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摘要：近些年来随着各地区经济的快速增长，一、二线城市中心地段供地市场急剧紧张，一线城市中心老旧城区拆改成本的增加，也同时伴随房地产开发高度市场化，开发商利润的降低，高层甚至是超高层住宅在一、二线城市得到了空前的发展。仅以笔者所在城市-湖北省武汉市，根据规划局批前公示数据不完全统计，截止2021年10月，武汉市13个行政区范围内150m+超高层住宅多达600栋（已建成和正在建设），笔者所在设计公司在2015-2021年参与地产开发设计150m+超高层住宅项目20个，涉及单体就多达41栋 。超高层住宅的蓬勃发展需要我们更针对性做好对超高层建筑的结构抗震设计，笔者将基于超限设计比常规高层设计增加的弹性时程补充分析进行具体分析展开论述
关键词：超限高层 弹性时程分析 选波原则YJK-A时程结果回代小震包络设计
引言：超限高层的抗震设计应在普通高层（A级高度）常规抗震设计以外根据建字[2015]67号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》、《高层混凝土结构技术规程》等相关规范增加相关补充设计分析：
1.应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算;《高规》5.1.12
2.弹性时程分析 ;《高规》5.1.13
3.弹塑性静力或弹塑性动力分析;《高规》5.1.13
4.复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他高层建筑结构，应考虑施工过程的影响;《高规》5.1.9
笔者从业期间参与住宅类超限项目，超限类别以高度超限项较为居多，平面相对较为规则。现针对较为常见的剪力墙结构弹性时程分析如何选择地震波、时程分析数据处理与分析、以及最后数据结果如何落实在施工图中进行介绍。
一 时程选波
（一）、选波原则
根据《高规》4.3.5 进行弹性结构时程分析时，所选地震波应符合下列要求：
1.应按建筑场地类别和设计地震分组选取实际地震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际地震记录的数量不应少于总数量的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;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%。
2.地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的5倍和15s，地震波的时间间距可取0.01s或0.02s。
3.时程分析所用地震加速度时程的最大值必须根据地勘单位提供该地区相关地震动参数，笔者仅以武汉地区为参考输入地震加速度时程的最大值可按表如下采用：
武汉6度区（新洲区除外）多遇地震18 设防地震 50 罕遇地震 125
4.当取三组时程曲线进行计算时，结构地震作用效应宜取时程法计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值;当取七组及七组以上时程曲线进行计算时，结构地震作用效应可取时程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。
根据基本的选波选择从海量波库中选择符合本工程的一定数量
（二）、选波操作
目前建筑设计市场中，结构计算分析软件较为丰富，PKPM、YJK-A、MIDAS-BUILDING等相关软件均可提供相关弹塑性计算分析，笔者仅以操作界面相对简单的YJK-A软件为例简述选波。YJK-A软件上部结构计算模块进入弹性时程分析界面，在计算参数中添加地震波，关于地震波，YJK软件根据以往全球各地地震台实际地震记录已提供了较为丰富的天然波地震波库，设计人可根据选波相关要求从波库中选波，目前缺陷较为明显是缺少特征周期为0.50s的地震波，若波库中无法选择出满足设计相关需求的波，可向相关地震局购买相关地震波原始数据，根据原始数据导入软件进行分析，此外笔者也建议结构工程师平常工作也可以做好相关地震波的积累，以备不时之需。
弹性时程分析的开展关键就在于波的选择，实际设计过程中我们偏向于选择7条波（5条天然+2条人工），数据结果取平均值，一定数量的波相对而言更有利于数据的处理，当然，这个因项目而异，只要最后结果满足规范和专家的审查要求即可。
二 结果分析
弹性时程分析在超限设计中相对简单，属于对小震的补充分析，数据分析与选波息息相关，分析结果从某种概念上而言存在一定的偶然性，实际工程中结构工程师对设计结果应进行更为细致的分析，在波的选取中除了满足规范的相关要求外，最好具有一定的代表性，弥补规范谱在反应地震情况方面的不足。具体在分析弹性时程分析结果中，我们可进行以下几方面的数据分析和对比
