的抗震标准进行设计和建设。
同时，建筑物的维护和管理情况也会影响其抗震能力的保持。
综上所述，抗震设防的影响因素包括地震烈度、地质条件、建筑结构类型和高度、建筑物使用目的、抗震设防标准的要求以及建筑物年限和维护状况等。
在进行抗震设计和建设时，需要综合考虑这些因素，制定合理的抗震设防策略。
远场大震对深厚覆盖土层地基上超高层建筑物的影响分析
远场大震对深厚覆盖土层地基上超高层建筑物的影响分析陶磊;张俊发【摘要】建造在深厚覆盖土层上的超高层建筑往往受到远场大震的影响较大.为了探讨这一现象产生的原因,从远场地震记录特征及超高层建筑自身的动力特性进行了分析.通过汶川地震时西安远场记录,结合西安地区的地质构造情况,分析远场地震动特征,并对一幢超高层建筑进行远场地震反应分析,研究远场大震对这类长周期建筑物的影响.通过对地震记录的频谱分析可知:①远场地震具有相对较小的加速度峰值、超长的持时以及丰富的长周期成分;②远场地震动的卓越频率小于El Centro 记录,远场地震动优势频率段远小于El Centro记录.通过时程分析可知:在地震动峰值相似的情况下,远场地震对超高层建筑的动力响应远大于El Centro记录.深厚覆盖土层上超高层建筑自振周期较长,易与远场大震的长周期成分接近而发生共振,其响应与一般地震不同,进行抗震设计时,应对遭遇远场地震的情况予以重视.【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2014(030)001【总页数】6页(P79-84)【关键词】远场大震;超高层建筑物;地震反应分析;深厚覆盖土层【作者】陶磊;张俊发【作者单位】西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】P315.1;TU973+.17汶川地震中，中国数字强震动台网获得了19个省市的455个台站的主震加速度记录，极大丰富了我国的强震地震记录[1-3]。
距震中约600 km的陕西省西安市的几个台站，如：草滩、长安、西安台站也获取了此次地震动的主震记录(以下简称草滩记录、长安记录、西安记录)，属于典型的大震远场地震记录。
研究人员通过对以往的地震记录进行研究后发现[4-5]：大震远场地震记录的长周期成分明显要比小震近场的地震记录丰富，因此对长周期结构的影响也较大，造成的震害也比较严重。
大底盘多塔高层隔震结构的地震响应_赵楠
1工程概况随着隔震橡胶支座的出现并应用于多个领域，建筑隔震技术也得到了很好的推广和应用，并被各个国家接受和采用。
最初，隔震技术一般应用于多层结构，近年来国外不少超高层建筑也采用了隔震技术，并取得了很好的效果。
在我国，隔震技术也得到了广泛的应用，但大多集中在层数不多的建筑中，对于高层建筑，尤其是复杂高层建筑，隔震技术的应用还不多［1-3］。
为此，本文结合工程实例，采用时程分析方法研究高层隔震结构的地震响应，以推动隔震技术在高层结构，尤其是复杂高层结构中的研究及应用。
本工程位于北京市西城区，抗震设防烈度为8度，二类场地。
采用高层大底盘多塔结构，双主楼部分地上16层，高度为68.7米；大底盘裙房为地上3层，地下1层，局部地下2层，建成后将成为目前我国大陆地区最高的隔震建筑。
2分析模型大底盘多塔结构的三维示意图如图1所示。
为了达到隔震目的，在地下1层顶设置隔震层，隔震层采用157个橡胶隔震支座，分布在框架柱底以及核心筒下。
隔震支座具体参数如表1所示。
本文应用有限元软件对大底盘多塔结构进行三维有限元分析，对比隔震前后结构的内力、位移等响应，分析采用橡胶隔震支座的隔震效果以及对复杂高层动力特性的改善。
大底盘多塔高层隔震结构的地震响应赵楠1马凯2李婷1陈彬磊1（1.北京市建筑设计研究院，北京100045；2.哈尔滨工程大学，黑龙江哈尔滨150001）摘要：采用弹性时程分析方法，结合某大底盘多塔隔震结构（建成后将成为目前大陆地区最高的隔震建筑），分析结构在多遇及罕遇地震作用下的响应。
对比层间剪力，计算水平向折减系数，绘制结构层间位移的变化曲线，并探讨高层复杂结构应用隔震技术的相关要求。
结果表明，隔震结构的地震作用显著降低，层间剪力远小于抗震结构的，罕遇地震作用下的水平向折减系数更小；层间位移主要集中在隔震层，上部结构的层间位移几乎为零，结构呈现出明显的整体平动趋势。
关键词：高层建筑；隔震结构；多塔结构；地震响应；时程分析中图分类号：TU352.1文献标识码：A文章编号：1000-131X （2010）增-0255-04Seismic response of multi -tower isolated structure with an enlarged baseZhao Nan 1Ma Kai 2Li Ting 1Chen Binlei 1（1.Beijing Institute of Architectural Design,Beijing 100045,China ；2.Harbin Engineering University,Harbin 150001,China ）Abstract :The earthquake response analysis of one multi -tower isolated structure with an enlarged base is carried outusing elastic time history analysis method （It will be the tallest isolated building in the