基于塔楼结构设计的抗震分析.pdf

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1、呈Q!鱼生筮至!塑i望筮!塑塑)迤酉建盐建笪皇塑剑!堕基于塔楼结构设计的抗震分析■陈帅一华北水利水电大学。河南郑州450046摘要：城市建设速度的加快，刺激了我国建筑行业的飞速发展，而塔楼结构作为一种优势结构被不断的在城市中应用。而结构的抗震性能是衡量建筑工程建设质量的重要指标之一。根据抗震分析的结果对塔楼的刚度进行调整，使建筑的质量承载力不断的提升。充分的考虑塔楼结构的自身优势，这对于抵抗自然灾害的能力将会得到很大的提升。本文对塔楼建筑结构进行抗震理论分析。关键词：塔楼结构地震级别抗震分析通过参加华北水利水电大学第二届结构模型设计竞赛，设计塔楼

2、模型并通过三级模拟加载来测评结构的受力性能。在模型的设计制作过程中，了解到塔楼结构设计的抗震分析。随着我国经济的蓬勃发展，基于塔楼建筑密度较高、房价较低、空间结构灵活、易于改造等优点，以塔楼结构出现的高层建筑纷纷拔地而起。塔楼结构的抗震分析一直是建筑设计和施工的重点。要使工程建筑真正能够减轻甚至避免地震带来的危害，就要对结构进行抗震理论的分析，然后进行抗震设计，从而探索出塔楼结构的抗震设计理念和方法。1结构抗震的等级和标准地震震级是通过仪器给出地震大小的一种量度，考虑到地震波在传播过程中的衰减，震级的测定需要考虑地震深度和震中距离。现存测定地震是

3、依靠仪器记录的地震波。取不同的地震波震相可以求得不同的地震震级。在我国大部分的建筑抗震等级是八度，可以抵抗六级级地震的作用。在建筑结构抗震设计中，混凝土结构应根据建筑的高度、设防的烈度采用不同的抗震等级，且应符合相应的计算和措施要求。现在所说的塔楼结构抗震设计，就是根据结构模型的加载效应和实际结构的经验数值，考验塔楼结构的抗震能力，给人们提供一种安全的设计方案。2塔楼结构的分类塔楼根据底盘和塔楼平面布置、剐度和质量分布可分为以下几种类型：(1)双轴对称结构。当塔楼的平面布置、刚度和质量分布关于横轴和纵轴完全对称时，则称为双轴对称塔楼结构。(2)单

4、轴对称结构。当塔楼的平面布置、刚度和质量分布仅关于横轴或纵轴方向对称时，称为单轴对称塔楼结构。(3)非对称结构。当塔楼的平面布置、刚度和质量分布关于横轴和纵轴两个方向均不对称时，则称此塔楼结构体系为非对称结构。一般而言，非对称塔楼结构包括：塔楼上部结构对称但底部结构不对称；塔楼上部结构不对称但底部结构对称；塔楼上部结构和底部结构均不对称。3抗震理论分析结构地震响应是通过地震特性和结构特征表现出来的，尤其是结构的动力表征。结构地震响应分析也是随着人们对这两方面认识的不断深入而提高的。近几十年来，随着人们对地震动的谱成分以及结构的动力特性有了深入认识

5、和了解。结构的分析也随之有了相应的进展。从大体上来说，结构地震响应分析有静力法、拟静力法(通常指反应谱方法)和动力法阶段。(1)静力理论阶段。静力法是20世纪初首先在日本发展起来的。该方法将结构物看成是刚体，并刚接于地面。该理论认为，结构物所受的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力F，其大小F=kG(k为地震系数，其数值与结构动力特性无关，是根据多次地震灾害分析整理得出的一个经验结果，k一1／10)。种方法塔楼结构的分析在很大程度上还是合理的。(2)反应谱理论阶段既拟静力法。该方法出现在20世纪40年代。美国的一些学者在取得了一部分强震地

6、面运动记录之后，考虑地震动特性与结构动力特性共同对结构地震反应产生决定性影响的分析和整合，从而提出了反应谱概念。拟静力法虽有动力法的内容，却具静力法的形式，通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式，因此称之为拟静力法。该方法对结构地震反应分析产生巨大影响，至今仍是结构抗震设计的主要计算方法。反应谱法也有自己的优点：反应谱法相对于底部剪力法，更加精确，能够考虑结构的前几阶振型，相比时程分析法而言计算也比较简单。从中的局限性也是显而易见的：表征地震动的三要素是振幅、频谱和持时。在制

7、作反应谱过程中虽然考虑了其中的前两个要素，但始终未能反映地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响。辩证的看了，相对于时程分析法，精确性就差些了，而反应谱法中反应谱本身就是弹性反应谱，并不能考虑结构进入塑性状态下的响应，同时，地震的作用是一个时间过程，反应谱法并不能反映结构在地震过程中的具体的参数，因而也判断不出结构真正的薄弱部位。反应谱理论虽然考虑了结构的动力特性，但是在结构设计中，它仍然把地震惯性力作为静力来对待，所以它只能称为准动力理论。(3)动力理论阶段。相对于反应谱方法而言，动力理论分析是一种动力分析方法，它求取的不是结构的某种最大反应或其

8、近似估计，而是结构在地震激励下的反应时间历程，即地震与结构相互作用的过程，其结果更为可靠。另外，时程反应分析可以真正处理非线性问题，这是