1.形成地震波信息表，完整呈现最终选取地震波地震名称、发震时间、特征周期、震级大小、震中距、有效持续时间等相关信息。
2.根据中国地震动参数区划图确定项目所在区域地震波主次方向设计峰值加速度，呈现每条地震波的主次方向波形图和反应谱。
3.對比规范反应谱与各条地震波反应谱，并对比各条地震波平均反应谱与规范谱在前6阶周期统计意义上的对比。
4.时程分析各条波地震剪力与规范反应谱基底剪力对比，此处超限专家多要求对比的是规范反应谱基底剪力为小震程序自动调整后的基底剪力，而非程序在弹性时程分析中生成的结果数据。
5.对比各条地震波及相应平均值与规范谱在两个方向的最大楼层位移、最大楼层位移角、最大楼层剪力、最大楼层弯矩等结果
针对以上各项对比后和数据统计后，相应结果符合规范相关限值要求则可进行各层剪力对比。
时程分析法与规范反应谱法各层剪力对比，二者对比后取各层剪力包络值，在施工图计算模型中进行放大相应楼层地震剪力，即弹性时程分析后各楼层需满足剪重比要求，相应剪力为规范反应谱法和时程分析法计算结果的较大值。
三 包络设计
笔者参与项目中，超限审查委员会专家反复强调要求把弹性时程分析的结果落实到实际的施工图中去，这样我们的超限设计才真正落实到实处，否则所谓的补充分析只是停留于理论，并未在项目中真正体现。此项在施工图审查过程中也是审查专家关注的重点。YJK-A程序计算时根据最小剪重比原则，底部剪力自动调整到根据规范要求的值。但弹性时程分析时，对原工程进行补充分析，并要求根据比对结果，反代回小震模型中，进行包络设计。实际操作过程中，可采取两种方式进行，具体操作方法如下：
一、在YJK前处理中，地震作用放大系数处，导入弹性时程分析中得到的时程分析与CQC自动调整后剪力的各层比值（若比值小于1，按1取）;
二、在YJK前处理中，地震作用放大系数处，导入人工处理后的比值（CQC小震自动调整系数乘以方法一中比值），
笔者根据以往实际项目采用2种方法综合对比计算最终各层剪力结果，二者达到结果十分一致。本质上软件处理调整系数方法一相当于二次调整即人工输入结果和软件自动调整，方法二是人工处理2次数据一次输入调整到位，所以实际项目中可根据设计人自身需求选择具体的包络设计方法。
结语：弹性时程分析在超限高层设计中所占篇幅较小，也容易被设计忽略，尤其是分析结果的回代落实，但该部分的内容也不可或缺。虽然超高层在使用上和消防上有一点局限性，但伴随着城市的发展，超高层住宅也将是一线城市中不可或缺的一道亮丽风景线，作为结构工程师应该在抗震设计各项环节中完善抗震分析，确保结构的安全，成就繁华都市的风景。
参考文献
[1]徐培福 黄小坤 容柏生 《高层建筑混凝土结构技术规程》
[2]黄世敏 王亚勇 柯长华《建筑抗震设计规范》（2016年版）
[3]周建龙《超高层建筑结构设计与实践》 同济大学出版社2017年12月
关键词：超限高层 弹性时程分析 选波原则YJK-A时程结果回代小震包络设计
引言：超限高层的抗震设计应在普通高层（A级高度）常规抗震设计以外根据建字[2015]67号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》、《高层混凝土结构技术规程》等相关规范增加相关补充设计分析：
1.应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算;《高规》5.1.12
2.弹性时程分析 ;《高规》5.1.13
3.弹塑性静力或弹塑性动力分析;《高规》5.1.13
4.复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他高层建筑结构，应考虑施工过程的影响;《高规》5.1.9
笔者从业期间参与住宅类超限项目，超限类别以高度超限项较为居多，平面相对较为规则。现针对较为常见的剪力墙结构弹性时程分析如何选择地震波、时程分析数据处理与分析、以及最后数据结果如何落实在施工图中进行介绍。
一 时程选波
（一）、选波原则
根据《高规》4.3.5 进行弹性结构时程分析时，所选地震波应符合下列要求：
1.应按建筑场地类别和设计地震分组选取实际地震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际地震记录的数量不应少于总数量的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;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%。
2.地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的5倍和15s，地震波的时间间距可取0.01s或0.02s。