mainland after be built ）.Story shear force was compared and horizontal reduction coefficient was calculated.Variation of story displacement was plotted into curves and application of seismic isolation in high -rise buildings was also discussed.The results show that seismic response decreases obviously and story shear force is far less than that of aseismic structures.Horizontal reduction coefficient is lower under rare earthquake.Story displacement is centralized at isolation layer,while it approaches zero on superstructure.The isolated structure shows whole translational motion.Keywords :high -rise building ；isolated structure ；multi -tower structure ；seismic response ；time history analysis E -mail :biad1s1@作者简介：赵楠，硕士，工程师收稿日期：2010-08-24第43卷增刊2010年Vol.432010土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL土木工程学报2010年3地震输入采用两组建设场地附近的实测地震波和一组人工地震波，三条波的时间步长均为0.02s ，持续时间为21s ，符合要求［4］。
极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析
极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析
杜永峰;周东雷;李虎;池佩红
【期刊名称】《兰州理工大学学报》
【年(卷),期】2023(49)1
【摘要】为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.【总页数】9页(P110-118)
【作者】杜永峰;周东雷;李虎;池佩红
【作者单位】兰州理工大学防震减灾研究所;兰州理工大学土木工程减震隔震技术研发甘肃省国际科技合作基地;甘肃省地震局
【正文语种】中文
【中图分类】TU375
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1.双向水平地震激励下大底板多塔楼隔震结构底板内力分析
2.罕遇地震下大跨隔震结构随机地震响应
3.LRB基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能研究
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5.LRB基础隔震结构在极罕遇地震作用下的碰撞响应研究
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地震环境下不同重要性建筑的抗震设防水准
地震环境下不同重要性建筑的抗震设防水准
马玉宏;谢礼立;赵桂峰
【期刊名称】《自然灾害学报》
【年(卷),期】2004(13)5
【摘要】针对我国进行建筑物重要性分类时没有考虑地震环境影响的现实,采用地震危险性分析的方法将我国划分为地震危险性不同的3个区。
同时,在采用调整设计基准期来标定建筑的重要性类别的基础上,利用地震动参数的危险性曲线,分析了不同重要性建筑在不同危险性特征分区内、不同设防概率水准(常遇、偶遇、罕遇地震)下的地震动参数(设防烈度、地震影响系数和地震地面运动加速度)的取值,最终证实调整结构的设计基准期并考虑地震环境的影响是标定结构的重要性从而调整设防等级的一种好方法。
【总页数】5页(P117-121)
【关键词】地震危险性分析;超越概率;抗震设防水准;地震动参数;重要性分类
【作者】马玉宏;谢礼立;赵桂峰
【作者单位】广州大学工程抗震研究中心;中国地震局工程力学研究所;广州大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
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1.我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组——GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》附录A [J], 王锐
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场地条件影响和抗震设计反应谱的若干问题
场地条件影响和抗震设计反应谱的若干问题
王广军
【期刊名称】《《工程抗震》》
【年(卷),期】1992(000)003
