在结构设计中，很多设计者认为基础不需要抗震验算，这主有是出自《建筑地基基础设计规范》GB 50007---2002第3.0.4条第4 款
4在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。
承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值S，应用下式表达：S=γGSGk+γQ1SQ1k+γQ2ψC2SQ2k+......+γQnψcnSQnk
式中
γG ---永久荷载的分项系数，按现行<<建筑结构荷载规范>>GB 50009的规定取值；γQi ---第i个可变荷载的分项系数，按现行<<建筑结构荷载规范>>GB 50009的规定取值。对由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化规则，荷载效应基本组合的设计值S按下式确定：S=1.35Sk≤R (3.0.5-4)
式中
R---结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范的规定确定：
Sk---荷载效应的标准组合值。
根据《建筑结构荷载规范》GB 50009术语的规定：
2.1.1 永久荷载permanent load
在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。
2.1.2 可变荷载variable load
在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。从以上规定中似乎地基基础不需要抗震验算，但《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001做出下列规定：
4.2.1 下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算
1 砌体房屋。
2 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：
1)一般的单层厂房和单层空旷房屋；
2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；
3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。
3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。
4.2.2 天然地基基础抗震验算时，应采用地震作用效应标准组合，且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。标准组合就是正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合
从以上规定中可以看出承载能力极限状态下基本组合是算基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度的，而地震作用效应标准组合是进行抗规4.2.1以外建筑的天然地基基础抗震验算的。希望大家不要搞混了。
但是有一点我也不太清楚确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时基本组合设计值S是否应含地震情况下的组合，也就是说常遇地震是否可变作用，我认为我们的结构设计在三水准两阶段设计情况下，常遇地震是可
变作用一种情况，基础设计时是应该考虑的。大家有不同意见希望指出。
发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较 1问题描述 发电厂房墙体的基本模型如图1所示： 图1 发电厂墙体几何模型 基本要求：依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下)，主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。以时程法结果进行比较。分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。 RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g) 频率谱值(g) 33 0.1 9 0.261 2.5 0.313 0.25 0.047 与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt 2数值分析框图思路与理论简介 2.1理论简介 该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。谱分析是模态分析的扩展，是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。 2.2 分析框架： 时程分析：在X和Z两个水平方向地震波作用下，提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移，并求出最大响应。 谱分析：先做模态分析，再求谱解，由于X和Z两个方向的单点谱激励，因此需进行两次谱分析，分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。 3有限元模型与荷载说明 3.1 有限元模型 考虑结构的几何特性建立有限元模型，首先建立平面几何模型，并将模型进行合理的切割，采用plane42单元，使用映射划分网格的方法生产平面单元（XOY平面）。然后，采用solid45
