哪些建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算
按《建筑抗震设计规范》GB50011－2001中的有关要求
确定工程结构的地震作用（公式、表格详见规范）
5 地震作用和结构抗震验算
5.1 一般规定
5.1.1 各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定：
1 一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担.
2 有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用.
3 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响.
4 8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用.
注：8、9度时采用隔震设计的建筑结构,应按有关规定计算竖向地震作用.
5.1.2 各类建筑结构的抗震计算,应采用下列方法：
1 高度不超过40m 、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法.
2 除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法.
3 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,可取多条时程曲线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.
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不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,其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%.
注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
4 计算罕遇地震下结构的变形,应按本章第5.5节规定,采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法.
注：建筑结构的隔震和消能减震设计,应采用本规范第12章规定的计算方法.
5.1.3 计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和.各可变荷载的组合值系数,应按表5.1.3 采用.
注：硬钩吊车的吊重较大时,组合值系数应按实际情况采用.
5.1.4 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定.其水平地震影响系数最大值应按表5.1.4-1采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用,计算8、9度罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s.
注：1 周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究；
2 已编制抗震设防区划的城市,应允许按批准的设计地震动参数采用相应的地震影响系数.
注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
5.1.5 建筑结构地震影响系数曲线(图5.1.5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：
1 除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用,形状参数应符合下列规定：
1)直线上升段,周期小于0.1s的区段.
2)水平段,自0.1s至特征周期区段,应取最大值(αmax).
3)曲线下降段,自特征周期至5倍特征周期区段,衰减指数应取0.9.
4)直线下降段,自5倍特征周期至6s区段,下降斜率调整系数应取0.02.
2 当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于0.05时,地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定：
1)曲线下降段的衰减指数应按下式确定：
式中r－曲线下降段的衰减指数；
ζ - 阻尼比.
2)直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定：
η1=0.02+(0.05-ζ)/8 (5.1.5-2)
式中η1－直线下降段的下降斜率调整系数,小于0时取0.
3)阻尼调整系数应按下式确定：
式中η2－阻尼调整系数,当小于0.55时,应取0.55.
5.1.6 结构抗震验算,应符合下列规定：
1 6度时的建筑(建造于IV类场地上较高的高层建筑除外),以及生土房屋和木结构房屋等,应允许不进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求.
2 6度时建造于IV类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算.
注：采用隔震设计的建筑结构,其抗震验算应符合有关规定.
5.1.7 符合本章第5.5节规定的结构,除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震验算外,尚应进行相应的变形验算.
5.2 水平地震作用计算
5.2.1 采用底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,结构的水平地震作用标准值,应按下列公式确定(图5.2.1)：
式中FEk－结构总水平地震作用标准值；
α1－相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值,应按本章第5.1.4条确定,多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房,宜取水平地震影响系数最大值；
Geq－结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点可取总重力荷载代表值的85%；
Fi－质点i的水平地震作用标准值；
Gi,Gj－分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值,应按本章第5.1.3条确定；
Hi,Hj－分别为质点i、j的计算高度；
δn--顶部附加地震作用系数,多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表5.2.1采用,多层内框架砖房可采用0.2,其他房屋可采用0.0；
ΔFn－顶部附加水平地震作用.
注：T1为结构基本自振周期.
5.2.2 采用振型分解反应谱法时,不进行扭转耦联计算的结构,应按下列规定计算其地震作用和作用效应：
1 结构j振型i质点的水平地震作用标准值,应按下列公式确定：
式中Fji——j振型i质点的水平地震作用标准值；
αj——相应于j振型自振周期的地震影响系数,应按本章第5.1.4条确定；
Xji——j振型i质点的水平相对位移；
rj——j振型的参与系数.
2 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形),应按下式确定：
式中SEk——水平地震作用标准值的效应；
Sj——j振型水平地震作用标准值的效应,可只取前2～3个振型,当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时,振型个数应适当增加.
5.2.3 建筑结构估计水平地震作用扭转影响时,应按下列规定计算其地震作用和作用效应：
1 规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数.一般情况下,短边可按1.15采用,长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用.
2 按扭转耦联振型分解法计算时,各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度,并应按下列公式计算结构的地震作用和作用效应.确有依据时,尚可采用简化计算方法确定地震作用效应.
1)j振型i层的水平地震作用标准值,应按下列公式确定：
式中Fxji、Fyji、Ftji——分别为j振型i层的x方向、y方向和转角方向的地震作用标准值；
Xji、Yji——分别为j振型i层质心在x、y 方向的水平相对位移；
φji——j振型i层的相对扭转角；
ri——i层转动半径,可取i层绕质心的转动惯量除以该层质量的商的正二次方根；
γtj——计入扭转的j振型的参与系数,可按下列公式确定：
当仅取x方向地震作用时
当仅取y方向地震作用时
当取与x 方向斜交的地震作用时,
式中γxj、γyj——分别由式(5.2.3-2)、(5.2.3-3)求得的参与系数；
θ——地震作用方向与x方向的夹角.
