连体结构竖向地震作用研究

竖向地震作用下双塔连体结构非线性时程解析摘要：双塔连体结构是通过连接体，将两个塔楼的上部连接在一起，形成即可以独立而又相互连通的独特的建筑结构形式。

双塔连体结构以其新型的外观在建筑领域得到广泛应用。

但是，双塔连体结构在地震的作用下，扭转现象非常明显，而且竖向地震作用下抗震效果如何，需要对双塔连体结构建筑体进行非线性时程分析，以确定最终的双塔连体结构的抗震能力。

本文通过对某一双塔连体结构的数字化模型进行竖向地震波的输入，利用非线性时程分析方法，对双塔连体结构进行受力分析，研究受地震竖向分量的影响。

结果表明，在竖向地震作用下，双塔连体结构在竖向存在一定的位移。

关键词: 竖向地震；双塔连体结构；非线性时程；地震波；随着我国建筑技术的不断进步，国内不断涌现新型的建筑结构，给建筑业带来新的生机。

其中双塔连体结构，即将两个相互独立的建筑体在上部通过设置连廊将不同建筑物连在一起[1]，形成一个相互连接的共同体的结构形式，具有设计的独特性和外观的新颖性而在我国得到广泛应用。

由于近几年来，我国陆地地壳运动频繁，地震多发，地震烈度各有不同，这就要求双塔连体结构的建筑体进行设计时必须要以《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）[2]为指导，具有较强的抗震能力才行。

因此，必须首先对双面塔连体结构进行抗震分析。

不同地区，根据本地震活动情况，对模拟模型选择不同的地震波输入模拟系统后，计算双塔体连体结构在地震中的位移情况来判断抗震效果，根据分析结果，在实际施工过程中，再对破坏程度较大的结构进行加固，使双塔连体结构的建筑体具有较好的抗震能力。

本文仅对竖向地震作用下双塔连体结构进行非线性时程分析。

一、双塔连体结构的计算模型某双塔连体结构为高度28.5m的对称性双塔连体结构医院建筑体。

双塔连体结构采用NosaCAD软件建立结构的整体分析模型。

由于NosaCAD的模型模拟是通过AutoCAD软件建模实现的，因此，模拟建模在AutoCAD中进行。

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【精品结构设计知识】何时考虑竖向地震作用？如何考虑？
何时考虑竖向地震作用？如何考虑？
按《混凝土高规》第3.3.2条规定，9度抗震设计以及8度设计时的大跨度、长悬臂结构应考虑竖向地震作用，包括第10.2.6条的转换构件以及第10.5.2条的连体结构的连接体[2]。

9度抗震设计时，整体结构的竖向地震作用可按《混凝土高规》第3.3.14条的方法计算；8、9度时，大跨度、长悬臂结构构件的竖向地震作用可按《混凝土高规》第3.3.15条的规定近似考虑，对于8度0.3g的情况，竖向地震作用标准值可取结构或结构构件重力荷载代表值的15%.当然，有条件时或设计需要时，采用竖向加速度反映谱方法或动力时程分析方法计算结构竖向地震作用时更合适的方法。

无论采用何种方法计算竖向地震作用，均应按《混凝土高规》第5.6.3条的规定进行地震作用效应的组合，即把竖向地震作用效应作为一个组合工况考虑。

结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。

事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。

在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。

希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更大的发展前景。

整体结构及单构件的竖向地震作⽤计算刘孝国中国建筑科学研究院有限公司北京构⼒科技有限公司北京 100013[摘要] 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016版）（以下简称“抗规”）及《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称“⾼规”）等规范对于⾼烈度区的⼤跨度结构、⼤悬臂结构、转换结构及连体结构等，需要进⾏结构竖向地震作⽤分析，两本规范提供了三种计算竖向地震的⽅法，底部轴⼒法简化算法、反应谱分析⽅法及等效静⼒法。

采⽤反应谱法进⾏竖向地震作⽤分析，计算的结构楼层竖向地震作⽤标准值需要满⾜规范的底线值，不满⾜时需要进⾏地震作⽤内⼒调整。

采⽤三种不同的竖向地震分析⽅法，对⽐简单⼤悬臂框架结构整体计算结果及构件内⼒结果，不同计算⽅法有较⼤差异。

使⽤PKPM软件进⾏竖向地震作⽤分析时，可通过对局部⼤悬臂、⼤跨度构件单独定义属性为竖向地震构件，对结构局部构件实现竖向地震的分析及考虑。

[关键词] 竖向地震；底部轴⼒法；反应谱分析；等效静⼒法；局部构件；0引⾔结构设计中会遇到⼀些⾼烈度区的⾼层结构、⼤跨度结构及⼤悬臂结构等，按规范要求，这类结构需要进⾏竖向地震作⽤计算，抗规和⾼规均提出了详细要求。

