对建筑物作时程分析的主要目的在于判别薄弱层的存在,确定和控制塑性铰出现的次序及位置,以获得最大的应力应变滞回环,吸收和耗散地震能量,因此在第二阶段设计中,要作罕遇地震下的弹塑性时程分析,验算抗震变形能力。
1、除抗震规范第5.5.2条规定的结构之外,对房屋高度超过100m的高层建筑宜作第二阶段抗震设计。
2、根据建筑场地类别和设计地震分组,选用至少两条实际强震地震波和至少一条人工模拟地震波;
3、弹性时程分析时,每条波计算所得的结构底部剪力不应小于按振型分解反应谱法计算结果的65%,多条波所得的结构底部剪力的平均值不应小于按振型分解反应谱法计算结果的80%;
4、当选用的地震波满足上述条款3的要求时,加速度时程的最大值可按下表采用;选用的地震波不满足上述条款3的要求时,可采用增大加速度幅值的方法来满足:
时程分析所采用地震加速度时程曲线最大值(gal=cm/s2)
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地震烈度
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6度
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7度
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8度
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9度
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备注
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多遇地震
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18
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35(55)
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70(110)
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140
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括号内用于设计基本加速度为0.15g和0.3g地区
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罕遇地震
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125
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220(310)
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400(510)
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620
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5、选用地震波,其加速度时程的持续时间,一般为结构基本周期的5-10倍,且高层建筑不宜小于12秒;
6、弹塑性时程分析应根据工程的实际情况,选用合理的分析模型(层模型、三维空间模型)和材料的本构模型。
7、时程分析的时程步长Δt不大于0.02秒,当分析中发生不易收敛的情况时,步长Δt可调整至0.01秒。
8、四种场地类别常用的地震波波名及其卓越周期等主要数据列于下表中。
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场地类别
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地震记录地点
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记录长度
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卓越周期
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最大加速度
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(s)
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(s)
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(gal=cm/s2)
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I
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迁安
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7.8
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0.1
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119.7
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松潘
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12.0
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0.1-0.15
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135.0
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II
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Taft
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8.0
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0.3-0.4
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176.9
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San Fernado
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20.0
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0.2
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109.06
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III
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El-Centro N.S.
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12.0
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0.4
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341.7
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Karakyr Point
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12.7
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0.3-0.5
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143.9
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IV
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宁河 N.S.
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10.0
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0.8-1.0
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134.7
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Pasdena
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30.0
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1.0
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99.8
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以下来自:http://syky86.blog.163.com
1、地震波文件类型
(1)有些地震波数据是一列的,这种情况最好办。直接在定义function-time history时定义numbers per
line为1即可。但要清楚时间步长。系统自定义的是0.005秒!
(2)有些地震波是两列的,第一列是时间,第二列是加速度值。这时在定义fuction-time history中有一项time and
fuction value一定要选中,而number of point per
line是填1而不是2。这样程序先读时间,然后读加速度值。
(3)还有一些地震波干脆是是5-8列的(8列的在伯克利很常见),其中的每个数据都是加速度值。加速度的读取顺序应该是沿着【行】读,读完本行的数据再读下一行。在sap中,只需设定numbers
per line=列数即可。
(4)地震波的数据为六列,第一、三、五列是时间,二、四、六列是加速度,正确的读数顺序是先横着读完一行再读下一行。导入这种地震波时候这样设置:
the number of points per line =3,并选择time and function
values。
2、地震波单位及比例系数(Scale Factor)的设置
(1)如果你的地震波是【国产波(单位m/s^2】的话,比例系数根据你所需峰值来调整;国外的地震波一般是以重力加速度g为单位的,比如从http://peer.berkeley.edu/smcat/,下载的地震波都是这样,那么如果你不调整地震波峰值直接算时程分析的话,输入9.8就可以了(前提:你sap的单位为N/m/s)。
举个例子:时程分析时用EL波,原始记录的波一般是以重力加速度g为单位,它的峰值为0.341g,也就是0.341*9.8m/s2;而你sap的单位用的是N/mm/s,也就是你的单位与原始波的单位相差1000*9.8个单位,那么你的系数要输入9800;如果你sap的单位为N/m/s,那么你的系数取9.8即可;如果你需要的地震波峰值为0.4g,sap的单位用的是N/mm/s,则比例系数为:1000*9.8(0.4/0.341)=
11495.6。
(2)重力加速度单位gal
描述地重力场强度的单位,常用于地震工程学中,用来描述地震加速度。
gal,称为【伽】或者【盖】,是为纪念第一个重力测量者意大利科学家伽利略(1564~1642)而命名的。重力场的量纲是厘米每二次方秒,规定1
cm/s^2=1 gal,1 g(重力加速度)= 9.8 m/s2 = 980
gal。我国各类抗震规范中,也用gal来描述地震加速度峰值。
(3)定义时程函数时,单位无所谓,只要你的系数对应好就可以。sap输入的地震函数本身是没有单位的,它的单位随着你sap的右下角的单位走的。所以才需要将这个单位和原始波单位对应。
3、时程分析输出步长与输出点数
如果是采用sap2000中自带的地震波时,在导入地震波后,通过点击显示文件(View
File)可以显示该地震波的总时间t和时间步长s(输出步长大小),通过这两个数据可以计算输出时段数( )。
对于同一个工程,地震波作用的总时间t可以不同,但输出时段大小s应该一致。否则,两次时程分析输出的是不同时间点处的结果,其值当然是不同的。一般来说,输出时段大小一般取0.01或0.02。输入的是同一个地震波,只不过输出的时段数n和时段大小s不同,那么输出的分析点就不同,各个分析点所连成的图形(如时间-位移图形)自然不同;另外,如果选择的输出时段数和时段大小不同,导致反应最大点漏掉,那么输出的最大值也与本来的最大值不同。
因此,想得到相对全面和真实的分析结果,建议输出时段数和时段大小,选择和输入的一致。不过这样可能比较费时/费空间。输出时段数(Number
of Output Time Steps)输出时段大小(Output Time Step
Size)是在分析工况下面出现的(默认100段,段大小0.1,共10s),时程定义里面的【…的等间隔值】就是指时程波的步长(比如取0.02,1000点共20s)。
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