关于高层建筑结构时程分析的探讨

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1、刘灿：关于商层建筑结构时程分析的探讨55关于高层建筑结构时程分析的探讨刘灿(华东建筑设计研究院有限公司．上海200002)【摘要】GB50011—2olo<建筑抗震设计规范》规定将时程分析法作为计算高层建筑地震作用的一种方法，是振型分解反应谱法的重要补充。本文简述时程分析法的意义。振型分解反应谱法不能反应结构在地震动过程中的经历；时程分析法是直接动力法，采用逐步积分的方法求得结构在地震过程中每一瞬间的位移、速度和加速度。当选取不同的地震波时，结构的地震响应相差很大。因此，如何合理选取地震波成为工程实践中必须解决的

2、问题。本文简述了输入地震波选取的基本原则，并提出了选波步骤的建议。最后，用实例说明时程分析法的应用。．【关键词】时程分析；输入地震波；频谱特性【中图分类号】TU973．31【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)09—0055—03《抗震规范》⋯规定：“对于特别不规则的建筑、时程分析法作为补充计算方法。甲类建筑和以下所列高度范围的高层建筑，应采用时时程分析法亦称直接动力法，又称步步积分法，程分析法进行多遇地震下的补充计算”。采用时程分是可以求出结构在地震过程中结构反应的计算方法。析法的房屋高度范

3、围如下：①8度I类、Ⅱ类场地和7用时程分析法时，选用地震波作为地震作用输入。时度地区，高度大于100m的结构；②8度Ⅲ类、Ⅳ类场程分析法可以求得结构在地震过程中每一瞬时的位地的地区，高度大于80m的结构；③9度地区，高度大移、速度和加速度反应，而且可以观察结构在强震作于60m的结构。用下从弹性到非弹性阶段的内力变化以及构件开裂、对结构进行时程分析时，如何选取输入地震波直损坏直至结构倒塌的破坏全过程。时程分析法是振接影响计算结果是否正确。本文将简述输入地震波型分解法的重要补充。所谓“补充”，规范指出主要指选取的基本

4、原则，并提供选波步骤的建议。最后，本对两种计算结果的底部剪力、楼层剪力和层间位移进文用一个工程实例来说明时程分析方法的应用过程。行比较，当时程分析法大于振型分解反应谱法时，相1时程分析方法的意义关部位的构件内力和配筋作相应的调整。对工程进行抗震设计时，有三种地震作用计算方2输入地震波选取的基本原则法：底部剪力法和振型分解反应谱法，而时程分析法2．1地震波数量作为补充计算方法。工程设计人员知道，底部剪力法通过大量地震加速度记录输入不同结构类型进是最简单的计算方法，在作结构方案设计时可以考虑行时程分析结果的统计分析，

5、若选用不少于二组实际用底部剪力法初算结构体系所受的地震力。但是，底记录和一组人工模拟的加速度时程曲线作为输入，计部剪力法是简化的计算方法，有不少局限性。《抗震算的平均地震效应值不小于大样本容量平均值的保规范》规定是高度不超过40m，以剪切变形为主且质量证率在85％以上，而且一般也不会偏大很多。当选用和刚度沿高度分布比较均匀、并且近似于单质点体系数量较多的地震波，如5组实际记录和2组人工模拟的结构可以采用。除了上面规定可以采用底部剪力时程曲线，则保证率更高。因此，规范规定：对于高度法的结构外，其余结构都可以采用振型

6、分解法。振型不是太高、体型比较规则的高层建筑，选用不少于2条分解法适用范围较广，各国的抗震规范都有采用。振天然地震波和1条拟合目标谱的人工地震波，出于安型分解反应谱法是采用《抗震规范》提供的“规范反应全考虑，计算结果宜取包络值。对于超高、大跨、体型谱”，计算各个振型下的最大地震作用，然后将最大地复杂的建筑结构，选取不少于7组地震波输入进行时震作用到结构上，得出结构内力，最后需要将所计算程分析，其中，天然地震波数量不少于总数的2／3，计的各个振型的内力进行组合求得结构的地震内力和算结果取平均值。变形。但用振型分解反

7、应谱法计算时无法得到真正2．2地震波的有效持时的结构地震反应。这是因为实际地震作用是一个时地震动持时是影响结构地震反应的重要因素。问过程，振型分解反应谱法不能反映结构在地震动过地震动持续时间越长，结构在地震波的反复作用下破程中的经历。因此，对于重要结构，规范规定应采用坏也越严重。工程实践中确定地震动持续时间的低温建筑技术2012年第9期(总第171期)原则：①地震记录最强烈部分应包含在所选持续时间要满足规范的规定，建议在对结构进行时程分析内；②一般取地震波有效持时为结构基本周期的5～过程中采取下面的选波的步骤：l

8、0倍。关于地震波的有效持续时间的定义，《抗震规第一步：依据结构的基本周期，选取地震波的有范》5．1．2条文说明中指出：“输入的地震加速度时程效持时为结构基本周期的5～10倍的地震波记录。瞌线的有效持续时间，一般从首次达到该时程曲线最第二步：去掉加速度过大或者过小的地震波，并大峰值的10％那一点算起，到最后一点达到最大峰值调整剩余波的最大加速度到规范规定的值。比如，依的10