高层框架结构长周期地震反应分析
框架结构的抗震减震分析
应用减震技术
设置减震支座
在结构中设置减震支座,以吸收地震能量,减轻地震 对结构的影响。
应用阻尼器
在结构中安装阻尼器,以增加结构的阻尼效应,降低 地震响应。
采用隔震技术
在基础和结构之间设置隔震层,以减小地震对上部结 构的影响。
06
CATALOGUE
工程实例分析
工程实例一:某高层建筑
设计采用地震力系数法进行计算,并 考虑了地震烈度、场地类别等因素。
抗震分析
地震危害与影响
地震波及地面震动
地震产生地震波,引发地 面震动,对建筑物和结构 造成破坏。
建筑物倒塌与损毁
框架结构如未经过合理设 计和施工,易在地震中发 生倒塌或严重损毁。
次生灾害
地震可引发火灾、水灾等 次生灾害,对周边环境和 生态造成进一步破坏。
地震作用下的结构响应
地震动位移响应
01
框架结构在地震作用下会产生位移,影响结构的稳定性。
研究目的和方法
通过对框架结构的抗震性能进行分析,为结 构的优化设计和地震防护提供理论支持。
采用理论分析、数值模拟和实验研究等方法 ,对框架结构的抗震性能进行全面评估。
02
CATALOGUE
框架结构概述
框架结构的特点
空间分隔灵活
框架结构能够根据建筑功能需求,灵活地分隔空间。
整体性能良好
框架结构具有较好的整体性和稳定性。
减震结构的分析方法
减震结构的分析方法包括理论分析、数值模 拟和实验研究等,以评估减震装置的性能和 结构的减震效果。
减震结构的评估
评估减震结构的地震响应和性能,以确保其 在地震作用下的安全性和稳定性。
05
CATALOGUE
框架结构的抗震减震措施
高层结构在长周期地震动作用下的弹塑性响应
1537 8 1.1 3
5O 6 S l 7 .3
下, 层问位移角全部满足规范 要求 , 最大值 不超过 0 05 相 比之 .0 ;
下, 由长周期地震波得到的层间位移 角则大得多 , C 1 T U15波甚至
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3 5. 5 04 2 4
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姗抛啪 0 瑚姗 高层结构在长 周期地震动作用下的弹塑性响应
王 佳 毅
摘 要: 选取三条具有显著长周期特 性的地震 波 , 进行频谱特性分析 , 此后 作为地震动时程输入 , 高层 结构进行 基 于材 对 料本 构的弹塑性时程分析 , 并与普通地震波作用下的结果进行对比研 究。结果显示 , 高层 结构在 长周期地震作 用下的基 底剪力、 间位移都大于普通地震波的作用。 层 关键词 : 长周期地震动 , 时程分析 , bq s 弹塑性 A au,
图 2 傅里叶幅值谱
2 2 材料本 构 关 系 。
结构 的弹塑性行 为 , 以被 归结为 材料 的本构 关系 , 可 通过 材 料的应力~应变关 系进行模 拟 。金 属在低应 变 时具有 良好 的线 性应力—应变关系 , 是在 高应变 时材 料发生 屈服 , 时材料 的 但 此 响应成为 了非 线性 和不 可恢复 的。因此 , 钢结构 的主要抗侧力 构
厚 t 8ml 1 =3 i;1层 一 0层 D =30 m t 5 m 3 l 3 8 m, =3 m;1层 ~4 0层
2 分析 算例
为了研究结构在普通地震与长周期地 震作用 下 的响应 情况 , D=30m t 3m 钢筋混凝土楼板厚 10m 采用 C 0混凝 5 m,=3 m; 5 m, 3
收 稿 日期 :0 10 —7 2 1 —2 1
高层建筑地震作用时程分析法计算要点
建筑技术开发Building Technology Development 建筑设计Architectural Design 第48卷第5期2021年3月(1 )髙度不超过40 m 且以剪切变形为主并且质点和刚度沿高度分布均匀的结构(2)近似于单质点体系的结构(1 >不满足底部剪力法适用条件(2)高层建筑(3)质M 和刚度不对称不均匀的结构、超过 100 m 的髙层应采用考虑扭转耦联振动影响的方法(CQC )(4) _度大于24m 的楼盖、跨度大于12 m 的转换与连抹结构、悬挑长度大于5 m 的悬挑结构,竖向地震作用效应标准值| (丨)特别不规则的结构(2)甲类建筑(3 ) 7-9度时,髙规所列高度的乙丙类建筑 | (4)不满足高规所列高度的竖向不规则结构)(8 )平面投影尺度很大的空间结构(跨度大于120m 或长度大于300m 或悬臂大于40m ),7度III 和IV 类场地和8、9度时,用此法计算i f f B 级高度高层、混合结构和复杂高层建筑竖向)[静力法1—取结构或构件重力的一定百分数作为竖向地震作用地震作用计算方法J 1反应谱法按阵型分解反应谱法计算竖向地震作用f 百分数法规定结构或构件所受到的竖向地震作用为水平地震作用的某一百分数图1地震作用计算方法2.4 反应谱不同振型分解法采用的是考虑了震动强度与平均频谱特性的 设计谱,时程分析法全面反映了地震动强度、谱特征与持续时间三要素。
|(5) B 级高度的高层、混合结构和复杂高层建筑||(6)结构顶层取消部分墙.柱形成的空旷房间时1(7 >跨度大于24m 的楼盖,跨度大于12tn 的转换与连体结构.悬桃长度大于5m 的悬挑结构,竖向地震作用效应标准值高层建筑地震作用计算方法包括底部剪力法、振型分解 反应谱法(以下简称反应谱法)、时程分析法(以下简称时程 法)、弹塑性静力或动力分析法、静力法及百分数法。
其中底部剪力法和反应谱法是基本方法,时程分析法则是高层建筑 地震作用计算中有效的补充计算方法。
长周期结构地震反应的特点和反应谱
第十届中日建筑结构技术交流会南京长周期结构地震反应的特点和反应谱方小丹L2,魏琏3,周靖21.华南理工大学建筑设计研究院2.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室3.