近年来人们对竖向地震日益重视,大量宏观震害和强震记录表明,在高烈度区竖向地震力对建筑物的影响是很明显的。带转换层的高层建筑结构、巨型框架结构的转换梁和巨型梁上部支承着相当大的质量,对竖向振动会更为敏感。因此,对高层建筑结构进行竖向地震反应分析就显得尤为重要。 当前关于竖向地震力下的高层建筑结构,其计算模型主要有串联模型和串并联模型。串联模型在对水平地震作用下建筑结构的振动分析时有较广泛的适用性,但对于承受竖向地震力下的高层结构,该模型同层柱顶上下位移基本相同的假设较难满足,且仅能计算竖向地震力作用下建筑物柱子轴向力的变化,不能反映由于竖向地震力作用结构内部力的变化;用串并联模型对承受竖向地震力下的高层结构振动分析时,又往往采用集中质量的方法建立结构质量矩阵,忽略了结点转动自由度和转动惯量。为了使计算更接近工程实际,需要建立新的模型,对高层结构进行竖向地震力下的弹性时程分析。 本文对竖向地震作用下的高层结构建立了考虑节点转动的串并联多质点系模型:并对在该模型下建立的动力矩阵用动力凝聚法进行简化,消去竖向位移和转角位移之间的耦联关系,从而使动力矩阵的维数得到降低,进而使高层建筑结构的抗震计算工作量大大减少,推导了相应的振动微分方程。通过具体算例分析,表明本文方法具有较好的严密性,并得出了高层建筑结构在竖向地震作用下的一些动力特性,对工程设计有一定的参考价值。