但在竖向地震作⽤计算时，通常由于两本规范要求不同及不同的竖向地震计算⽅法导致内⼒计算结果差异⼤等原因，存在各种疑难细节问题。

本⽂结合两本规范对竖向地震计算的要求，介绍规范具体细节⽅⾯的差异，结合设计中常⽤的PKPM结构设计软件，阐释软件中如何实现对结构及单构件的竖向地震作⽤的计算，并介绍不同的竖向地震作⽤分析⽅法对结构整体及某些构件内⼒的影响。

1抗规对竖向地震作⽤的要求抗规5.3.1条要求，9度时的⾼层建筑，竖向地震作⽤标准值按图1计算简图，采⽤公式（1）、（2）确定；楼层的竖向地震作⽤效应可按各构件承受的重⼒荷载代表值的⽐例分配，并宜乘以增⼤系数1.5。

图1结构竖向地震作⽤计算简图（1）（2）式中：——结构竖向地震作⽤标准值；——质点i的竖向地震作⽤标准值；——竖向地震影响系数的最⼤值，可取⽔平地震影响系数最⼤值的65%；——结构等效总重⼒荷载，可取其重⼒荷载代表值的75%。

竖向地震作用竖向地震作用：是指结构在竖向地震分量的作用下，产生竖向的地震效应。

1：竖向地震动对结构的影响并非完全没有研究过，钱培风先生早在工力所工作时就已倡导竖向地震作用研究而著名。

唐山地震时有一座烟囱拦腰折断，但有意思的是上面部分旋转90度后落在下面部分之上，并没有掉下来。

关于该震害现象是由于水平地震作用还是竖向地震作用引起的，在工力所曾引发了激烈的争论。

地震工程研究普遍重视水平地震作用的原因有二：一、从强震观测的纪录上看，竖向地震动的峰值普遍小于水平地震动峰值，一般为水平地震动峰值的1/2~2/3，所以水平地震动更重要。

二、结构体系一般具有较强地抗竖向荷载的能力（如柱的轴向刚度很大，结构设计时必须考虑死、活荷载的作用，所以结构有足够的竖向抗力！），而抗水平作用在体系实现上比较困难，这就使得水平地震作用更具威胁性。

但是，实际观测到的竖向地震动峰值也有超过1g的，况且当前的结构体系较之过去有很大不同，主要是大跨、超高的体系已很普遍。

这样竖向地震动对结构的影响似乎并不再是无足轻重了，特别是P-Delt效应问题比较突出，需要研究。

在理论上，竖向地震作用下的结构反应分析同水平地震反应分析方法没有区别，如果采用空间模型，输入三维地震地面运动，则可以将结构水平与竖向反应结果一并算出。

2：之所以“自从唐山地震以来,好像竖向地震力的关注越发受到人们的冷落”是因为唐山地震前，由钱培风先生提出的竖向地震作用也很显著的说法，很多人不理解，在期刊上争论的很激烈。

钱培风先生在众多人反对的形势下，一直坚持自己的观点。

钱老的论据尽是地震现场人员的口头描述，经过地震的人大多都不在震中区，对地震的感受只有水平运动；唐山地震（震中区）震害的照片让大家明白了确有竖向地震加速度大于g的现象。

于是大家有了统一的认识，不再争论，即冷落了。

结论是：震中区竖向地震加速度会很大，随震中距的加大，由于竖向地震波是高频率，衰减很快，所以大部分地区都是只感觉有水平地震作用。

第37卷第9期建　筑　结　构2007年9月双塔连体建筑的竖向抗震实用设计方法3侯家健1),2)　容柏生1),3)　韩小雷2)　谢毅源2)[提要]　为探索位于双塔高层建筑上的连体结构竖向地震作用的特有规律,首先输入多条实际竖向地震记录,用时程分析法考察了塔楼高度和连体跨度不同的多个算例。