深圳市力鹏建筑结构设计事务所AbstractThe charaCte ri sti cs of eanhqmkc rcsponse and rcspo 璐e spec 咖f-or10n 争periods 虮lctI 鹏s a r ediscllssed .A few shonages exist ing in the re$oIlse spectn 蚰of cllim code f-or seisIllic desi 驴of bllildin gsare 锄alyzcd .11here a r eint 锄l relatio 雎be 抑een pseudo —accel 蹦ltion spec 仃l :I 驰pseudo —Veloc 埘spectrI 珊and displace ment spec衄切珥th 盯ef .0陀,a rt 诳ciaI modification to respo 嬲e spec 仃1蚰can re sll lt in the distonionof 争眦d m 嘶∞cha 髓c 白耐stics .The 10ng .p 嘲ods e gI]∞nt in rcspo璐espe 蛐ofC11im codc is revised ,infact ,蓼omld motion characte ri sti cs a r e c}姗ged ,wllich resul ts in an abn 咖l representati∞ofpowe rspcc 乜狮cofresp 伽成ng to acceleration spcctrIlm ,Milli 舢加storey seisIIlic she 甜coefj(icient described in thcspecificati 衄is oIlly relatcd to maximl earthqum(e innuence coef|ficient(%m),but is not related to siteclassificatio 玑w 址ch is in connict 谢th the ge∞ral mles tllat the eanhqualke respo 璐e of as 仉l 咖re at thesoR·soil site is la 唱cr than tllat ofa s 甘uc 眦at tlle h 踟.d —soil site .Accordingto the pseudo spectnlm rela ti on sbet 、)l ,e %pseud0.accel 训on spectrIlIIl ,ps 即do-veloci 够spec 虮Imand dis placem ent spec 觚l 驰a responsespec 仃IlIIl pattcm 、Ⅳith lonj 雪er .period segment(一10s)is proposed ,and whj!ch c a n pro 、,id c the refhence tospecificati 傩revision .1(eywords lon 哥p 耐od .s 仃Ilc 眦s ;response spec 胁;displacement specmml ;111iIlimum storey seisIllicshear coe伍cient ;seisIIlic desi 驴1引言有多种关于长周期结构的定义,如欧洲抗震设计规范认为基本振动周期大于3s 的结构为长周期结 构,我国抗震设计规范认为基本振动周期大于5s 的结构为长周期结构。
高层建筑结构地震损伤与倒塌分析
高层建筑结构地震损伤与倒塌分析一、本文概述高层建筑结构地震损伤与倒塌分析是一个重要且复杂的研究领域,对于提高建筑结构的抗震设计水平,保障人民生命财产安全具有重要意义。
本文旨在深入探讨高层建筑在地震作用下的损伤机制、倒塌模式以及相应的分析方法。
通过综合国内外相关研究成果,本文分析了高层建筑结构地震损伤与倒塌的主要影响因素,包括建筑结构的设计、施工质量、地震动特性等。
同时,本文还介绍了目前常用的地震损伤评估方法和倒塌分析方法,以及这些方法的优缺点和适用范围。
在此基础上,本文提出了一些改进高层建筑结构抗震性能的建议和措施,包括优化结构设计、提高施工质量、采用先进的抗震技术等。
这些建议和措施可以为高层建筑结构的抗震设计和施工提供有益的参考和借鉴。
二、高层建筑结构地震损伤分析在地震灾害中,高层建筑结构的损伤分析至关重要。
由于高层建筑的结构复杂,地震对其产生的破坏通常更为严重。
在进行地震损伤分析时,需要考虑多种因素,如建筑的设计、材料、施工方法、地震波的特性以及地震的强度等。
我们需要理解地震波对高层建筑结构的影响。
地震波在建筑结构中产生应力和应变,这些应力和应变超过材料的承载能力时,就会导致结构的损伤。
高层建筑由于自身的特点,如柔性大、自振周期长等,使其在地震中更容易受到破坏。
高层建筑结构的损伤分析需要考虑结构的动力特性。
地震波的特性、建筑结构的自振周期、阻尼比等因素都会影响结构的动力响应。
在进行地震损伤分析时,需要建立精确的动力分析模型,以模拟地震波在建筑结构中的传播和能量耗散过程。
高层建筑结构的损伤分析还需要考虑材料的非线性行为。
在地震作用下,建筑材料的应力应变关系往往表现出非线性特性。
这种非线性行为会影响结构的动力响应和损伤程度。
在进行地震损伤分析时,需要引入材料的非线性本构模型,以更准确地模拟结构的受力状态和损伤过程。
高层建筑结构的地震损伤分析还需要考虑结构的整体性和局部性损伤。
整体性损伤主要关注结构的整体稳定性和承载能力,而局部性损伤则关注结构中的关键部位和薄弱环节。
高层建筑结构设计水平地震作用
水平荷载与结构计算简化原则
第二节 地震作用
一、特点
地震时,地震波产生地面运动,通过房屋基础使上部结构产生振动, 这就是地震作用。地震作用使结构产生的运动称为地震反应,包括位移、 速度、与加速度,加速度将使结构产生惯性力,过大的惯性力将会影响 结构的正常使用,甚至造成结构的破坏。 地震波使建筑房屋产生竖向振动和水平振动,一般对房屋的破坏主要 由水平振动造成。设计中主要考虑水平地震作用,只有震中附近的高烈 度区域才考虑竖向地震作用。 地震动三要素: 1、强度:反应地震波的幅值,烈度大,强度大。 2、频谱:反应地震波的波形,1962年墨西哥地震时,墨西哥市a=0.05g, 但由于地震卓越周期与结构接近,从而破坏严重。 3、持时:反应地震波的持续时间,短则对结构影响不大。
动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响,但振型反应谱法或底部剪力尚无 法对此作出估计。出于结构安全的考虑,《高层规程》规定了结构各楼层水平地 震剪力最小值的要求,给出了不同烈度下的楼层地震剪力系数(即剪重比),结 构的水平地震作用效应应据此进行相应的调整。 水平地震作用计算时,结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要 求:
1、计算范围: 水平地震作用:
• 6度区 (除甲类建筑和IV类场地上的较高房屋
外)可不算 • 7-9度区 (除可不进行上部结构抗震验算的房 屋外)均算
竖向地震作用:
•8、9度大跨度结构和长悬臂结构 •9度的高层建筑
2、水平地震作用的计算原则: – 一般正交布置抗侧力构件的结构,可沿纵横主轴方向分别计算 – 斜交布置抗侧力构件的结构,宜按平行于抗侧力构件方向计算 – 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构,应考虑水平地震作用的 扭转影响
5、动力时程分析法
长周期结构的地震反应和位移反应谱(方小丹7.21)
Sd
1
2