上海市工程建设规《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 3.9.4 在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率要求。
上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于 M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
在ANSYS里做地震分析时，需要对结构施加地震惯性荷载，地震惯性力是通过加速度的方式输入进结构的，然后与结构的质量一起形成动力计算时的惯性荷载，下面说一下在ANSYS 里施加地震惯性力的方法。 首先，将三个方向的地震加速度放到一个文本文件里，如accexyz.txt，在这个数据文件里共放三列数据，每列为一个方向的地震加速度值，这里仅给出数据文件中前几行的数据：-0.227109E-02 -0.209046E+00 0.467072E+01 -0.413893E-02 -0.168195E+00 0.261523E+01 -0.574753E-02 -0.157890E+00 0.809014E-01 -0.731227E-02 -0.152996E+00 0.119975E+01 -0.876865E-02 -0.138102E+00 0.130902E+01 -0.101067E-01 -0.131582E+00 0.143611E+00 ....................... 然后，再建一个文本文件用来存放三个方向的地震加速度时间点，如time.txt，在这个数据文件里仅一列数据，对应于加速度数据文件里每一行的时间点，这里给出数据文件中前几行数据： 0.100000E-01 0.200000E-01 0.300000E-01 0.400000E-01 0.500000E-01 0.600000E-01 ....................... 编写如下的命令流文件，并命名为acce.inp *dim,ACCEXYZ,TABLE,2000,3 !01行 *vread,ACCEXYZ(1,1),accexyz,txt,,JIK,3,2000 !02行(3e16.6) !03行 *vread,ACCEXYZ(1,0),time,txt !04行 (e16.6) !05行 ACCEXYZ(0,1)=1 !06行 ACCEXYZ(0,2)=2 !07行，同上 ACCEXYZ(0,3)=3 !08行，同上 finish /SOLU ANTYPE,trans btime=0.01 !定义计算起始时间 etime=15.00 !定义计算结束时间 dtime=0.01 !定义计算时间步长 *DO,itime,btime,etime,dtime time,itime AUTOTS,0 NSUBST,1, , ,1 KBC,1 acel,ACCEXYZ(itime,1),ACCEXYZ(itime,2),ACCEXYZ(itime,3) !施加三个方向的地震加速度SOLVE
时程分析中地震波选取浅析 通过介绍时程分析法中输入地震波的选择原则、地震动幅值和频率特性等一系列问题，使初学者对输入地震波的选择有初步认识和了解，为以后更深层次的研究打下基础。 标签：时程分析法；地震波选择 1、引言 随着社会、经济和科技的不断发展以及人口数量的迅速膨胀，高层、超高层以及复杂形状的建筑的数量定会快速增长。抗震设计规范规定，对于此类重要、复杂并超过规定高度的建筑，其抗震设计中的地震作用计算都要通过时程分析法进行补充验证。而在时程分析法的计算过程中最重要，最影响地震作用计算结果的莫过于地震波的选取。所以，本文将从地震波选取原则、地震动幅值、频谱特性、持续时间、地震波数量、地震波转动分量等多个方面对地震波的选取进行浅析。 2、地震波的选取原则 时程分析中的地震波如何选取的问题，一直是时程分析法中的一个难点。在选择地震波输入时，要满足两点要求： 1）首先要使选择输入的地震波的某些参数和建筑物所在地的条件相一致。参数主要包括：场地的土壤类别、地震烈度、地震强度参数、卓越周期和反应谱等。 2）其次还要满足地震活动三要素的要求。即频谱特性、地震加速度时程曲线持续时间和幅值，选取的地震波中的这三者，要满足相关规定。相关规定要求：选用数字化的地震波应按照建筑场地类别和设计地震分组进行选取，选用不少于两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分析法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。在统计意义上相符是指：其平均地震影响曲线与振型分解反应谱法所用到的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大于20%。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阵型分解反应谱法计算结果的65%。多条时程曲线计算结果的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱计算结果的80%[1]。 3、地震动幅值 地震动幅值有两种意义，即可以指地震加速度、位移和速度中的任何一种的最大值，又可以指在某种意义下的等代值。在一定程度上，地震波的峰值能够反应并代表地震波的强度，所以，建筑物所在地的设防烈度所要求的多遇地震或罕
