超高層建筑豎向地震響應的特點與應對方法

摘要：計算了6個不同高度和不同結構體系的超高層建筑模型的豎向自振周期和豎向地震響應;分析了超高層建筑豎向構件和水平構件的豎向地震動響應特征。研究發現,超高層建筑水平自振周期遠大于場地特征周期,而豎向自振周期則與場地特征周期接近,豎向振動響應得到放大。根據設計反應譜,對于各種抗震設防烈度,結構總豎向地震作用標準值FEvk都至少是結構總水平地震作用標準值FEk的2. 44倍。進而提出描述超高層建筑受到豎向地震全過程的4個概化模型,并指出規范簡化算法的局限性。提出豎向地震作用對P-Δ效應與P-δ效應的放大主要體現在P值增大,使得"重力二階效應"變成"重力與豎向地震響應共同作用下的二階效應"。采用時程分析法研究了水平構件振動加速度響應,提出二次振動和豎向構件錯動對水平構件振動響應有顯著影響。分析了采用振型分解法計算超高層建筑豎向地震響應時質量參與系數偏低的原因,并指出當結構高度超過某一數值時,豎向地震作用下的結構第一階振型會從豎向振動轉變為水平擺動。