Sa
0 T 0.1s
Sd
T2
( 4 2
) 0.45 5.5T max g
0.1s T Tg
Sd
(
T2
4 2
ห้องสมุดไป่ตู้
)
max
g
Tg T 5Tg
Sd
(
TgT
4 2
) max
g
5Tg T 10s
Sd
(
5Tg2
4 2
) max
g
• 不同场地特征周期的加速度谱(αmax=0.23)
不同特征周期场地的加速度谱(αmax=0.23)
• 但最小地震剪力系数不是反应谱本身。反 应谱描述了单质点弹性体系在一定地震动 作用下的最大反应与自振周期的关系,实 质上反映了地震动的特性。加速度谱、速 度谱、位移谱相互间有内在的联系,对其 做人为的改变,会导致地震动特性的失真。
• 我国规范对反应谱的长周期段做了人为的 调整,实际上是改变了地震动的特性,加 速度反应谱对应的功率谱在长周期段的异 常,表明了其不合理。
• b) 中国建筑抗震设计规范所规定的最小地
震剪力系数仅与 αmax(地震影响系数的最大
值)相关,与场地类别无关,有悖于软土 场地上建筑物的地震反应大于硬土场地的 一般规律,直接导致Ⅰ、Ⅱ类场地的长周 期建筑物比Ⅲ、Ⅳ类场地更难满足最小地 震剪力要求的不合理现象。
5、 对中国规范反应谱的改进建议
如 min 0.1max , 5Tg T 10s
时便可内插,比较方便。
加速度平台段( αmax )与场地类别相关也 是合理的。
• 最小剪力系数不是反应谱的一部分,而是 由于对长周期段反应谱研究不够深入,为 保证结构安全所采取的措施,可能是合理 的,也可能偏于保守。
从地震灾害看高层建筑结构设计
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载从地震灾害看高层建筑结构设计地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容从震害教训看多高层建筑结构的概念设计周森(华南理工大学土木与交通学院广东广州 510640)摘要:统计了1920s以来历次对建筑影响较大的地震的震害情况,对其震害原因进行了分类归纳。
汇总了较为宏观的与总体建筑方案、结构布置以及与结构控制有关的概念设计的重要内容,并针对性地将震害原因与相关概念设计联系起来。
本文工作为多高层建筑结构设计中进一步提高对概念设计清晰的认识,并减少引起震害的因素等方面提供了一定的参考价值。
关键词:震害情况;原因分类;概念设计;联系中图分类号:TU973 文献标识码:A 文章编号:作者简介:周森(1986~),河南南阳人,从事于岩土工程地下结构设计方法与风险评估的研究。
E-mail:beihai_1986@Conceptual design in high-rise building structure from the perspective of seismic damageZhou Sen(College of Civil Engineering & Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract:The earthquakes which had happened since the 1920s imposing major damage on high-rise building structure were collected and the characteristics of the seismic damage were classified.The conceptual design concerning with building program,arrangement of structures and components was presented in details in correspondance with the factors of seismic damage.The contents of study may provide a reference for those who are engaged in structual design.Key words:seismic damage;classified reasons;conceptualdesign;correspondance0 引言地震是一种自然现象,世界上的地震主要分布在环太平洋地震带、欧亚地震带和海岭地震带等三大地震带。
高层建筑地震安全评估方案结构强度与震动分析
高层建筑地震安全评估方案结构强度与震动分析随着城市化进程的加速和人口的不断增长,高层建筑成为现代城市的重要组成部分。
然而,高层建筑面对的地震风险也日益凸显。
因此,对高层建筑地震安全评估方案的结构强度和震动分析显得尤为重要。
本文将从以下几个方面进行探讨。
1. 高层建筑结构强度分析高层建筑的结构强度是影响其地震安全性的关键因素之一。
在地震作用下,高层建筑会受到水平方向的地震力,并且会发生弹性变形、塑性变形甚至破坏。
因此,确保高层建筑的结构强度是防止灾害发生的前提。
首先,需要对高层建筑所采用的结构体系进行评估。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构等。
评估结构体系的抗震性能可以通过静力弹性分析、弹塑性时程分析以及非线性静力分析等方法来进行。
其次,需要对高层建筑所用材料的强度进行测试和评估。
包括钢筋混凝土、钢结构等材料。
通过拉压试验等方法,可以评估材料的强度和韧性,从而确保高层建筑具备足够的抗震能力。
最后,需要对高层建筑的设计方案进行强度验算。
根据国家相关的建筑抗震规范,对高层建筑的主要结构构件进行设计验算,确保各部位的承载能力满足规范的要求。
2. 高层建筑地震震动分析高层建筑面对的地震震动是多变且复杂的,因此需要进行相关的地震分析,以了解地震灾害可能对高层建筑产生的影响。
首先,需要进行地震动参数的确定。
通过地震台站的观测数据,可以获得地震动的频谱特性、地震波形等信息。
根据这些信息,可以确定高层建筑所处地区的地震动参数,包括峰值加速度、加速度反应谱等。
其次,需要进行高层建筑的地震响应分析。
这一步骤可以通过使用现代计算机软件进行模拟和计算。
通过建立高层建筑的有限元模型,并采用弹性时程分析方法,可以了解高层建筑在地震作用下的动态响应过程,包括位移、加速度、位移角等信息。
通过地震响应分析,可以评估高层建筑的地震安全性能并确定改进措施。
最后,需要对高层建筑的地震动态特性进行评估。
通过对地震响应结果的分析,可以了解高层建筑的固有周期和阻尼比等参数。
钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析与设计
钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析与设计钢筋混凝土框架结构是当前主要的建筑结构形式之一,其在抗震性能方面具有较高的稳定性和承载能力,广泛应用于各类建筑中。
本文将对钢筋混凝土框架结构的抗震性能进行分析与设计,以提高建筑在地震等自然灾害中的安全性和稳定性。
一、抗震性能分析钢筋混凝土框架结构的抗震性能主要体现在其刚度、强度和韧性三个方面。
1. 刚度刚度是指结构在受力时抵抗变形的能力,是保证结构整体稳定性的基础。
钢筋混凝土框架结构通常具有较高的刚度,其主要受到构件的截面尺寸和材料的影响。
在抗震设计中,应根据地震作用的水平和垂直特点,合理确定结构的刚度。
2. 强度强度是指结构在受到外力作用下抵抗破坏的能力。
钢筋混凝土框架结构的强度主要体现在构件的截面大小和材料的抗压和抗拉强度上。
在抗震设计中,应根据结构所处地震烈度区域和设计要求,合理确定构件的截面尺寸和材料的强度等级。
3. 韧性韧性是指结构在受到地震荷载作用时具有较大的变形能力,能够消耗地震能量,减小地震反应。
钢筋混凝土框架结构的韧性主要受到构件的延性和连接的影响。
在抗震设计中,应采用具有良好延性的构件和可靠的连接方式,确保结构具有足够的韧性。
二、抗震性能设计根据钢筋混凝土框架结构的抗震性能要求,设计中应遵循以下几个原则。
1. 合理选取结构形式根据建筑的高度、用途和地震烈度等因素,选择合适的钢筋混凝土框架结构形式,如普通框架、剪力墙-框架结构等。
并根据具体情况增加防震措施,如设置剪力墙、加强柱-梁节点等。
2. 优化结构参数通过合理调整结构的刚度和强度等参数,实现结构的韧性和稳定性之间的平衡。
根据设计要求和结构的受力特点,选择合适的构件尺寸、钢筋配筋和混凝土强度等参数。
3. 加强结构连接结构的连接部位是钢筋混凝土框架的薄弱环节,需要采用可靠的连接方式,如焊接、螺栓连接等。
同时,应加强节点的抗震设计,通过设置剪力墙、加强节点钢筋配置等措施,提高结构的整体抗震性能。
L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析
L型不规则钢框架支撑结构的地震反应及减震分析随着社会经济的快速发展,人们生活水平大大提高,对物质追求的要求也越来越高。
已经不满足规则结构的建筑,更多的在追求不规则和外形奇异的建筑。
因此很多不规则建筑脱颖而出。
对高层不规则的平面结构来说,由于其结构和受力复杂,不同的结构在地震作用下破坏形式和破坏的位置各有不同,造成的伤害大小不一。
因此分析不规则钢结构建筑的的抗震性能是十分有意义。
本文主要研究不同形式钢支撑对高层不规则钢结构的抗震影响,首先介绍了地震带来的灾害,国内外的钢结构研究情况以及对不规则结构的定义等。
然后通过SAP2000建立三种不同支撑的模型进行在地震作用下分析,主要进行模态分析、反应谱分析、多遇地震下线性时程与罕遇地震非线性时程以及在布置一定数量的粘弹性阻尼器在罕遇地震下单斜杆支撑进行对比,通过得到的楼层位移和层间位移角,来分析不同支撑结构的抗震性能,并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
本文主要内容如下:利用SAP2000建立了不加支撑的模型1、加单斜杆支撑的模型2和加十字形斜杆支撑的模型3,在模态反应下分析其前12阶自振周期的周期、频率以及质量参与系数,判断其符合规范要求。
对三种模型在双向地震反应谱下进行分析,得到三种模型的楼层位移以及层间位移角,通过对比分析,发现三种模型各种变化特点,由此来判断不同的支撑对结构的抗震性能的影响大小。
在多遇地震下对三种模型进行线性时程分析,选用三种地震波进行地震响应分析,得到不同的地震波下的楼层位移、层间位移角。
对比在三种模型在弹性阶段的反应谱分析以及弹性时程分析的数据,判断不同支撑的抗震性能。
并找出结构的薄弱位置进行加固处理。
同时为了分析塑性变化,在单斜杆支撑的模型2进行罕遇地震下非线性时程分析。
对结构布置一定数量的粘弹性阻尼器进行消能减震分析,对加单斜杆支撑的模型2与布置阻尼器在罕遇地震下进行消能减震分析,来判断阻尼器的减震效果。
通过对比得出阻尼器对抗震与减震消能的作用非常大,对抵抗地震伤害作用明显。
高层建筑地震时程分析
时程分析概述高层结构的有限元网格模型如下所示,网格总数为25596,节点总数为32793。
其中梁单元采用Beam188单元类型,壳单元采用shell181单元类型。
时程分析计算在Ansys中完成。
时程分析过程中约束高层建筑的底部,模拟地基约束,不考虑土壤弹性等因素。
所以计算过程中均考虑了重力加速度,取值为9.8m/s^2。
图4-2 有限元网格模型材料部分,模型中的框架柱、外环梁、内框架柱梁、次梁等梁结构均采用C40混凝土,两边的对称剪力墙采用C30混凝土,中间部分采用C40混凝土,均假设为线弹性,不考虑混凝土的塑性行为,材料的参数如下表所示。
表1 材料参数表弹性模量(Pa) 泊松比密度(kg/m^3) C40 3.25E+10 0.2 2700.0C30 3.00E+10 0.2 2700.0三种地震波的计算结果如下所示Elcentro波计算结果一、最大位移反应对于该地震波共进行四次分析,分别是X向地震波输入、Y向地震波输入、Z向地震波输入、三向地震波输入。
四种情况时候,均考虑了重力加速度。
四种情况下高层建筑每层的最大合位移如下图所示。
图4-3 不同楼层的位移变化情况从图4-3可见,随着楼层增高,不论是何种加载方式,最大位移均呈增大趋势。
其中三向加载和Y向加载的位移变化情况基本接近,由分析可以,三向加载的最大位移并不等于X、Y、Z分向加载最大位移的和,但是整体要大于任意一方向的加载情况。
是因为载荷是矢量载荷,所以和位移不能简单的相加。
三个分方向加载情况中,Y向加载下的位移最大,其次为X方向,Z向为竖直方向,其位移随着楼层增加,每层的最大位移略有增加但是趋势平缓,与其他两个方向相比,此时Z向的位移可以认为基本不变。
由此也可见,对于高层建筑结构,在三向地震波中,最危险的为水平方向,因为地震也主要是剪力破坏。
在竖直方向破坏很小。
其中在水平方向,Y方向的位移响应要比X方向大,因为Y方向为高层建筑的短向,X方向为高层建筑的长向,模型中的Shell单元可以看作是混凝土剪力墙,短向的整体刚度要小于长向。
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析
框架结构抗地震倒塌能力的研究汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析一、本文概述本文旨在深入研究框架结构在地震中的抗倒塌能力,特别是在汶川地震极震区的实际震害案例分析基础上,探讨框架结构的抗震性能和失效机制。
汶川地震是中国历史上一次具有极大破坏性的地震,其极震区的震害情况尤为严重,为我们提供了宝贵的震害数据和实际案例。