ANSYS地震时程分析中如何考虑重力作用 在用ANSYS做结构的地震时程分析时，结构施加地震波的初始状态往往是一种不受任何外力的自由状态，这与现实的结构地震情况是不一致的，别的荷载不说，重力荷载在地震时程分析的初始时就存在，在地震响应的整个过程中也起作用。重力荷载在地震反应分析中应该如何施加，我做了如下探讨： 第一种方式，参照小木虫论坛上介绍的一个思路，先在一个极短的时间内关闭时间积分效应，施加重力加速度，然后再打开时间积分效应，进行正常的地震时程分析。具体命令如下 /solu antype, trans timint, off !关闭积分效应 time, 1e-5 acel,,9.8, nsubst, 2 kbc, 1 lswrite, 1 solve timint, on !接着打开积分效应 NSUBST,5 *do,t,1,50,1 time,0.02*t acel,0*9.8*H1(t),0,0*9.8*H2(t) kbc,0 outres,all,none outres,nsol,all allsel,all solve *enddo 为了避免地震加速度的干扰，我把输入的两个水平向地震加速度都设置为0，计算了1秒时间，计算得到的结构顶点竖向位移见图1，图1中在初始的1e-5秒的时间内施加重力荷载后，结构有一个向下2mm的位移；重新打开时间积分效应后，结构在没有重力加速度的情况下发生回弹，最后位移稳定在0。 第二种方式，直接在施加的加速度荷载上把重力加速度9.8m/s2，同样把水平方向加速度乘0，避免其干扰，命令如下： /solu antype, trans timint, on !接着打开积分效应 NSUBST,5
反应谱是在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力和变形。更直观的定义为：一组具有相同阻尼、不同自振周期的单质点体系，在某一地震动时程作用下的最大反应，为该地震动的反应谱。 反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静 力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为: FEK= αG 其中α为地震影响系数，即单质点弹性体系在地震时最大反应加速度。另一方面地震影响系数也可视为作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比。 目前，反应谱分析法比较成熟，一些主要国家的抗震规范均将它作为基本设计方法。不过，它主要适合用于规则结构。对于不规则结构以及高层建筑，各国规范多要求采用时程分析法进行补充计算。 地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析，它首先使用动力法计算质点地震响应，并使用统计的方法形成反应谱曲线，然后使用静力法进行结构分析。但它并不是结构真实的动力响应分析，只是对于结构动力响应最大值进行估算的近似方法，在线弹性范围内，反应谱分析法被认为是高效而且合理的方法。反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。基于不同周期结构相应峰值的大小，我们可以绘制结构速度及加速度的反应谱曲线。一般情况下，随着周期的延长，位移反应谱为上升曲线，速度反应谱为平直曲线，加速度反应谱为下降曲线，目前结构设计主要依据加速度反应谱。 加速度反应谱在短周期部分为快速上升曲线，并且在结构周期与场地特征周期接近时出现峰值，后面更大范围为逐渐下降阶段。峰值出现的时间与对应的结构周期和场地特征周期有关。一般来说结构自振周期的延长，地震作用将减小。当结构自振周期接近场地特征周期时，地震作用最大。 反应谱分析方法需要先求解一个方向地震作用响应，再基于三个正交方向的分量考虑结构总响应，即基于振型组合求解一个方向的地震响应，再基于方向组合求解结构总响应。 振型组合方法有SRSS法，CQC法。 1.SRSS法 SRSS法是平方和平方根法，这种方法假定所有最大模态值在统计上都是相互独立的，通过求各参与阵型的平方和平方根来进行组合。该法不考虑各振型间的藕联作用，实际上结构模态都是相互关联的，不可避免的存在藕联效应，对那些相邻周期几乎相等的结构，或者不规则结构不适用此法。《抗规》GB50011-2010规定的SRSS法为如下所示：
第3章高层建筑结构的荷载和地震作用 [例题] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m,其他各层层高为3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为30m?40m，地下室采用筏形基础，埋置深度为12m，如图3.2.4(a)、(b)所示。已知基本风压为 w0=0.45kNm，建筑场地位于大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN。为简化计算，将建筑物沿高度划分为六个区段，每个区段为20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。 2 解：（1）基本自振周期：根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为： T1=0.05n=0.05?38=1.90s w0T12=0.45?1.92=1.62kN?s2m2 （2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录1可求得 μs1=0.80 H?120??? ?=- 0.48+0.03??=-0.57 L40???? （3）风振系数：由条件可知地面粗糙度类别为B类，由表3.2.2可查得脉动增大系数ξ=1.502。