3.时程分析所用地震加速度时程的最大值必须根据地勘单位提供该地区相关地震动参数，笔者仅以武汉地区为参考输入地震加速度时程的最大值可按表如下采用：
武汉6度区（新洲区除外）多遇地震18 设防地震 50 罕遇地震 125
4.当取三组时程曲线进行计算时，结构地震作用效应宜取时程法计算结果的包络值与振型分解反应谱法计算结果的较大值;当取七组及七组以上时程曲线进行计算时，结构地震作用效应可取时程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。
根据基本的选波选择从海量波库中选择符合本工程的一定数量
（二）、选波操作
目前建筑设计市场中，结构计算分析软件较为丰富，PKPM、YJK-A、MIDAS-BUILDING等相关软件均可提供相关弹塑性计算分析，笔者仅以操作界面相对简单的YJK-A软件为例简述选波。YJK-A软件上部结构计算模块进入弹性时程分析界面，在计算参数中添加地震波，关于地震波，YJK软件根据以往全球各地地震台实际地震记录已提供了较为丰富的天然波地震波库，设计人可根据选波相关要求从波库中选波，目前缺陷较为明显是缺少特征周期为0.50s的地震波，若波库中无法选择出满足设计相关需求的波，可向相关地震局购买相关地震波原始数据，根据原始数据导入软件进行分析，此外笔者也建议结构工程师平常工作也可以做好相关地震波的积累，以备不时之需。
弹性时程分析的开展关键就在于波的选择，实际设计过程中我们偏向于选择7条波（5条天然+2条人工），数据结果取平均值，一定数量的波相对而言更有利于数据的处理，当然，这个因项目而异，只要最后结果满足规范和专家的审查要求即可。
二 结果分析
弹性时程分析在超限设计中相对简单，属于对小震的补充分析，数据分析与选波息息相关，分析结果从某种概念上而言存在一定的偶然性，实际工程中结构工程师对设计结果应进行更为细致的分析，在波的选取中除了满足规范的相关要求外，最好具有一定的代表性，弥补规范谱在反应地震情况方面的不足。具体在分析弹性时程分析结果中，我们可进行以下几方面的数据分析和对比
1.形成地震波信息表，完整呈现最终选取地震波地震名称、发震时间、特征周期、震级大小、震中距、有效持续时间等相关信息。
2.根据中国地震动参数区划图确定项目所在区域地震波主次方向设计峰值加速度，呈现每条地震波的主次方向波形图和反应谱。
3.對比规范反应谱与各条地震波反应谱，并对比各条地震波平均反应谱与规范谱在前6阶周期统计意义上的对比。
4.时程分析各条波地震剪力与规范反应谱基底剪力对比，此处超限专家多要求对比的是规范反应谱基底剪力为小震程序自动调整后的基底剪力，而非程序在弹性时程分析中生成的结果数据。
5.对比各条地震波及相应平均值与规范谱在两个方向的最大楼层位移、最大楼层位移角、最大楼层剪力、最大楼层弯矩等结果
针对以上各项对比后和数据统计后，相应结果符合规范相关限值要求则可进行各层剪力对比。
时程分析法与规范反应谱法各层剪力对比，二者对比后取各层剪力包络值，在施工图计算模型中进行放大相应楼层地震剪力，即弹性时程分析后各楼层需满足剪重比要求，相应剪力为规范反应谱法和时程分析法计算结果的较大值。
三 包络设计
笔者参与项目中，超限审查委员会专家反复强调要求把弹性时程分析的结果落实到实际的施工图中去，这样我们的超限设计才真正落实到实处，否则所谓的补充分析只是停留于理论，并未在项目中真正体现。此项在施工图审查过程中也是审查专家关注的重点。YJK-A程序计算时根据最小剪重比原则，底部剪力自动调整到根据规范要求的值。但弹性时程分析时，对原工程进行补充分析，并要求根据比对结果，反代回小震模型中，进行包络设计。实际操作过程中，可采取两种方式进行，具体操作方法如下：
一、在YJK前处理中，地震作用放大系数处，导入弹性时程分析中得到的时程分析与CQC自动调整后剪力的各层比值（若比值小于1，按1取）;
二、在YJK前处理中，地震作用放大系数处，导入人工处理后的比值（CQC小震自动调整系数乘以方法一中比值），
笔者根据以往实际项目采用2种方法综合对比计算最终各层剪力结果，二者达到结果十分一致。本质上软件处理调整系数方法一相当于二次调整即人工输入结果和软件自动调整，方法二是人工处理2次数据一次输入调整到位，所以实际项目中可根据设计人自身需求选择具体的包络设计方法。
结语：弹性时程分析在超限高层设计中所占篇幅较小，也容易被设计忽略，尤其是分析结果的回代落实，但该部分的内容也不可或缺。虽然超高层在使用上和消防上有一点局限性，但伴随着城市的发展，超高层住宅也将是一线城市中不可或缺的一道亮丽风景线，作为结构工程师应该在抗震设计各项环节中完善抗震分析，确保结构的安全，成就繁华都市的风景。
参考文献
[1]徐培福 黄小坤 容柏生 《高层建筑混凝土结构技术规程》
[2]黄世敏 王亚勇 柯长华《建筑抗震设计规范》（2016年版）
[3]周建龙《超高层建筑结构设计与实践》 同济大学出版社2017年12月