本文通过分析这些案例,旨在提升对框架结构抗震性能的理解,为未来的抗震设计和防灾减灾提供科学依据。
文章首先将对框架结构的基本特性和抗震设计原理进行概述,为后续的分析和讨论提供理论基础。
随后,将详细介绍汶川地震极震区的几个典型框架结构震害案例,包括震害现象、破坏程度和影响因素等。
通过对这些案例的深入分析,我们将揭示框架结构在地震中的倒塌机制和薄弱环节,探讨现有抗震设计方法的优点和不足。
在此基础上,文章将进一步研究提高框架结构抗地震倒塌能力的有效措施和方法。
结合震害案例的分析结果,我们将探讨如何优化框架结构的抗震设计,提高结构的延性、耗能能力和整体稳定性。
还将关注新型抗震材料和技术的应用,以期在未来抗震设计和防灾减灾工作中取得更好的效果。
本文将对研究成果进行总结,并提出对未来研究方向的展望。
通过本文的研究,我们期望能够为提升我国框架结构抗震性能提供有益的建议和参考,为保障人民群众生命财产安全做出积极贡献。
二、框架结构的抗地震倒塌能力分析框架结构作为一种常见的建筑结构形式,其抗地震倒塌能力一直是工程界和学术界研究的重点。
在汶川地震极震区的震害案例分析中,我们可以发现,框架结构的抗地震倒塌能力受到多种因素的影响,包括结构设计、材料性能、施工质量、地震动特性等。
从结构设计的角度来看,合理的抗震设计是提高框架结构抗地震倒塌能力的关键。
在汶川地震中,一些遵循了现行抗震设计规范的框架结构表现出了较好的抗震性能,能够在地震中保持结构的整体性和稳定性。
然而,也有一些框架结构由于设计上的不足,如结构布置不合理、节点连接不牢固等,导致在地震中出现了严重的破坏甚至倒塌。
高层隔震结构研究现状分析及展望
高层隔震结构研究现状分析及展望摘要:随着高层结构建筑水平的提高,隔震技术也逐步应用在高层建筑中,高层隔震结构的橡胶支座很有可能在大震下产生超过极限应变的水平变形,失效退出工作,导致结构倒塌。
本文阐述了高层隔震结构的国内外应用现状,并总结了在理论计算、实验研究方面进展,并对研究趋势作出展望。
关键词:高层建筑;隔震;橡胶支座1、前言隔震技术是一种较为成熟的工程震动被动控制技术,依靠延长结构周期来降低地震反应。
但是高层隔震技术研究的历史还不长,还有很多问题没有解决。
与普通多层建筑相比,其自振周期较长,隔震效果较不明显。
高层建筑因为高宽比过大,容易倾覆,支座有受拉破坏,结构倒塌的可能性。
近年,随着隔震结构高宽比的增大,隔震支座更容易因为超过极限变形而破坏。
在历次的地震中,高层隔震建筑并未发生倒塌,但在大震作用下,隔震层变形过大受到损伤,容易引发结构连续性倒塌或者整体性倾覆,带来的生命和财产的损失难以估量,需要进行特别研究。
2、隔震结构国内外应用现状日本是国际上利用隔震技术较早的国家,2003年竣工的楠叶塔楼城位于大阪枚方市,由41层的超高层建筑,24层的高层建筑和两栋中层建筑组成,总高度136.8m。
采用隔震技术后该建筑物在地震响应减小了2/3。
我国最早的隔震建筑是 1993 年由周福霖院士设计的汕头市8层框架结构商住楼。
目前,国内隔震建筑的数量已达6000余座,约占世界的一半。
其中云南省占2000座,位居全国之首,最具代表性的是上海大学刘文光教授主持的云南省博物馆新馆工程。
2010年,刘文光教授还主持设计了鸟巢大厦,该工程位于塔吉克斯坦,为一类高层住宅,地上21层,地下2层,总建筑高度77.3米。
预计2019年通航的北京新机场主体部分已经完工,是目前世界上最大的单体隔震建筑。
北京新机场航站楼高铁下穿,结构会受到高铁运行振动的强烈影响。
隔震技术的应用很好地解决了这个问题,是专家一致认为的最经济合理的方案。
钢框架-支撑结构在高强度地震烈度下的反应分析
A h e u ln S utaD s n  ̄ ic r ad t c r eg 『 tta r u/ /
钢 框 架 一支 撑 结 构 在 高 强 度 地 震 烈 度 下 的反 应 分 析
An l ss fS e l a e r meS r c u eRe po eEn o n e e g r e s i t n i a y i t e c dF a tu t r s ns c u t r d Hihe im cI e st o Br S n y
c mp n n s t l e t e e i nr q i me t, n te f m e t cu e a g o s i i p ro ma c . o o e t si me t d sg e u r l h e n s a ds l a e r s u tr h s o d es c e f r n e r m
【 中图 分 类 号 】 U 9 ;U3 21 T 3 3T 5 .1 【 献 标 志码 】 文 A 【 文章 编 号 】 0 79 6 (0 2 1—0 30 10 .4 72 1) 00 5 ・3
1 引言
随着人类社会的发展和人们生活的高度城 市化 , 地震必将 对人们生命和 生活设施 及工业生产体系带来愈来愈严重 的威 胁。而钢结构是伴随着社会的经济、 技术的进步以及人们的生 活需要而发展起来 的。同时 , 它是商业化 、 工业化和城市化 的 产物 。 以研究钢结构在 地震作用下 的反应 , 高结构 的抗震 所 提 能 力一直是各 国学者努 力的方 向。研 究的难点之一是地震有
王健字 , 刘永方。
(. 1 大连理工大学 建设工程学 部 , 辽宁 大连 16 2 ;. 阳建筑大学土木工程学院 , 03 沈 1 2 沈阳 10 6) 18 1
结构地震反应的分析方法与理论
结构地震反应的分析方法与理论随着人们对地震和结构动力特性认识程度的加深,结构的抗震理论大体可以划分为静力分析、反应谱分析和动力分析三个阶段。
2.2.1静力分析理论水平静力抗震理论[25]始创于意大利,发展于日本。
该理论认为:结构所受的地震作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地震系数,即: /F G g kG =α= (2.1)静力理论认为结构是刚性的,故结构上任何一点的振动加速度均等于地震动加速度,结构上各部位单位质量所受到的地震作用是相等的。
它忽略了结构的变形特征,没有考虑结构的动力特性,与实际情况相差较远。
随着工程抗震研究的发展,对地震认识的深入,此法已经淘汰。
2.2.2反应谱理论上世纪40年代以后,由于计算机技术的应用,在取得了较多的强震记录的基础上,产生了反应谱理论。
反应谱分析方法[25][26]是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算模型的作用效应的分析技术。
反应谱是指单自由度体系最大地震反应与结构体系自振周期的关系曲线。
为了便于计算,《抗震规范》采用相对于重力加速度的单质点绝对最大加速度,即/a S g 与体系自振周期T 之间的关系作为设计用反应谱,并将/a S g 用α表示,称为地震影响系数,如图2-5所示。
