前言：“中日長周期地震動長周期結(jié)構(gòu)地震作用高層建筑隔減震技術(shù)”觀點(diǎn)匯總長周期地震動問題一直是行業(yè)熱點(diǎn)問題。2012年7月20~22日的“長周期地震動長周期結(jié)構(gòu)地震作用高層建筑隔減震技術(shù)專題研討會”上，中日雙方60余名該領(lǐng)域?qū)＜裔槍χ黝}自由發(fā)言。最新出版的2013年7月《建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)通訊》匯總中日專家精彩觀點(diǎn)，從本期開始將以連載的方式與讀者分享。
發(fā)言人：容柏生（廣州容柏生結(jié)構(gòu)設(shè)計事務(wù)所 院士、設(shè)計大師）
針對東日本大地震對長周期結(jié)構(gòu)的影響，日本做了大量研究。中國近十年超高層建筑發(fā)展很快，在建與在設(shè)計中的高度超過600m的超高層建筑就有4棟，300~600m的就非常多了。建筑物越高，周期越長，因此長周期反應(yīng)問題值得研究。中方倡議組織這次主題會議，希望雙方能就相關(guān)方面積極交流。
我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，現(xiàn)階段抗震設(shè)計的基本理論仍是彈性反應(yīng)譜理論，反應(yīng)譜以地震影響系數(shù)αmax曲線形式給出，建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算采用振型分解反應(yīng)譜法。該反應(yīng)譜主要考慮了地面運(yùn)動中的加速度分量，而并未考慮地面運(yùn)動中的速度和位移的影響；再從反應(yīng)譜的形式看，自振周期越長的高層建筑，計算所得的結(jié)構(gòu)效應(yīng)越小，而實際上對于長周期結(jié)構(gòu)，地面運(yùn)動中的速度和位移對結(jié)構(gòu)的破壞可能會具有更大的影響，而規(guī)范規(guī)定的反應(yīng)譜法尚無法對此做出估計。因此，在制定《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》時，出于對結(jié)構(gòu)安全的考慮，規(guī)定了結(jié)構(gòu)任一樓層水平地震剪力最小值的要求，并規(guī)定若計算結(jié)果不滿足剪力最小值時，需調(diào)整剪力值或改變結(jié)構(gòu)布置以滿足要求。據(jù)我所知，實際上大多數(shù)高層建筑基本上都處于要調(diào)整結(jié)構(gòu)以滿足該要求的狀態(tài)，具體來說，其實質(zhì)就是加大結(jié)構(gòu)的剛度從而縮短其自振周期，以便算出較大的水平剪力以滿足要求。
對于上述做法，不少設(shè)計人員提出以下質(zhì)疑：該方法只是一個間接的處理措施，理論根據(jù)不足；為考慮地震中的速度和位移對結(jié)構(gòu)的影響而采用加大結(jié)構(gòu)剛度的方法似并不恰當(dāng)；對結(jié)構(gòu)能滿足變形要求的情況下，再加大結(jié)構(gòu)剛度來提高其剪重比是有違抗震設(shè)計原則的；用此方法來控制剪重比時，會出現(xiàn)在地基差時能符合要求，但改為較好地基時反而不能滿足要求的不合理現(xiàn)象；最好不用間接的方法，而是根據(jù)實際的破壞機(jī)理采用別的方法。對此問題，部分中國專家已發(fā)表了一些文章，并提出有關(guān)意見，但尚無比較一致的觀點(diǎn)。
發(fā)言人:王亞勇（中國建筑科學(xué)研究院 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》管理組 設(shè)計大師）
主題：長周期結(jié)構(gòu)地震作用及抗震設(shè)計最小地震剪力要求若干問題探討
看了一下26個發(fā)言題目都是長周期問題，說明兩件事：中日兩國房子越蓋越高；中日兩國都遇到了同樣的難題。我參與了抗震規(guī)范的編寫，講幾個問題。
1 設(shè)計反應(yīng)譜的演變(圖1，2)
