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上一期为大家讲解了厦门西海湾邮轮城项目超限设计。这一期，为大家介绍厦门西海湾邮轮港中航站楼的弹性时程分析。
厦门西海湾邮轮港——航站楼弹性时程分析
1、选波
由建筑抗震设计规范（GB 20011-2010）第5.1.2-3可知：“特别不规则的建筑、甲类建筑和表5．1．2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。
采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的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，其加速度时程的最大值可按表5．1．2-2采用。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％。”
因此时程曲线的基本要求及选择时程曲线的三大基本要素如下表：
表1 时程曲线的基本要求
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序号 |
项目 |
要求 |
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1 |
曲线数量要求 |
实际强震记录不应少于总数的2/3 |
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2 |
每条曲线计算结果 |
结构总方向底部总剪力（注意：不要求结构主次两个方向底部剪力同时满足）不应小于振型分解反应谱法的65%（也不大于135%） |
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3 |
多条曲线计算结果 |
底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱法的80%（也不大于120%） |
表2 选择时程曲线的三大要素
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序号 |
项目 |
要求 |
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1 |
频谱特性 |
可用地震影响系数曲线表征，依据所处场地类别和地震分组确定 |
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2 |
加速度有效峰值 |
按抗规表5.1.2-2中所列的地震加速度最大值采用 |
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3 |
持续时间 |
一般为结构基本周期的5~10倍 |
抗规中“统计意义上相符”指：多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数相比，在对应于结构主振型的周期点上相差不大于20%。
2、弹性时程分析实例
文中选取厦门西海湾邮轮城项目中航站楼进行弹性时程分析。厦门西海湾邮轮城，位于厦门市湖里区东渡码头片区，长宽约800mx80m，总建筑面积为约25万平方米。建筑功能为商业及邮轮码头（航站楼）。厦门西海湾邮轮城共18项不规则，分为四个子项，每个子项均为超限建筑。
西海湾邮轮城效果图
西海湾邮轮功能分区图
航站楼结构高度33.3m(加上屋顶装饰屋盖高度48m)，地上6层，长250m，宽80m属于A级高层结构。采用框架-剪力墙结构体系，体系中混凝土框架柱及剪力墙同时提供承重和抗侧力的结构功能，航站楼存在扭转不规则、楼板不连续、构件间断、尺寸突变及局部不规则共5项不规则属于超限，航站楼计算模型如下图所示。
选取五组实际地震记录和两组人工模拟的加速度时程曲线如下：
以上各波的拟加速度谱曲线与反应谱曲线比较见下图。
1）七条地震波反应谱与规范谱对比
2）七条地震波反应谱平均值与规范谱对比
由上图可知，主要振型周期点上，7条地震波的影响系数曲线与规范谱相差不大于35%，7条地震波平均的影响系数曲线与规范谱相差不大于20%。
（2）底部剪力对比
由上表可知， 7条地震波的单波地震基底剪力大于规范谱的65%且小于规范普的135%;7条波平均值大于规范谱的80%且小于规范谱的120%。所选地震波满足规范要求。
（3）层剪力对比
（4）层弯矩对比
（5）层间位移角对比
层间位移角分析结果对比如下图所示。
上述七条时程波的底部剪力平均值略大于振型分解反应谱法底部剪力，应将振型分解反应谱法计算乘以放大系数，使两种方法的底部剪力大致相当，然后，取振型分解反应谱法的计算结果设计。
3、结构设计建议
对计算结果的分析比较应采取的调整措施：
1）当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值。
（a） 三条加速度时程曲线的计算结果取各条同一层剪力和变形在不同时刻的最大值，以结构层间剪力和层间变形为主要控制指标；
（b） 当按时程法计算的结构底部剪力（三条时程曲线计算结果的包络值）不大于振型分解反应谱法结果时，直接取振型分解反应谱法的计算结果设计。
（c） 当按时程分析法计算的结构底部剪力（三条时程曲线计算结果的包络值）大于振型分解反应谱法结果（但不大于120%）时，应将振型分解反应谱法计算乘以放大系数（三条时程曲线计算结果的包络值/振型分解反应谱法的计算结果），是两种方法的底部剪力大致相当，然后，取振型分解反应谱法的计算结果设计。
2）当取七组及七组以上的时程曲线时，结算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。
（a）多条加速度时程曲线的计算结果取各条同一层剪力和变形在不同时刻的最大值的平均值，以结构层间剪力和层间变形为主要控制指标；
（b） 当按时程法计算的结构底部剪力（多条时程曲线计算结果的平均值）不大于振型分解反应谱法结果时，直接取振型分解反应谱法的计算结果设计。
（c） 当按时程分析法计算的结构底部剪力（多条时程曲线计算结果的平均值）大于振型分解反应谱法结果（但不大于120%）时，应将振型分解反应谱法计算乘以放大系数（多条时程曲线计算结果的平均值/振型分解反应谱法的计算结果），是两种方法的底部剪力大致相当，然后，取振型分解反应谱法的计算结果设计。
3） 对层间变形较大的楼层，应适当增加配筋或改变构件截面尺寸。
4） 受加速度时程曲线的选择影响，时程分析法的计算结果差异比较大，实际工程尽量取七组及七组以上的时程曲线计算，避免由于加速度时程曲线选择不当引起的计算误差。
5） 弹性时程分析法的主要计算结果有：楼层水平地震剪力和层间位移分布。对于高层建筑，通常可以由此判断结构是否存在高振型响应（如果存在高振型响应，应对结构上部相关楼层剪力加以调整放大）并发现薄弱层。
编辑：龚继凯
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