高宇斌

江蘇時代建筑設(shè)計有限公司（211400）

淺談彈性時程分析的設(shè)計要點

高宇斌

江蘇時代建筑設(shè)計有限公司（211400）

隨著建筑立面、體形的多樣化，高層建筑及復(fù)雜高層建筑越來越多的出現(xiàn)在大家的面前，如何進行彈性時程分析補充計算是設(shè)計人員需研究的一道課題，這里根據(jù)最近幾年的工程經(jīng)驗對彈性時程分析做些闡述，希望對大家有所幫助。

根據(jù)《抗規(guī)》5.1.2條及《高規(guī)》4.3.4條中特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑等高層建筑應(yīng)采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算。所謂“補充”，主要指對計算的底部剪力、樓層剪力和層間位移進行比較，當(dāng)時程法分析結(jié)果大于振型分解反應(yīng)譜法分析結(jié)果時，相關(guān)部位的構(gòu)件內(nèi)力和配筋作相應(yīng)的調(diào)整。

時程分析按以下三個步驟計算：

1 提供主樓的自振周期

做場地地震安全性評估報告前，設(shè)計院應(yīng)提供地震局主樓的自振周期T?！犊挂?guī)》5.2.5條條文說明對于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5 s的結(jié)構(gòu)，剪力系數(shù)取0.2αmax，保證足夠的抗震安全度，也就是一般結(jié)構(gòu)剪重比等于0.2αmax。例如7度0.15 g剪重比=0.2×0.12=0.024=2.4%。又因為通過安評得出的水平地震影響系數(shù)最大值αmax一般比規(guī)范值大。比如本工程αmax=0.139，剪重比=0.139× 0.2=2.78%，STAWE模型計算結(jié)果時應(yīng)滿足各層剪重比大于2.78%。如不滿足應(yīng)進行強制性調(diào)整。對于基本周期介于3.5 s和5 s之間的結(jié)構(gòu),按插入法取值。

2 選取地震波

由地震局提供實際地震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，簡稱天然波和人工波。地震局所提供的波文件為HR021.dat（帶R的為人工波）、HT631.dat（帶T的為天然波）等，我們需先轉(zhuǎn)換成PKPM文件才能進行選波分析,一般將其改為userR021、userT631,這樣好區(qū)分哪些是人工波，哪些是天然波，切記一定要將“dat”去掉。

《高規(guī)》4.3.5-1條進行結(jié)構(gòu)時程分析時，應(yīng)符合下列要求：應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選取實際地震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，其中實際地震記錄的數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)量的2／3，多組時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符；彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，多條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%。

3 CQC（振型分解反應(yīng)譜法）與時程分析包絡(luò)設(shè)計

《高規(guī)》4.3.5-4條當(dāng)取3組時程曲線進行計算時，結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)宜取時程法計算結(jié)果的包絡(luò)值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值；當(dāng)取7組及7組以上時程曲線進行計算時，結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)可取時程法計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。一般地震局提供的波不一定都能滿足設(shè)計要求，所以一般我們?nèi)?條波進行包絡(luò)設(shè)計,下面就以3條波包絡(luò)設(shè)計進行闡述：選取3條滿足規(guī)范要求的地震波后，需要進行彈性動力時程分析參數(shù)填寫，主分量峰值加速度按抗規(guī)5.1.2-2表進行填寫，次分量峰值加速度及豎直分量峰值加速度分別按《抗規(guī)》5.1.2條說明中0.85及0.65的比例進行調(diào)整。計算完成后即可進行時程分析與CQC法的包絡(luò)設(shè)計。

包絡(luò)設(shè)計實現(xiàn)方法主要有兩種：1）當(dāng)需要調(diào)整的層數(shù)少時可采用定義薄弱層放大系數(shù)實現(xiàn)，這樣放大系數(shù)只能是一個定值（最大值），無法實現(xiàn)每層按實際進行放大。2）當(dāng)有很多層都需要進行包絡(luò)設(shè)計時，可采用調(diào)整剪重比實現(xiàn)放大比例，不管層數(shù)多少均可采用。采用調(diào)整剪重比實現(xiàn)放大內(nèi)力和配筋時，模型可不考慮其他參數(shù)（比如位移）。

采用剪重比實現(xiàn)內(nèi)力及配筋包絡(luò)設(shè)計按如下方法：計算出時程分析平均反應(yīng)的層間地震剪力與CQC的地震層間剪力的比值,該比值小于1取1，可通過excel表格計算。

最后進入STAWE參數(shù)設(shè)置剪重比調(diào)整系數(shù)中，按相應(yīng)格式填入該比值。（該方法與人工調(diào)整0.2Q同）。計算完成后對需要包絡(luò)設(shè)計的樓層進行配筋復(fù)核即可。

綜上所述，時程分析時選波很重要，條件允許的情況下選7條波的平均值如果均在CQC線內(nèi)則不需要進行包絡(luò)設(shè)計；而大部分情況則是選不到滿足條件的7條波，故只能3條包絡(luò)設(shè)計，包絡(luò)設(shè)計中按地震剪力每層實現(xiàn)不同的地震力放大，從而使得設(shè)計更加合理、經(jīng)濟。

[1]GB 50011-2010,建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JGJ 3-2010,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].