脉动影响系数ν根据H/B和建筑总高度H由表3.2.3确定，其中B 为迎风面的房屋宽度，由H/B=3.0可从表3.2.3经插值求得ν=0.478；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z与房屋高度H的比值，即?z=Hi/H，Hi为第i层标高；H为建筑总高度。则由式（3.2.8）可求得风振系数为： ξ ν ?zξνHi1.502?0.478Hi βz=1+=1+?=1+? μzμzHμzH （4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为： q(z)=0.45×(0.8+0.57)×40μzβz=24.66μzβz μs2=- 0.48+0.03 按上述公式可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表3.2.4，如图3.2.4(c)所示。 表3.2.4 风荷载作用下各区段合力的计算
附录H 单层厂房横向平面排架地震作用效应调整 H.1 基本自振周期的调整 H.1.1 按平面排架计算厂房的横向地震作用时，排架的基本自振周期应考虑纵墙及屋架与柱连接的固结作用，可按下列规定进行调整： 1 由钢筋混凝土屋架或钢屋架与钢筋混凝土柱组成的排架，有纵墙时取周期计算值的80%，无纵墙时取90%； 2 由钢筋混凝土屋架或钢屋架与砖柱组成的排架，取周期计算值的90%； 3 由木屋架、钢木屋架或轻钢屋架与砖柱组成排架，取周期计算值。 H.2 排架柱地震剪力和弯矩的调整系数 H.2.1 钢筋混凝土屋盖的单层钢筋混凝柱厂房，按H.1.1确定基本自振周期且按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩,当符合下列要求时，可考虑空间工作和扭转影响，并按H.2.3的规定调整： 1 7度和8度； 2 厂房单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m； 3 山墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积50%，并与屋盖系统有良好的连接； 4 柱顶高度不大于15m。 注：1.屋盖长度指山墙到山墙的间距，仅一端有山墙时，应取所考虑排架至山墙的距离； 2.高低跨相差较大的不等高厂房，总跨度可不包括低跨。 H.2.2 钢筋混凝土屋盖和密铺望板瓦木屋盖的单层砖柱厂房，按H.1.1确定基本自振周期且按平面排架计算的排架柱地震剪力和弯矩,当符合下列要求时，可考虑空间工作，并按第H.2.3条的规定调整： 1 7度和8度； 2 两端均有承重山墙 3 山墙或承重(抗震)横墙的厚度不小于240mm，开洞所占的水平截面积不超过总面积50%，并与屋盖系统有良好的连接；
4 山墙或承重(抗震)横墙的长度不宜小于其高度； 5 单元屋盖长度与总跨度之比小于8或厂房总跨度大于12m。 注:屋盖长度指山墙到山墙或承重(抗震)横墙的间距。 H.2.3 排架柱的剪力和弯矩应分别乘以相应的调整系数除高低跨度交接处上柱以外的钢筋混凝土柱其值可按表H.2.3-1采用,两端均有山墙的砖柱，其值可按表H.2.3-2采用。 H.2.4 高低跨交接处的钢筋混凝土柱的支承低跨屋盖牛腿以上各截面，按底部剪力法求得的地震剪力和弯矩应乘以增大系数，其值可按下式采用： 式中η－地震剪力和弯矩的增大系数； ζ－不等高厂房低跨交接处的空间工作影响系数，可按表H.2.4采用； nh－高跨的跨数； n0－计算跨数，仅一侧有低跨时应取总跨数，两侧均有低跨时应取总跨数与高跨跨数之和； GEL－集中于交接处一侧各低跨屋盖标高处的总重力荷载代表值；
ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例ABAQUS时程分析法计算地震反应的简单实例(在原反应谱模型上 修改) 问题描述: 悬臂柱高12m,工字型截面(图1),密度7800kg/m3,EX=2、1e11Pa,泊松比0、3,所有振型的阻尼比为2%,在3m高处有一集中质量160kg,在6m、9m、12m处分别有120kg的集中质量。反应谱按7度多遇地震,取地震影响系数为0、08,第一组,III类场地,卓越周期Tg=0、45s。 图1 计算对象 第一部分:反应谱法 几点说明: λ本例建模过程使用CAE; λ添加反应谱必须在inp中加关键词实现,CAE不支持反应谱; λ *Spectrum不可以在keyword editor中添加,keyword editor不支持此关键词读入。 λ ABAQUS的反应谱法计算过程以及后处理要比ANSYS方便的多。 操作过程为: (1)打开ABAQUS/CAE,点击create model database。
(2)进入Part模块,点击create part,命名为column,3D、deformation、wire。continue (3) Create lines,在 分别输入0,0回车;0,3回车;0,6回车;0,9回车;0,12回车。
(4)进入property模块,create material,name:steel,general-->>density,mass density:7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic,young‘s modulus:2、1e11,poisson’s ratio:0、3、