【摘要】一、场地选择应注意的一些问题在按规范进行场地选择时,应根据地震勘察和工程勘察部门提供的有关资料,区分具体情况,做出适当的判断,进行合理的选择,以下各点可供使用时参考。
1.对于软弱场地土应进一步查明其下部土层的构成。
当有不同的软弱夹层时,在土层剖面下部具有低剪切波速的软弱层。
【总页数】5页(P28-32)
【作者】王广军
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9
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1.场地条件对竖向抗震设计反应谱最大值的影响 [J], 陈鹏;耿淑伟;席远;董钢
2.中外抗震规范场地对设计反应谱影响的对比分析 [J], 郭锋;许国富;吴东明;伋雨林
3.场地条件对抗震设计反应谱最大值的影响 [J], 郭锋;吴东明;许国富;伋雨林
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5.浅谈场地类别划分与抗震设计反应谱的关系 [J], 师玉强;山珊
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建筑结构
一起，增加了外框结构的整体性和抗侧能力。塔楼 标准层结构平面和整体模型如图 1（ a） 和图 2（ a） 所 示。竖向构件尺寸由底到顶逐渐减小，混凝土强度 等级为 C60 ～ C50。型钢混凝土柱直径尺寸为 2 400 ～ 1 200，含钢率为边柱 2% ～ 3% 、角柱 3% ～ 4% 。 核心筒外墙厚为 1 100 ～ 600，内墙厚为 600 ～ 300。
百分比 91% 96% 100% 126%
3 不同场地特征的结构地震响应 采用有限元软件计算两案例在多遇地震作用下
不同设计地震分组及不同场地类别下的结构响应， 案例 A 采用 ETABS 软件，案例 B 采用 PKPM 软件。 表 5，6 为案例 A，B 在不同设计地震分组和不同场 地类别下结构的 X 向总响应，图 5 ～ 8 为案例 A，B 在不同设计地震分组和不同场地类别下结构各层最 大层间位移角。
地震作用及结构分析参数（ 多遇水平地震下） 表 1
项目 抗震设防烈度 地震加速度峰值 /gal 水平地震影响系数最大值 设计地震分组
场地类别 场地特征周期 /s 周期折减系数
阻尼比
案例 A 7 度（ 0. 15g）
55 0. 12 第二组 Ⅲ类 0. 55 0. 90 0. 04
案例 B 6 度（ 0. 05g）
Influence of site characteristic on the structural seismic response of high-rise buildings Dong Peiwei1 ，Zhao Xin1，2
（ 1 Building Department，College of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China； 2 Tongji Architectural Design （ Group） Co．，Ltd．，Shanghai 200092，China）
将图 3，4 中结构第 1 阶周期所对应的反应谱值 分别列于表 3，4，本文表中百分比为与实际场地特 征下反应谱值的比值。由表可知，由于案例 A 的基 本周 期 长 达 6s，为 长 周 期 结 构 （ 基 本 周 期 大 于 3s［5-7］） ，基本周期较长，其第 1 阶周期对应的反应谱 值在不同设计地震分组下和不同场地类别下的差异
案例 B 为无锡市南长区某住宅项目，塔楼地上 33 层，结构高度为 102m。采用剪力墙结构体系，标 准层墙厚为 200，底部加强区墙厚为 300mm。结构 标准层平面和整体模型如图 1（ b） 和图 2（ b） 所示。
2014 年
图 2 两案例结构整体模型示意
别的不同 均 会 反 映 在 场 地 特 征 周 期 的 不 同 上，因 而引起反应谱变化，特征周期越大，反应谱的谱值越 大，且反应谱值受场地类别的影响比受设计地震分 组的影响要大。
Abstract： Seismic response under frequent earthquake is usually obtained by response spectrum analysis． With seismic response spectra，design earthquake group and site classification given in Code for seismic design of buildings（ GB 50011— 2010） ，the analysis of structural seismic response is easier and more reliable． Two high-rise buildings with different structural systems were modeled to assess the influence of site characteristic on the structural seismic response． Ｒesponse spectrum analysis with variation of design earthquake group and site classification was performed on the two building models． The results show that the seismic responses of high-rise buildings have a great sensitivity to the site characteristic， and the sensitivity to the site classification is even greater than that to the design earthquake group． Keywords： high-rise building； response spectrum； design earthquake group； site classification