我國的74規(guī)范、78規(guī)范、89規(guī)范、還有中國臺灣地區(qū)2006規(guī)范，都是典型的一次衰減，對長周期結(jié)構(gòu)都有個剪力系數(shù)控制。從2000年開始發(fā)現(xiàn)有問題了，美國、歐洲、新西蘭都發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是二次衰減。所以，基本上現(xiàn)在國際上有地震的國家都采用兩階段衰減。就提出最小剪力要求。
2 樓層最小剪力要求
中國2010版抗震規(guī)范引入樓層剪力系數(shù)λ。要還是不要，工程界有爭議。λ的最小值與烈度有關(guān)，我們涉及到6度、7度、8度。對周期短的有限制，對大于5s的長周期也有限制。
美國UBC規(guī)范，1997年對樓層剪力、基底剪力都有限制；2000年在加速度、速度控制段都有控制；到2009年發(fā)現(xiàn)必須有個位移控制段。但是，最小地震系數(shù)是1%。
2004年新改的歐洲規(guī)范也出現(xiàn)3段，有加速度控制段、速度控制段、位移控制段。
美國南加州大學(xué)的有關(guān)文獻(xiàn)提出，強(qiáng)震時確實存在長周期成分。4級到8級地震，周期可以是1s、10s甚至到100s。在6級、7級左右地震時，傅立葉振幅譜值周期為1s和周期為10s差別不是太大，也就差1倍到2倍。但我們現(xiàn)在的抗震規(guī)范是加速度反應(yīng)譜，最多都不會到6s。
我們也在試圖用速度譜和位移譜進(jìn)行抗震設(shè)計，但在工程實用中至少對建筑結(jié)構(gòu)我們還做不到。只對立式儲油罐，日本規(guī)范、美國規(guī)范和我國石化規(guī)范開始采用了速度譜和位移譜。這個問題要?dú)w結(jié)到經(jīng)典的動力方程和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方面。
3 經(jīng)典動力方程和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計
建筑抗震設(shè)計動力方程、杜哈默積分都依賴于加速度反應(yīng)譜，加速度反應(yīng)譜又依賴于強(qiáng)震觀測的數(shù)據(jù)，見圖3。關(guān)于這個問題，我于2000年在《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報》中提出以下幾個問題： 1）高層和大跨建筑對地面地震加速度的反應(yīng)遲鈍、滯后；2）強(qiáng)震加速度記錄中長周期成分的缺失；3）現(xiàn)行的加速度設(shè)計反應(yīng)譜進(jìn)行抗震驗算已經(jīng)“力不從心”；4）因為長周期成分缺失，基于加速度的時程分析具有局限性；5）能量方法、速度和位移的工程應(yīng)用，目前還在研究階段；6）場地特征周期Tg與烈度無關(guān)，以及帶來的一系列問題。
我認(rèn)為，只要力平衡方程還用于建筑結(jié)構(gòu)動力分析、強(qiáng)地震加速度和加速度反應(yīng)譜還作為地震動輸入、建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算還是以承載力（強(qiáng)度）為主要目標(biāo)，地震剪力就必須控制，剪力系數(shù)λmin還必須存在。
最小剪力系數(shù)與許多參數(shù)有關(guān)：1）剪重比不滿足要求，調(diào)質(zhì)量要比調(diào)剛度來得更有效；2）在確定剪力系數(shù)時沒考慮高階振型，但高階振型一般是有貢獻(xiàn)的；3）跟Tg有關(guān)系；4）有的地區(qū)烈度低，但風(fēng)荷載很大，僅僅控制剪重比是不夠的，還需要滿足在風(fēng)荷載下具有足夠的底部剪力；5）地震安全評價有的與抗震規(guī)范有沖突，如在6度區(qū)地震加速度很高，底部剪力很容易滿足規(guī)范要求，這明顯是不對的；6）風(fēng)荷載下的位移、建筑舒適度、墻和柱子軸壓比和拉力等等，都在制約著抗震規(guī)范，所以不僅僅是考慮延性問題。
舉7個工程實例（表1），說明剪重比做了調(diào)整后，可以滿足規(guī)范要求。根據(jù)表1可歸納如下結(jié)論：第一，剪重比作為一個控制指標(biāo)還是應(yīng)該存在；第二，剪重比跟烈度、高度、風(fēng)荷載等很多因素有關(guān)，不是孤立的；第三，很多工程經(jīng)過調(diào)整剪重比是可以通過的，有個別通不過，是因為結(jié)構(gòu)明顯不合理，需要改進(jìn)。