框架结构地震响应时程分析的计算模型 摘要：在结构进行地震响应时程分析时，必须首先确定结构的计算模型，以便确立结构的层间刚度。在地震作用下，结构计算模型是结构进行地震响应时分析的主体，由几何模型和物理模型两部分组成。其中几何模型反映了结构计算模型的几何构成，物理模型反映了材料或构件的力学性能。目前在工程上常用的计算模型主要有层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。本文针对这三种模型进行全面的分析，并对它们的优缺点展开论述。 1前言 在求解结构在地震作用下的运动方程时，必须要计算结构的刚度矩阵[k]，而要计算结构的刚度矩阵[k]，就得确定结构的计算模型。因此，确定结构的计算模型是结构进行动力分析时必不可少的内容。对于多层框架结构，目前应用最广泛的模型是层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。 2 层间模型 层间模型是在假定建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大，水平地震作用下同层各竖向位移相同，以及建筑结构刚度中心和质量中心相重合，水平地震作用下没有绕竖轴扭转发生的基础上建立起来的。在这种模型中，将结构视为一根竖向杆，结构的质量集中于各楼层处，如图1（a）所示。 (a) (b) (c) (d) 图1 层间模型 （a）层间模型一般形式；（b）层间剪切模型；（c）层间弯曲模型；(d) 层间弯剪模型计算时，层间模型取各层为基本计算单元，采用层恢复力模型来表示地震作用过程中层刚度随层剪力的变化关系，而不考虑弹塑性阶段层刚度沿层高的变化。其几何模型相当于串联质点模型，物理模型的重要参数是层间刚度及其非线性变化规律。根据结构形式、构造特点以及结构侧向变形情况不同，层间模型又分为层间剪切模型、层间弯曲模型及层间弯剪模型，如图1（b）—（d）所示。其中，层间弯曲模型主要用于结构侧向变形以弯曲为主的剪力墙结构中。 而在进行框架结构动力分析时，常用的层间模型是层间剪切模型和层间弯剪模型。当框架横梁与柱的线刚度之比较大时，即“强梁弱住”型框架结构，在振动过程中各楼层始终保持水平，结构的变形表现为层间的错动，其侧向变形主要是层间剪切变形，那么应该采用层间剪切模型。 当框架梁对柱的约束相对较弱时，如一些高层框架，即“强柱弱梁”型结构，其侧向变形包含有层间弯曲和剪切两种成分，层间剪切模型已不能完全反映其变形特点，那么应该采用层间弯剪模型。 层间模型的优点在于自由度数较少，动力方程逐步积分所耗时也较少，但方法比较粗糙，计算精度较差，无法求出结构各杆件的时程反应，也不能确定结构各杆单元的内力和变形。因此，在工程实践中，层间模型主要是用于确定结构的层间剪力和层间侧移，以校核结构在地震作用下层间剪力是否超过层间极限承载力和检验结构在地震作用下的薄弱层位置。 3 杆系模型 杆系模型是较为精确的计算模型，它是在假定楼板在其自身平面内为绝对刚性的基础上建立起来的。这种模型将整个框架结构的梁柱构件离散为杆元，以结构的各杆件作为基本计算单元，将结构的质量集中于框架的各个节点，如图2所示。
承载力抗震调整系数得正确应用 一、有关规范对承载力抗震调整系数γ RE 得规定 旧《建筑抗震设计规范》(QBJ 11—89)中第4.4.2条以及新《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)中第5.4.2条中规定,结构构件得截面抗震验算应采用表达式S≤R ／γ RE ,式中:S为地震作用效应与其她荷载作用效应得基本组合,R为结构构件得承载力设计值。 《混凝土结构设计规范》(QBJ 10—89)第8.1.3条、《钢筋混凝土高层建筑结构与施工规程》(GBJ 13—91)第5.5.1条进一步对钢筋混凝土结构具体规定为:考虑地 震作用组合得钢筋混凝土结构构件,其截面承载力应除以承载力抗震调整系数γ RE 。而偏心受压、受拉构件得正截面承载力在抗震与非抗震两种情况下取值相同。 二、在γ RE 使用中得常见错误 应该说,上述规范得规定已经明确规定了γ RE 得用法,即对非抗震得截面承载力, 通过引入γ RE ,对截面承载力加以提高,用作抗震设计时得截面承载力。然而,在实际 应用中,却常因为对γ RE 得理解不完全或不够重视,出现这样或那样得错误。最典型得一个例子就是《一级注册结构工程师专业考试应试题解》中第5页得[题1—2抗震偏 压柱得配筋计算]中与γ RE ,应用有关得内容有: (1)根据柱轴压比为0.12确定偏压柱γ RE 为0.75。 (2)利用γ RE 对柱内力进行调整:M=γ RE M 1 ,N=γ RE N 1 ,其中M 1 ,N 1 为有地震作用组合得 最不利内力设计值。 (3)求偏心距增大系数时,截面曲率得修正系数为ξ1=0.5fcA／N。 错误就出在第(3)步中ξ1=0.5fcA／N。此处N取为经过γ RE 调整后得轴向力
!【算例】考虑地震作用的建筑物加速度瞬态分析 C*** 采用等效实体单元进行建筑物的地震加速度瞬态分析 c*** 进行中央电视台新址主楼的等效几何建模*** begin *** FINISH /CLEAR c*** 设置参数 L=150 ! 底座长度 W=150 ! 底座宽度 H=235 ! 整个建筑的高度 PI=3.1415926 A=PI*6/180 ! 内倾角 L_HL=L/2 ! 底座长度的1/2，作为角点坐标 T_HL=L/2-TAN(A)*H ! 顶部长度的1/2，作为焦点的坐标 LO_H=40 ! 底座的高度 TO_H=75 ! 顶部悬空部分的高度 WW=40 ! “腿”部的宽度 /PREP7 /TITLE, EX 9.2(12) by Zeng P, Lei L P, Fang G ET,1,SOLID45 ! 定义单元和材料参数 MP,EX,1,1e10 ! 由于采用了的简化实体模型，材料参数也进行了等效 MP,PRXY,1,0.23 MP,DENS,1,1e3 MP,DAMP,1,0.05 !几何建模 K,,-L_HL,-L_HL, ! 