单自由度弹体系水平地震反应微分方程为:()()()()0mx t cx t kx t mx t ++=- (2.2)由上式得:()()()()0m x t x t k x t c x t-+=+⎡⎤⎣⎦ (2.3) 上式等号右边的阻尼力项()cx t 相对于弹性恢复力项()kx t 来说是一个可以略去的微量,故:()()()0m x t x t kx t -+=⎡⎤⎣⎦ (2.4)由反应谱理论,水平地震作用为:/a a F mS S gG G ===α (2.5)/a S g α= (2.6)α——地震影响系数;a S ——质点的绝对最大加速度;图2-5 地震影响系数α曲线Fig.2-5 seismic influence coefficient α vurves上升阶段 ()max 0.45 5.5T α=+α (00.1T ≤≤) (2.7) 水平阶段 α=max α (0.1g T T <≤) (2.8)曲线下降段 max g T T γ2⎛⎫α=ηα ⎪⎝⎭(5g g T T T <≤) (2.9) 直线下降段 ()max 0.25g T T γ21⎡⎤α=η-η-α⎣⎦ (5 6.0g T T <≤) max α——地震影响系数最大值;g T ——场地特征周期。
不同类型地震波对钢筋混凝土框架结构的影响分析
不同类型地震波对钢筋混凝土框架结构的影响分析地震波是地震发生时产生的振动波动,是地震工程研究中的重要内容之一。
钢筋混凝土框架结构是一种常见的结构形式,在地震中承受了巨大的振动力,因此对不同类型地震波对钢筋混凝土框架结构的影响进行分析和研究具有重要意义。
地震波可以分为不同类型,包括P波、S波和地表波。
P波是最快传播的纵波,其振动方向与波动方向一致,具有较大的穿透力。
S波是横波,其振动方向垂直于波动方向,穿透力相对较弱。
地表波是在地下介质和地表界面反射后形成的地震波,具有较长的周期和较大的地面位移。
不同类型的地震波对钢筋混凝土框架结构的影响有所不同。
下面将对P波、S波和地表波分别进行分析。
首先,P波的作用对钢筋混凝土框架结构具有重要影响。
P波传播速度快,产生的振动周期相对较短,对结构的纵向变形和弹性变形具有较大的影响。
在地震中,当P波到达时,会产生较大的竖向地面加速度,使得结构产生沿纵向的轴向力。
此外,P波还会引起结构的弯曲变形,使得结构产生竖向的弯矩和竖向的剪力。
因此,钢筋混凝土框架结构在地震中需要对P波产生的力和变形进行充分考虑,以保证结构的安全性。
其次,S波的作用也对钢筋混凝土框架结构产生重要影响。
S波的传播速度较慢,振动周期相对较长,对结构的横向变形和剪切变形具有较大的影响。
当S波到达时,会产生横向的地面加速度,使得结构产生横向的轴向力和横向的剪力。
此外,S波还会引起结构的扭转变形,使得结构产生扭转力矩和形变。
因此,在设计钢筋混凝土框架结构时,需要对S波产生的力和变形进行合理的考虑,以保证结构的稳定性和抗震性能。
最后,地表波的作用对钢筋混凝土框架结构也不能忽视。
地表波具有较长的周期和较大的地面位移,对结构的水平位移和变形具有重要影响。
地表波的水平地面加速度会使得结构发生水平的轴向力和水平的剪力,造成框架结构的变形和位移。
此外,地表波还会引起结构的倾斜变形,使得结构产生倾斜力和弯曲力矩。
因此,在设计钢筋混凝土框架结构时,需要充分考虑地表波的影响,以保证结构的稳定性和抗震性能。
基于ANSYS的框架结构地震分析教程(静力分析+模态分析+反应谱分析+LS-DYNA时程分析)
!**************************************************************** ! acel,0,0, grav_accel !**************************************************************** ! /solution allsel time,1 OUTRES,ALL,all solve save !---------------------------------------------------------------! /post1 allsel set,last !---------全部结构的竖向位移云图 allsel PLNSOL, U,Z, 0,1.0 进入后处理器/post1 !---------------------------------------------------------------进入求解器 !**************************************************************** 施加重力加速度 !****************************************************************
作者:师访 攥写日期:2016-04-21 Tel: 1 5 9 9 6 8 7 3 0 3 9 QQ: 1 5 4 9 2 2 1 7 5 8 Email: pomato157300@ Website: phipsi.top
0 引言 本文用一个简单的例子来介绍采用 ANSYS 开展地震分析 (包括静态分析、 模 态分析、反应谱分析和 LS-DYNA 时程分析)的一些概念,并给出详细的命令流, 希望能够给那些初学者一些启示和帮助。本文命令流在 ANSYS15.0 下测试通过。 本示例模型如下:
高层建筑结构的地震响应分析
高层建筑结构的地震响应分析高层建筑是当代城市化发展的重要组成部分,由于其特殊的结构特点,地震对其影响是不可忽视的。
本文将对高层建筑结构的地震响应进行分析。
一、引言地震是地壳运动引起的自然灾害,其对高层建筑的影响往往是最为显著的。
鉴于高层建筑在地震中所受到的巨大力学作用,对其地震响应进行准确分析具有重要意义。
二、高层建筑结构的地震响应机理高层建筑结构的地震响应主要通过以下几个方面体现:1. 震感传递路径:地震波在地壳传播过程中,会通过地基、框架结构、楼板等路径传递到高层建筑的结构系统中。
2. 动力特性影响:高层建筑的固有周期、阻尼比等动力特性对地震响应起着重要作用,这些参数会直接影响结构的振动情况。
3. 弹塑性行为:高层建筑结构在地震作用下会出现弹性和塑性变形,其中塑性变形会对结构产生更大的影响。
4. 结构非线性:高层建筑的结构系统存在着非线性行为,例如钢结构的屈曲等,这些非线性现象会对地震响应产生重要影响。
三、高层建筑结构的地震响应分析方法对于高层建筑结构的地震响应分析,常用的方法主要包括以下几种:1. 静力分析法:即利用静力平衡原理,假定地震作用与结构受力时间相比较长,结构处于静力平衡状态的方法。
这种方法适用于刚性结构或者对地震反应较不敏感的情况。
