浅谈弹性时程分析的设计要点

高宇斌

江苏时代建筑设计有限公司（211400）

浅谈弹性时程分析的设计要点

高宇斌

江苏时代建筑设计有限公司（211400）

随着建筑立面、体形的多样化，高层建筑及复杂高层建筑越来越多的出现在大家的面前，如何进行弹性时程分析补充计算是设计人员需研究的一道课题，这里根据最近几年的工程经验对弹性时程分析做些阐述，希望对大家有所帮助。

根据《抗规》5.1.2条及《高规》4.3.4条中特别不规则的建筑、甲类建筑等高层建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。所谓“补充”，主要指对计算的底部剪力、楼层剪力和层间位移进行比较，当时程法分析结果大于振型分解反应谱法分析结果时，相关部位的构件内力和配筋作相应的调整。

时程分析按以下三个步骤计算：

1 提供主楼的自振周期

做场地地震安全性评估报告前，设计院应提供地震局主楼的自振周期T。《抗规》5.2.5条条文说明对于扭转效应明显或基本周期小于3.5 s的结构，剪力系数取0.2αmax，保证足够的抗震安全度，也就是一般结构剪重比等于0.2αmax。例如7度0.15 g剪重比=0.2×0.12=0.024=2.4%。又因为通过安评得出的水平地震影响系数最大值αmax一般比规范值大。比如本工程αmax=0.139，剪重比=0.139× 0.2=2.78%，STAWE模型计算结果时应满足各层剪重比大于2.78%。如不满足应进行强制性调整。对于基本周期介于3.5 s和5 s之间的结构,按插入法取值。

2 选取地震波

由地震局提供实际地震记录和人工模拟的加速度时程曲线，简称天然波和人工波。地震局所提供的波文件为HR021.dat（带R的为人工波）、HT631.dat（带T的为天然波）等，我们需先转换成PKPM文件才能进行选波分析,一般将其改为userR021、userT631,这样好区分哪些是人工波，哪些是天然波，切记一定要将“dat”去掉。

《高规》4.3.5-1条进行结构时程分析时，应符合下列要求：应按建筑场地类别和设计地震分组选取实际地震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际地震记录的数量不应少于总数量的2／3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符；弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。

3 CQC（振型分解反应谱法）与时程分析包络设计

《高规》4.3.5-4条当取3组时程曲线进行计算时，结构地震作用效应宜取时程法计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值；当取7组及7组以上时程曲线进行计算时，结构地震作用效应可取时程法计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。一般地震局提供的波不一定都能满足设计要求，所以一般我们取3条波进行包络设计,下面就以3条波包络设计进行阐述：选取3条满足规范要求的地震波后，需要进行弹性动力时程分析参数填写，主分量峰值加速度按抗规5.1.2-2表进行填写，次分量峰值加速度及竖直分量峰值加速度分别按《抗规》5.1.2条说明中0.85及0.65的比例进行调整。计算完成后即可进行时程分析与CQC法的包络设计。

包络设计实现方法主要有两种：1）当需要调整的层数少时可采用定义薄弱层放大系数实现，这样放大系数只能是一个定值（最大值），无法实现每层按实际进行放大。2）当有很多层都需要进行包络设计时，可采用调整剪重比实现放大比例，不管层数多少均可采用。采用调整剪重比实现放大内力和配筋时，模型可不考虑其他参数（比如位移）。

采用剪重比实现内力及配筋包络设计按如下方法：计算出时程分析平均反应的层间地震剪力与CQC的地震层间剪力的比值,该比值小于1取1，可通过excel表格计算。

最后进入STAWE参数设置剪重比调整系数中，按相应格式填入该比值。（该方法与人工调整0.2Q同）。计算完成后对需要包络设计的楼层进行配筋复核即可。

综上所述，时程分析时选波很重要，条件允许的情况下选7条波的平均值如果均在CQC线内则不需要进行包络设计；而大部分情况则是选不到满足条件的7条波，故只能3条包络设计，包络设计中按地震剪力每层实现不同的地震力放大，从而使得设计更加合理、经济。

[1]GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[2]JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].