定义8个角点 K,,L_HL,-L_HL, K,,L_HL,L_HL, K,,-L_HL,L_HL, K,,-T_HL,-T_HL,H, K,,T_HL,-T_HL,H, K,,T_HL,T_HL,H, K,,-T_HL,T_HL,H, V,1,2,3,4,5,6,7,8 ! 根据8个角点生成方锥体V1 VGEN,2,1, , ,WW,WW,LO_H,, ! V2 (THE COPY OF V1) VGEN,2,1, , ,-WW,-WW,-LO_H,, ! V3 (THE COPY OF V1) VSBV,1,2 ! V4 (V4=V1-V2) 切掉一个角 VSBV,4,3 ! NEW_V1 (NEW_V1=V4-V3) 切掉另一个角 c*** 为了实现六面体网格划分，需要对实体进行分块处理 CSKP,11,0,14,34,10,1,1, ! 通过3个点建立局部坐标系 WPCSYS,-1,11 ! 基于局部坐标系建立新的工作面（workplane）VSBW,ALL ! 用当前的工作面剖分实体 CSKP,12,0,18,30,34,1,1, ! 以下的命令流与前三条的作用相同 WPCSYS,-1,12 $VSBW,ALL $CSKP,13,0,27,26,25,1,1,
时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化 发表时间：2017-12-29T15:40:37.810Z 来源：《防护工程》2017年第22期作者：金林飞 [导读] 目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应谱法。 常州市规划设计院江苏常州 213002 摘要：目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应谱法。时程分析法作为补充计算方法，在不规则、重要或较高建筑中采用。进行时程分析时，首先面临正确选择输入的地震加速度时程曲线的问题。时程曲线的选择是否满足规范的要求，则需要首先将时程曲线进行单自由度反应计算，得到其反应谱曲线，并按规范要求和规范反应谱进行对比和取舍。本文通过介绍常用的数值计算方法及计算步骤，实现将地震加速度时程曲线计算转化成反应谱曲线，从而为特定工程在时程分析时地震波的选取提供帮助。 关键词：时程分析，地震波，反应谱，动力计算 1 地震反应分析方法的发展过程 结构的地震反应取决于地震动和结构特性。因此，地震反应分析的水平也是随着人们对这两个方面认识的深入而提高的。结构地震反应分析的发展可以分为静力法、反应谱法、动力分析法这三个阶段。在动力分析法阶段中又可分为弹性和非弹性（或非线性）两个阶段。 [1] 目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱法确定地震作用，其中以加速度反应谱应用得最多。反应谱是指：单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个最大反应量（如加速度、速度、位移等）与体系自振周期的关系曲线。反应谱理论是指：结构物可以简化为多自由度体系，多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体系反应的组合，每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。其优点是物理概念清晰，计算方法较为简单，参数易于确定。 反应谱理论包括如下三个基本假定：1、结构物的地震反应是弹性的，可以采用叠加原理来进行振型组合；2、现有反应谱假定结构的所有支座处地震动完全相同；3、结构物最不利的地震反应为其最大地震反应，而与其他动力反应参数，如最大值附近的次数、概率、持时等无关。[1] 时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。可直接计算地震期间结构的位移、速度和加速度时程反应，从而描述结构在强地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化，以及结构构件逐步开裂、屈服、破坏甚至倒塌全过程。 根据我国《建筑抗震设计规范》(GB5011-2010)(以下简称《抗规》)第5.1.2-3条要求，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。此外《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010) (以下简称《高规》)第4.3.4条也有相关要求。 2 时程分析时地震波的选取要求 在进行时程分析时，首先面临地震波选取的问题。所选的地震波需要符合场地条件、设防类别、震中距远近等因素。《抗规》对于地震波的选取主要有以下几点要求： 1、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（其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3）。 2、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、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。根据规范条文说明，所谓“统计意义上相符”指的是，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曲线相比，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。但计算结果也不能太大，每条地震波输入计算不大于135%，平均不大于120%。 