在结构设计中，要保证结构在小震下弹性的性 能目标［2］，一个重要的分析方法就是振型分解反应 谱法。应用设计地震反应谱分析结构地震响应，不 仅考虑了结构自身的动力特性，且避免了地震动的 离散性与复杂性的缺点，具有一定的安全可靠度， 因此反应谱法是当前各国规范首推的抗震设计方 法［3］。
在抗震规范［4］设计反应谱中，场地特征周期主
百分比 100% 108% 126%
不同场地类别下结构第 1 阶周期对应的反应谱 表 4
场地类别 特征周期
Ⅰ1
0. 30s
Ⅱ
0. 40s
Ⅲ
0. 55s
Ⅳ
0. 75s
案例 A 反应谱值 0. 017 00 0. 018 58 0. 020 0. 024 11
案例 B 百分比 特征周期 反应谱值 81% 0. 25s 0. 008 31 89% 0. 35s 0. 008 71 100% 0. 45s 0. 009 11 115% 0. 65s 0. 011 44
第 44 卷 第 6 期
董佩伟，等． 不同场地特征对高层建筑结构地震响应的影响
87
分别为 10% 以内，20% 以内，可知在不同场地类别 下的差异相对于不同设计地震分组下的差异要大。 案例 B 的基本周期为 2. 75s，为短周期结构（ 结构基 本周期小于 3s） ，随设计地震分组和场地类别的变 化，结构第 1 阶和第 2 阶 X 向平动对应的反应谱值 均有较大变化。场地类别Ⅳ对结构第 1 阶周期对应 的反应谱值影响较大，而场地类别Ⅰ1 ，Ⅱ，Ⅲ对结构 第 1 阶周期对应的反应谱值影响较小，可以推断场 地类别Ⅰ1 ，Ⅱ，Ⅲ对结构 X 向平动响应的影响受二 阶效应影响较大。
要由设计地震分组和场地类别决定。场地类别主要 在于区分场地土的软弱程度对场地特征周期的影 响。抗震规范［4］以特征周期 Tg 为界将每类场地分 为三组，强调了地震环境对反应谱的影响，用于取代 89 规范中关于近震、远震的规定； 设计地震分组主 要在于区分近震与远震的差异。
本文采用振型分解反应谱法，选取两个高层建 筑案例，考察抗震规范［4］中规定的设计反应谱特性 及其对场地特征周期的规定对高层建筑结构地震响 应的影响。 1 工程项目案例
88
建筑结构
2014 年
设计地 震分组
第一组 第二组 第三组
不同设计地震分组下结构第 1 阶周期对应的反应谱 表 3
设计地 震分组 第一组 第二组 第三组
案例 A 特征周期 反应谱值
0. 45s 0. 019 37 0. 55s 0. 020 95 0. 65s 0. 022 53
案例 B 百分比 特征周期 反应谱值 92% 0. 45s 0. 009 11 100% 0. 55s 0. 009 84 108% 0. 65s 0. 011 44
由表 5，6 可以看出，不同设计地震分组和场地 类别下，高层建筑结构在多遇地震作用下的基底剪 力和倾覆力矩均有较大差异，且场地类别对结构响 应的影响相对设计地震分组的影响大。每改变一级 设计地震分组，结构总体受力改变 10% 左右，每改 变一级场地类别，结构总体受力改变 15% 左右。
由表 5，6 和图 5 ～ 8 可以看出，案例 A（ 长周期 结构） 的层间位移角受设计地震分组及场地类别的 影响较大，每改变一级设计地震分组，结构最大层间 位移角改变 8% 左右，每改变一级场地类别，结构总 体受力改变 12% 左右。案例 B（ 短周期结构） 的层 间位移角在设计地震分组为第三组、场地类别为Ⅳ 的时候与其他情况差异较大，相差 20% 左右，而在 其他情况差异较小。
0 引言
高层建筑结构的地震响应往往是其结构设计的 主要控制因素，因此研究有关参数对高层建筑结构 地震响应的影响具有重要意义。建筑结构地震作用 下的响应与结构的自振周期、场地特征周期息息相 关，当结构基本周期与场地特征周期相接近时，结构 动力响应将会有很大的放大效应［1］。一般情况下， 高层建筑结构的基本周期较长，而场地特征周期相 对较短，地震作用对结构第 1 阶响应的影响较小。 同时由于高层建筑结构在动力荷载作用下的高阶响 应不可忽视，场地特征周期的改变对结构地震响应 的影响需进一步分析得到。
第 44 卷 第 6 期 2014 年 3 月下
建筑结构 Building Structure
Vol． 44 No． 6 Mar． 2014
不同场地特征对高层建筑结构地震响应的影响
董佩伟1 ， 赵 昕1，2
（ 1 同济大学土木工程学院建筑工程系，上海 200092； 2 同济大学建筑设计研究院（ 集团） 有限公司，上海 200092）
图 8（ b） 案例 B 不同场地类别下的层间位移角 之比显示，场地类别Ⅳ时较其他三种场地类别时增 加较大，主要是因为第 1 阶周期对应的反应谱值增 加较多。而其他三种场地类别时，在第 2 周期及更