2. 动力弹性响应分析法:该方法假设结构是线性弹性的,通过求解结构的频率和振型,利用输入地震波的振幅谱与结构的响应谱进行对比,得到结构的地震响应。
3. 时程分析法:通过数值方法对结构进行时程分析,考虑结构的非线性行为和地震波的时程特性,得到结构在地震过程中的时变响应。
四、高层建筑结构抗震设计原则为了提高高层建筑结构的地震抗力,应该遵循以下原则:1. 刚度控制:通过增加结构的刚度,减小结构的位移,在地震中减小结构的变形和应力。
2. 强度控制:通过增加结构的强度,提高其承载能力,使结构能够在地震中承受较大的力学作用。
3. 韧性设计:提高结构的韧性能力,使结构在地震中具有一定的塑性变形能力,能够吸收地震能量并减缓地震波的作用。
浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤
浅谈超限高层建筑大震弹塑性分析方法及步骤摘要:随着城市超高层建筑越来越多,超高层建筑结构的超限审查也越来越严格,因此结构超限计算和分析也显得尤为重要,超限计算包括弹性计算、弹性时程分析、等效弹性分析、静力弹塑性和动力弹塑性分析,本文仅针对过程和方法较为复杂的动力弹塑性分析方法和步骤作简单介绍。
关键词:超限性能目标罕遇地震地震波动力弹塑性分析结构损伤1概述本文以武汉某超高层住宅楼为例,简要介绍超限高层结构的动力弹塑性方法和步骤。
2工程概况武汉某超高层住宅楼,结构高度为166.6m,为B级高度,地上55层,地下3层。
结构标准层长约48m,等效宽度约18.7m,高宽比约9.1;采用混凝土剪力墙结构型式。
按《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)及武城建[2016]5号、[2016]154号文规定,本楼栋抗震设防类别为标准设防类。
剪力墙、框架梁及连梁抗震等级均为二级。
本楼栋建筑结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。
根据《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》),本地区设计抗震设防烈度为6度,场地类别为Ⅱ类,基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为一组;按《中国地震动参数区划图》相关规定,多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的地震加速度的最大值分别为17cm/s2、50cm/s2、115cm/s2,水平地震影响系数最大值αmax分别为0.0417、0.125、0.2875,特征周期分别为0.35、0.35、0.4.3结构超限情况及解决方案3.1结构超限情况根据国家《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》中的相关规定,本项目为钢筋混凝土剪力墙,超限高度限值为140m,因此高度超限,无其他超限项;需要进行抗震超限审查。
3.2抗震性能目标根据《高规》第3.11节及条文说明,本项目可选用结构抗震性能目标为D级,具体如下:规范抗震概念:小震不坏、中震可修、大震不倒;性能水准为1、4、5;性能目标:关键构件(底部加强区、楼梯间及端山墙通高剪力墙):在小震作用下无损坏、弹性;中震作用下轻度损坏、抗震承载力满足不屈服;大震作用下中度损坏、抗震承载力宜满足不屈服。
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厚。柱的截面尺寸分别为 559 mm × 559 mm( 2 层 以下) ,508 mm × 508 mm( 2 ~ 11 层) ,305 mm × 508 mm( 12 ~ 16 层) ,305 mm × 457 mm( 16 层以 上) 。横向梁的截面尺寸为 305 mm × 457 mm,纵 向梁按照位置不同基本上采用了两种截面形式, 一般 情 况 是 中 间 梁 截 面 尺 寸 为 406 mm × 305 mm,两端边梁截面尺寸为 508 mm × 305 mm。
1引言
近年来,自振周期较长的结构在长周期地震 动作用下遭受破坏的事例时有发生,引起了人们 的广泛关注。如 1983 年日本海中部 7. 7 级地震,
使得远离震中约 270 km 的新泻市 13 个晃动周期 在 10 s 左右的油罐发生溢流和灌顶附属物损坏; 1985 年墨西哥 8. 1 级地震,使得离震中约 400 km 的墨西 哥 城 内 的 高 层 建 筑 发 生 严 重 损 坏。2003 年日本的十胜冲地震时,远离震中的苫小牧地区 储油罐发生严重溢流并引发一场大火灾[1]。
频带分布集中在相对较低的频率部分。鉴于频率 与周期成反比,NR24464 波短周期成分比较多, 而 TCU115 和 HKD054 的 长 周 期 成 分 多。这 与 2. 2节三条地震波的加速度反应谱分析结果是相 一致的。
图 3 傅里叶幅值谱 Fig. 3 Fourier amplitude s-Period Seismic Responses for High-Rise Frame Structures
WU Qiong* CHEN Qingjun
( State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China)
收稿日期: 2010 - 10 - 17 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50978198) * 联系作者,Email: binzhixinhui@ 163. com
·抗震与抗风·
·79·
结构工程师第 27 卷第 1 期
鉴于目前人们对高层框架结构的长周期地震 反应研究尚不足,且长周期的高层框架结构对长 周期地震动的反应又较大,本文选取两条长周期 地震波: 台湾集集 TCU115EW 地震波( 下文中简 称 TCU115 波) 和十胜冲 HKD054EW 地震波( 下 文中简称 HKD054 波) ,结合美国喜来登酒店高 层钢筋混凝土框架结构的模型进行了地震反应分 析的比较研究。为更好地了解长周期地震波对结 构的响应,本文取喜来登酒店经历的实测地震波 NR24464 波( 经频谱特性分析,判断为普通波) 作 为地震输入,将计算结构响应与实测结构响应做 比较。最后对比三条地震波下结构的不同响应, 从而得到长周期地震动作用下高层钢筋混凝土框 架结构的反应特征。
2. 2 加速度反应谱比较