4、时程曲线要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规定。其中频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定；加速度的有效峰值按《抗规》表5.1.2-2中所列地震加速度最大值采用；输入的地震加速度时程曲线的有效持续时间，一般从首次达到该时程曲线最大峰值的10%那一点算起，到最后一点达到最大峰值的10%为止。有效持续时间一般为结构的基本周期的（5~10）倍，即结构顶点的位移可按基本周期往复（5~10）次。 根据以上《抗规》对地震波选取的要求，在工程中选取地震波时，首先需将地震波进行单自由度动力求解，得出相应的反应谱曲线，并与规范反应谱所用的地震影响系数曲线进行对比。对比频谱特性，查看是否在统计意义上相符，若相符则可将此地震波用于结构计算进行底部剪力验证，否则则需要更换地震波重新分析。 3 求解地震波单自由度体系反应的数值计算方法 对一般动力荷载反应的求解方法可分为叠加法和逐步法两类。 叠加法包括时域分析和频域分析，总反应计算采用独立反应贡献的组合。时域方法中，荷载被考虑为短暂持续时间的脉冲序列，由每个脉冲自由振动反应的独立贡献得到后续时间的总反应；频遇方法中，假设荷载为周期的，并用Fourier变换为离散的谐振分量Pn。再由这些荷载分量乘以结构的频率反应系数Hn，得到与其相应的结构谐振反应分量Vn。最后，由组合谐振反应分量（Fourier逆变换）获得结构的总反应。由于结果都使用了叠加，因此不适用于非线性反应分析。[2] 逐步法有很多种，但所有方法都是将荷载和反应历程分成一系列时间间隔或“步”。在每步期间均以此步开始时存在的初始条件（位移、速度和加速度）和该步期间的荷载历程来计算反应。因此每步反应是一个独立的分析问题。[2] 积分法是逐步法中的一般性的方法之一。积分法对每一时间步，从初始最终条件应用积分向前进一步，速度的变化依赖于加速度历程的积分，而位移的变化依赖于相应的速度积分。 用积分法进行分析时，首先需要假设在时间步内加速度是如何变化的。根据假设的不同，积分法可分为“基于常平均加速度”法（如
地铁车站的抗震时程分析探讨 摘要：本文通过北京xx号线xxx站的抗震分析，探讨了地铁车站的抗震方法及内容，为地铁车站抗震计算提供了一定的参考和借鉴。 关键词：反应位移法时程分析法层间位移角加速度地铁车站城市轨道交通工程隧道及地下车站结构的地震反应计算方法有惯性力法、反应位移法、反应加速度法、弹性时程分析法、非线性时程分析法等。惯性力法、反应位移法和时程分析法用于横向及纵向地震反应计算，反应加速度法用于横向地震反应计算。惯性力性、反应位移法适用于弹性阶段反应分析，采用荷载-结构模型建模分析；反应加速度法及时程分析法既适用于弹性阶段反应分析也适用于弹塑性阶段反应分析，采用地层-结构模型建模分析。 xxx站为xx号线与R1支线的换乘站，位于万盛南街与规划玉桥西路南沿路交叉口处，沿万盛南街东西向设置，车站总长286m，宽21.9m、高13.2m。车站主体为明挖双层双柱三跨岛式车站，中心里程处覆土约3.4m。 根据《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909-2014）及《城市轨道交通工程设计规范》（DB11/995-2013）相关内容，本站地震反应计算分析时，抗震性能要求为I 时（E1 及E2地震作用下）采用反应位移法，抗震性能要求为II 时（E3地震作用下）采用非线性时程分析法，本文主要讨论车站的时程分析法进行抗震分析。 1时程分析法介绍 时程分析法即结构直接动力法，是最经典的方法，也是普遍适用。其基本原理为：将地震运动视为一个随时间而变化的过程，并将地下结构物和周围岩土体介质视为共同受力变形的整体，通过直接输入地震加速度记录，在满足变形协调条件的前提下分别计算结构物和岩土体介质在各时刻的位移、速度、加速度，以及应变和内力，并进而验算场地的稳定性和进行结构截面设计。 时程分析法具有普遍适用性，在地质条件、结构形式复杂，隧道结构宜考虑地基和结构的相互作用、以及地基和结构的非线性动力特性时，应采用这一方法，且迄今尚无其他计算方法可予以代替。 时程分析法采用地层-结构模型，时程动力分析时，由于直接输入地震波作用，受地震波长的影响，为保证计算结精度要求，应限制土层单元尺寸，通常竖向单元尺寸不大于1m 即可满足要求。 当采用波动法进行地震动输入时，模型边界一般采用粘性人工边界或粘弹性人工边界等合理的人工边界条件，且侧向人工边界应避免采用固定或自由等不合理的边界条件，见图1。
ABAQUS时程分析法计算地震反应实例 问题描述： 悬臂柱高12m，工字型截面（图1），密度7800kg/m3，EX=2.1e11Pa，泊松比0.3，所有振型的阻尼比为2%，在3m高处有一集中质量160kg，在6m、9m、12m处分别有120kg 的集中质量。反应谱按7度多遇地震，取地震影响系数为0.08，第一组，III类场地，卓越周期Tg=0.45s。 图1 计算对象 操作过程为： 1 打开ABAQUS/CAE，点击create model database。 2 进入Part模块，点击create part，命名为column，3D、deformation、wire。continue
3 Create lines，在 0，3回车；0，6回车；0，9回车；0，12回车。
4 进入property模块，create material，name：steel，general-->>density，mass density：7800 mechanical-->>elasticity-->>elastic，young‘s modulus：2.1e11，poisson’s ratio：0.3.