然后将其抽象成塔楼和连体桁架组成的两个自由度体系,运用频域分析方法,得到竖向地震作用的变化规律。

分析表明,随着桁架与塔楼频率比的增加,连体地震作用的放大效应越明显;当连体与塔楼质量比较小且两者频率相近时,连体地震反应进一步加强。

现行抗震规范的重力系数法提出的大跨度结构竖向地震的实用计算公式对于文中研究结构并不完全适用。

提出了考虑塔楼和桁架协同的地震作用实用算式,并对一个超高层工程实例进行了竖向地震作用分析,与时程分析结果吻合较好。

[关键词]　连体结构　高层建筑　竖向地震Practical Design Method for Large Span Corridor Structure in Tw in 2tow er T all Building ΠH ou Jiajian 1,2,R ong Baisheng 1,3,Han X iaolei 2,X ie Y iyuan 2(1The Architectural Design and Research Institute of G uangd ong Province ,G uangzh ou 510010,China ;2S outh China University of Science and T echn ology ,G uangzh ou 510641,China ;3R BS Architecture Engineer Design Ass ociate ,G uangzh ou 510170,China )Abstract :The vertical seismic response of space corrid or built on twin 2tower tall buildings is investigated.The time history analysis is applied ,the inputs are vertical seismic records ,and the exam ples vary with tower height or truss span.Then the structure is sim plified as a 22DOF m odel and analyzed in frequency d omain ,and the main principles of vertical seismic response are drawn :with the increasing of truss to tower frequency ratio ,the am plification of seismic response is increased ;when the truss to tower mass ratio is small and the truss to tower ration is close to 1,the seismic response of truss is increased further.The gravity load ratio meth od ad opted by current China aseismic design code d oes n ot w ork out with safe result in the researched structure.A seismic response am plified factor formula is suggested.An exam ple of super 2tall building has been analyzed with the suggested meth od and the time history meth od ,the results coincide well.K eyw ords :twin tower ;tall building ;space corrid or ;vertical seismic ;seismic design ;sim plfied meth od1)广东省建筑设计研究院,广州,510010;2)华南理工大学高层建筑结构研究所,广州,510641;3)广州容柏生建筑工程设计事务所,510170。

浅析连体结构抗震设计摘要：随着经济全球化的发展，我国的建筑行业也迎来了全面升级，建筑新技术层出不穷，高层建筑结构设计不断推陈出新，在当前时代发展的大背景下迎合了产业上升发展的趋势。

文章针对建筑市场中多层和高层建筑的连体结构设计进行分析，深入研究了建筑连体结构的创新设计，使得连体结构在高层建筑结构设计中的应用更加广泛。

文章不仅对建筑的连体结构两种连接方式进行了详细受力分析，更进一步地研究并总结了建筑连体结构的抗震设计要点，以期对当下建筑行业建筑连体结构的设计起到实际的帮助作用。

关键词：连体结构；抗震设计；分析前言：连体结构作为⼀种新型复杂建筑类型，拥有优美的建筑外观，其不仅可以节省建筑所需的⼀地⼀积，多层连廊能贯通楼与楼之间的交通便利，高层塔楼之间的连接体位置（如⼀空连廊）能提供开阔的观光视野和独特的视觉效果，因⼀在现在的建筑形式得到⼀泛应⼀。

一、连体结构分类（1）按塔楼数量分类按照塔楼数量可以分为双塔连体、三塔连体和多塔连体。

（2）按塔楼的位置分类按塔楼的位置可以分为对称连体和⼀对称连体。

⼀对称连体结构的平扭耦联效应明显，受⼀复杂。

（3）按连接强弱分类按照塔楼与连接体的连接强弱可以分为柔性连接和刚性连接。

柔性连接（等同于铰接）是指连接体可以通过隔震⼀座与塔楼相连，连接体对塔楼的结构动⼀特性⼀乎不产⼀影响。

例如教学楼之间的钢结构连廊。

刚性连接（等同于刚接）连接体可以通过设置钢梁，钢桁架或者型钢混凝土梁与塔楼相连。

连体的存在使得各塔楼相互约束，相互影响，结构在竖向和⼀平荷载作⼀下的受⼀性能复杂，影响因素众多，从而对设计受力分析要求较高。

二、连体结构的受力特点及抗震分析根据柔性和刚性连接的两种连接方式结合实际项目来分析各自的受力特点。

（1）柔性连接的连体结构这种连接在学校和商业综合楼项目上比较多见，为了贯通各楼之间的交通便利，一般会采用钢结构连廊，连廊的钢梁和混凝土结构采用铰接连接或者有一端采用滑动连接，也包括采用阻尼器的连接，下图所示就是一端采用滑动的弱连接：这种弱连接连体结构的特点是连接体受力较小，在风和地震荷载作用下，连接体两侧的主体结构基本上不能整体协调变形受力，所以塔楼计算时一般都是按单塔分开受力分析，主体结构也只需考虑连接体传递于主体结构上的力即可。