地震动反应谱可以反映出地震动的频谱特性 对结构地震反应的影响[3]。因此,本文将所选取 的三条地震波的标准加速度反应谱汇总在图 2。 从图 2 可知,NR24464 波的最大加速度放大系数 为 3. 07,对应的卓越周期为 0. 58 s; TCU115 波的 最大加速度放大系数为 2. 35,对应的卓越周期为 2. 24s; HKD054 波 的 最 大 加 速 度 放 大 系 数 为 2. 42,对应的卓越周期为 1. 20 s。( 此处的卓越周 期指在阻尼比 ζ = 0. 05 下加速度放大系数峰值点 所对应的周期)
震级
6. 7 7. 6 8. 0
记录峰值 记录时间
加速度 / gal
/s
- 303. 48 115. 25 53. 97
59. 98 115. 25 212. 99
图 1 地震波加速度时程曲线 Fig. 1 Acceleration time-history curves of seismic waves
Abstract At present,because of lack of reliable long-period seismic ground motion records,the research on the long-period ground motion can not be well developed. Therefore there are not enough research projects about seismic responses for high-rise structures subjected to long-period ground motion. Based on Sheraton Universal Hotel,a 20-storey reinforced concrete frame structure,this paper sets up a three dimensions analysis model and uses NR24464-wave measured inside Sheraton as ground motion excitation to analyze the seismic responses of this high-rise frame structure. Meanwhile,TCU115-wave of Chi-chi Earthquake,Taiwan,1999 and HKD054wave of Tokachi-oki Earthquake,Japan,2003 are used as long-period seismic excitations and NR24464 is used as general seismic excitation. The paper gets high-rise frame structure seismic responses with two different kind of ground motion excitations. According to the comparison of internal force responses,displacement responses and acceleration responses of two different kind of earthquakes,the paper concludes the characteristics of seismic responses of high-rise reinforced concrete frame structures subjected to long-period ground motion. Keywords high-rise reinforced concrete frame structure,long period seismic wave,spectrum characteristics analysis,comparison of different kind of seismic responses
对比图 2 中三条反应谱,可知对于 NR2446 波而言,短周期的加速度反应谱值明显大于长周 期部分,在大于 1 s 的较长周期部分,NR2446 反 应谱的值下降明显; 而对于 TCU115 和 HKD054
两条地震波,长周期部分的加速度反应谱大于短 周期部分。
图 2 地震波标准加速度反应谱( ζ = 5% ) Fig. 2 Standard acceleration response spectrums ( ζ = 5% )
年美国北岭发生的里氏 6. 7 级地震时在喜来登酒 店 24464 台站 Chanel16 记录到的地震波,震中位 置北纬 34. 215°,西经 118. 538°,震源深度 18 km。 长周期地震波: ①TCU115 波[2]是 1999 年我国台 湾省集集发生的里氏 7. 6 级地震时所记录到的地 震波,震中位置为北纬 23. 86°、东经 120. 84°; ② HKD054 波是 2003 年日本十胜冲发生的里氏 8 级地 震 时 所 记 录 到 的 地 震 波,震 中 位 置 为 北 纬 41. 8°,东经 143. 9°,震源深度 27 km。TCU115 和 HKD054 波的特点是包含丰富的长周期成分。表 1 为上述 3 条地震波的时域特征对比。图 1 为上 述 3 条地震波的加速度时程图。
3 高层框架结构有限元模型的建立及动 力特性分析
3. 1 高层框架模型的建立 本文所选的模型为美国喜来登酒店[5],属于
美国加州强震观测计划的一部分,编号为 CSMIP Station No. 24464,该台阵在 1994 年美国北岭地震 中取得了非常完整的观测资料。其结构为 20 层 的钢筋混凝土延性框架结构体系,建筑物总高度 为 59. 1 m,其平面尺寸长 56 m、宽 17. 7 m。结构 平面布置图如图 4 所示。
表1 Table 1
地震波汇总表 Record of seismic waves
2 典型地震波的选取与频谱特性比较
2. 1 地震动记录来源 本文 选 取 普 通 地 震 波 NR24464 波,是 1994
项目 地震波
时间
NR24464 波 TCU115 波 HKD054 波
1994 - 1 - 17 1999 - 9 - 21 2003 - 9 - 25
图 4 标准层平面图 Fig. 4 Plan view of standard floor
结构在纵、横两个方向上主要采用了钢筋混 凝土框架结构体系作为抗侧力单元,框架结构设 计为延性框架,只在地下室西侧采用 304. 8 mm 的钢筋混凝土剪力墙结构。典型框架横向柱距约 为 5. 8 m,纵向柱距为 4 m,并且在每个方向上都 由梁相互连接。楼面系统由两种钢筋混凝土平板 构成,其中,客房间的楼板为 114 mm 厚,过道为 152 mm 厚。而 一、二 层 的 楼 面 则 变 为 127 mm