5 Create section，name：Section-1，category：beam，type：beam, Continue
create profile, name: Profile-1, shape:I, 按图1尺寸输入界面尺寸，ok。 在profile name选择I，material name 选择steel。Ok
6 Assign section，选择全部，done，弹出的对话框选择section：Section-1，ok。 7 Assign beam orientation，选择全部，默认值确定。 8 View-->>part display options，在弹出的对话框里勾选，render beam profiles，以可视化梁截面形状。
时程分析法 时程分析法又称直接动力法，在数学上又称步步积分法。顾名思义，是由初始状态开始一步一步积分直到地震作用终了，求出结构在地震作用下从静止到振动以至到达最终状态的全过程。它与底部剪力法和振型分解反应谱法的最大差别是能计算结构和结构构件在每个时刻的地震反应(内力和变形)。 当用此法进行计算时，系将地震波作为输入。一般而言地震波的峰值应反映建筑物所在地区的烈度，而其频谱组成反映场地的卓越周期和动力特性。当地震波的作用较为强烈以至结构某些部位强度达到屈服进入塑性时，时程分析法通过构件刚度的变化可求出弹塑性阶段的结构内力与变形。这时结构薄弱层间位移可能达到最大值，从而造成结构的破坏，直至倒塌。作为高层建筑和重要结构抗震设计的一种补充计算，采用时程分析法的主要目的在于检验规范反应谱法的计算结果、弥补反应谱法的不足和进行反应谱法无法做到的结构非弹性地震反应分析。 时程分析法的主要功能有： 1)校正由于采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差。特别是对于周期长达几秒以上的高层建筑，由于设计反应谱在长周期段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足产生的误差。 2)可以计算结构在非弹性阶段的地震反应，对结构进行大震作用下的变形验算，从而确定结构的薄弱层和薄弱部位，以便采取适当的构造措施。 3)可以计算结构和各结构构件在地展作用下每个时刻的地震反应(内力和变形)，提供按内力包络值配筋和按地震作用过程每个时刻的内力配筋最大值进行配筋这两种方式。 总的来说，时程分析法具有许多优点，它的计算结果能更真实地反映结构的地震反应，从而能更精确细致地暴露结构的薄弱部位。 时程分析法有关的几个问题： 1、恢复力特性曲线； 恢复力特性曲线应用于计算必须模型化，常用的有双线型模型与退化三线型模型；退化三线型模型（附图）能较好地反映以弯曲破坏为主的钢筋混凝土构件的的特性，所以适用于此类构件计算。 2、结构计算模型及分析方法； 3、地震波的选用； 4、时程分析计算结果的处理。 时程分析要依靠计算机及软件，作为一般的工程设计人员，只需要了解1、2两个问题的内容，为软件的选用及前期数据准备做基础。问题3、4的内容，特别是问题3的内容，设设计人员能够把握的，也是能否得到良好分析结果的重要因素。 目前结构动力时程分析模型主要有三种：三维空间模型、二维平面模型和层模型。 从理论上讲，三维空间模型最接近结构的实际情况，是较理想的分析模型，计算精度也高，但由于这种模型计算工作量巨大，在目前的微机硬件资源条件下，大型结构设计中很少采用。二维平面模型和层模型对结构作了较多的简化处理，二维平面模型是将结构离散成一系列相互独立的“榀”，这种模型适用于刚度分布均匀、几何布置规则的结构。仅就独立的一榀而言，二维平面模型的弹塑性动力反应分析理论研究比较成熟，计算工作量有限，效率和精度都比较高，但由于建筑造型的多样化，结构不规则布置是经常的，将二维平面模型应用于不规则