2)单向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式确定：
式中SEk——地震作用标准值的扭转效应；
Sj、Sk——分别为j、k振型地震作用标准值的效应,可取前9～15个振型；
ζj、ζk——分别为j、k振型的阻尼比；
ρjk——j振型与k振型的耦联系数；
λT——k 振型与j振型的自振周期比.
3)双向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式中的较大值确定：
式中Sx、Sy分别为x向、y向单向水平地震作用按式(5.2.3-5)计算的扭转效应.
5.2.4 采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3,此增大部分不应往下传递,但与该突出部分相连的构件应予计入；采用振型分解法时,突出屋面部分可作为一个质点；单层厂房突出屋面天窗架的地震作用效应的增大系数,应按本规范9章的有关规定采用.
5.2.5 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：
式中 VEki——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；
λ——剪力系数,不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数；
Gj——第j层的重力荷载代表值.
注：1 基本周期介于3.5s和5s之间的结构,可插入取值；
2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
5.2.6 结构的楼层水平地震剪力,应按下列原则分配：
1 现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑,宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配.
2 木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑,宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配.
3 普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑,可取上述两种分配结果的平均值.
4 计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时,可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整.
5.2.7 结构抗震计算,一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响；8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地,采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑,当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时,若计入地基与结构动力相互作用的影响,对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减,其层间变形可按折减后的楼层剪力计算.
1 高宽比小于3的结构,各楼层水平地震剪力的折减系数,可按下式计算：
式中φ——计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数；
T1——按刚性地基假定确定的结构基本自振周期(s)；
ΔT——计入地基与结构动力相互作用的附加周期(s),可按表5.2.7采用.
2 高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按1款规定折减,顶部不折减,中间各层按线性插入值折减.
3 折减后各楼层的水平地震剪力,应符合本章第5.2.5条的规定.
5.3 竖向地震作用计算
5.3.1 9度时的高层建筑,其竖向地震作用标准值应按下列公式确定(图5.3.1)；楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配,并宜乘以增大系数1.5.
式中 FEvk——结构总竖向地震作用标准值；
Fvi——质点i的竖向地震作用标准值；
avmax——竖向地震影响系数的最大值,可取水平地震影响系数最大值的65%；
Geq——结构等效总重力荷载,可取其重力荷载代表值的75%.
5.3.2 平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震作用标准值,宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积；竖向地震作用系数可按表5.3.2采用.
注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
5.3.3 长悬臂和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值,8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%,设计基本地震加速度为0.30g时,可取该结构、构件重力荷载代表值的15%.
1. 底部剪力法
高规规定：高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构，可采用底部剪力法。
2. 反应谱方法
高规规定：高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法
3.时程分析
理论上时程分析是最准确的结构地震响应分析方法，但是由于其分析的复杂性，且地震波的随机性，因此一般只是把它作为反应谱的验证方法而不是直接的设计方法使用。高规规定：
3 7～9度抗震设防的高层建筑，下列情况应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算：
1）甲类高层建筑结构；
2）表3.3.4所列的乙、丙类高层建筑结构；
3）不满足本规程第4.4.2～4.4.5条规定的高层建筑结构；
4）本规程第10章规定的复杂高层建筑结构；
5）质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。
3.3.5 按本规程第3.3.4条规定进行动力时程分析时，应符合下列要求：
1 应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组实际地震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其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，且弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。
2 地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的3～4倍，也不宜少于12s，地震波的时间间距可取0.01s或0.02s；
4 结构地震作用效应可取多条时程曲线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。
HiStruct提醒大家需要注意以下几点：
A,选波的时候不仅与场地的情况有关，也与结构的动力特性有关，这样才能选出适合的地震波。
B,双向地震分析的时候主次向应该采用不同的地震波。
C,可适当调整地震波的峰值以满足规范的要求，但是不能调整太大，那样可能导致地震波与抗震设防水平和场地不适合。
D, 所谓“在统计意义上相符”指的是，其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曲线相比，在各个周期点上相差不大于 20％。
1 甲类高层建筑结构；
2 下表所列的乙、丙类高层建筑结构；
设防烈度、场地类别
建筑高度范围 (m)
8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度 ＞100
8度Ⅲ、Ⅳ类场地 ＞80
9度 ＞60
3 不满足《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.4.2～4.4.5条规定（即结构竖向布置不规则）的高层建筑结构；
4 《高层建筑混凝土结构技术规程》第10章规定的复杂高层建筑结构（即带转换层的结构、带加强层的结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等）；
5 质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构；
6 结构顶层取消部分墙、柱形成空旷房间时，应进行弹性动力时程分析计算并采取有效构造措施。
相关规范条文：
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3－2002, J 186－2002)第3.3.4条、第4.4.6条；
《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)第5.1.2条。
多高层结构的弹塑性分析
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