淺談彈性時程分析的設計要點

高宇斌

江蘇時代建筑設計有限公司（211400）

淺談彈性時程分析的設計要點

高宇斌

江蘇時代建筑設計有限公司（211400）

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

根據《抗規》5.1.2條及《高規》4.3.4條中特別不規則的建筑、甲類建筑等高層建筑應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，當時程法分析結果大于振型分解反應譜法分析結果時，相關部位的構件內力和配筋作相應的調整。

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，設計院應提供地震局主樓的自振周期T。《抗規》5.2.5條條文說明對于扭轉效應明顯或基本周期小于3.5 s的結構，剪力系數取0.2αmax，保證足夠的抗震安全度，也就是一般結構剪重比等于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最大值αmax一般比規范值大。比如本工程αmax=0.139，剪重比=0.139× 0.2=2.78%，STAWE模型計算結果時應滿足各層剪重比大于2.78%。如不滿足應進行強制性調整。對于基本周期介于3.5 s和5 s之間的結構,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,這樣好區分哪些是人工波，哪些是天然波，切記一定要將“dat”去掉。

《高規》4.3.5-1條進行結構時程分析時，應符合下列要求：應按建筑場地類別和設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量不應少于總數量的2／3，多組時程曲線的平均地震影響系數曲線應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數曲線在統計意義上相符；彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結構底部剪力不應小于振型分解反應譜法計算結果的65%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法計算結果的80%。

3 CQC（振型分解反應譜法）與時程分析包絡設計

《高規》4.3.5-4條當取3組時程曲線進行計算時，結構地震作用效應宜取時程法計算結果的包絡值與振型分解反應譜法計算結果的較大值；當取7組及7組以上時程曲線進行計算時，結構地震作用效應可取時程法計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。一般地震局提供的波不一定都能滿足設計要求，所以一般我們取3條波進行包絡設計,下面就以3條波包絡設計進行闡述：選取3條滿足規范要求的地震波后，需要進行彈性動力時程分析參數填寫，主分量峰值加速度按抗規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》5.1.2條說明中0.85及0.65的比例進行調整。計算完成后即可進行時程分析與CQC法的包絡設計。

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

采用剪重比實現內力及配筋包絡設計按如下方法：計算出時程分析平均反應的層間地震剪力與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參數設置剪重比調整系數中，按相應格式填入該比值。（該方法與人工調整0.2Q同）。計算完成后對需要包絡設計的樓層進行配筋復核即可。

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線內則不需要進行包絡設計；而大部分情況則是選不到滿足條件的7條波，故只能3條包絡設計，包絡設計中按地震剪力每層實現不同的地震力放大，從而使得設計更加合理、經濟。

[1]GB 50011-2010,建筑抗震設計規范[S].

[2]JGJ 3-2010,高層建筑混凝土結構技術規程[S].