·结构·抗震·文章编号：1009-6825（2016）36-0032-03竖向地震作用对建筑—文物系统的影响研究★收稿日期：2016-10-12★：河北省科技支撑计划项目“博物馆建筑结构-文物系统的防震安全研究”（项目编号：13275802）作者简介：杨帆（1990-），男，硕士，助教；于建军（1978-），男，博士，讲师；马继明（1979-），男，博士，高级工程师杨帆1于建军1马继明2（1．河北科技师范学院城市建设学院，河北秦皇岛066004；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055）摘要：通过建立三维有限元模型，从各楼层节点位移、加速度、结构顶层节点加速度等方面，探讨了8层无大跨和长悬臂结构博物馆建筑在7度与8度地震作用下，其竖向地震分量对建筑—文物系统影响，最终得出了一些有意义的结论。

关键词：中高烈度区，竖向地震作用，博物馆，建筑—文物系统中图分类号：TU352文献标识码：A0引言当前，在博物馆结构抗震减震设计时，对中高烈度区无大跨和长悬臂结构建筑，其建筑—文物系统的竖向地震作用往往被忽视。

近年来，叶列平等研究了竖向地震作用对地震灾区混凝土框架结构的影响［1］；赵守江研究了古建木结构及其内陈文物地震反应分析［2］；鄢兴祥等研究了博物馆新馆基础隔震结构楼层谱［3］，Ｒomero E M 研究了能量耗散对高层建筑的影响［4］，取得了一定的成果，但竖向地震作用对博物馆—文物系统防震安全影响还有待进一步研究。

本文以某8层框架结构为例，着眼于文物系统的防震安全，以7度、8度地震作用竖向分量对博物馆建筑结构—文物系统的影响进行分析，以探讨整体系统向高层发展的可能性。

1建筑结构—文物系统建模及系统动力分析方法JGJ 66—1991博物馆建筑设计规范3．1．3条规定［5］，陈列室不宜布置在4层或4层以上。

随着文物藏品增多和建筑技术的提高，客观上要求博物馆加大建筑高度并提高藏品陈列层数，框架结构因具有布置灵活等优点，因而博物馆建筑较多采用。

连体建筑抗震设计问题研究提纲：1. 连体建筑的概念及抗震设计原理2. 连体建筑的抗震设计中存在的问题和挑战3. 连体建筑抗震设计的方法和技术4. 连体建筑抗震设计的实践案例5. 连体建筑抗震设计的未来发展趋势1. 连体建筑的概念及抗震设计原理连体建筑常常被称为“双洋楼”，其形式是由两座或多座相连的建筑组成，通常是共用一些公共设施，如电梯、楼梯间和走廊等。

连体建筑与独立建筑相比，在经济、城市规划、环境和社会效益等方面都具有明显的优势。

然而，由于连体建筑的结构特征，其抗震性能明显低于独立建筑。

在连体建筑抗震设计中，最重要的问题是防止建筑在地震中受到过大的侧向变形和垂直变形，进而导致其破坏或严重损坏。

为了防止这种情况的发生，设计者主要采用了增加建筑的刚度和强度的方法，如增加钢筋和混凝土的配筋比例，使用新型抗震材料和提高墙体的抗震设计标准等。

2. 连体建筑的抗震设计中存在的问题和挑战连体建筑的临界破坏状态相对较低，且容易引起墙体的破坏。

此外，连体建筑之间的相互作用使得其抗震力学特性更具有复杂性。

另一方面，连体建筑在抗震设计中不仅需要考虑外部振动的影响，还要考虑内部空间的功能和使用条件，这也给设计带来了一定的困难。

直接采用抗震设计规范中的设计方法和标准，可能会导致连体建筑的抗震性能较低，甚至危险。

此外，连体建筑中也可能存在多层相邻单位的交错布局，这种布局会增加建筑之间的相互干扰性，使得设计更具有挑战性。

3. 连体建筑抗震设计的方法和技术为了提高连体建筑的抗震性能，设计者可以采用多种不同的方法和技术。

一种常用的方法是采用增强墙体的设计，以减少逆矩和水平变形。

此外，采用钢筋混凝土剪力墙、框架墙或框架剪力墙等结构形式也是提高连体建筑抗震性能的有效方法。

在连体建筑中，建筑之间的相互作用是一个关键因素，可以通过增加结构间刚度等方法来提高建筑的抗震能力。

另外，使用新型的抗震材料也是提高连体建筑抗震性能的有效方法。

如采用高强度混凝土和预制钢筋混凝土结构可以增强墙体的抗震性能，提高建筑整体的稳定性和抗震能力。