高层建筑弹性时程分析天然波的选取

首先要确定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。

人工模拟加速度曲线由地震评价部门提供，在此不做讨论。

如何选取实际地震记录（天然波）呢？
高规规定如下：实际地震记录需要满足地震影响系数曲线“在统计意义上相符”，如何满足？规范条文说明如下解释：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％。

地震影响系数α是单质点弹性体系在地震时以重力加速度为单位的质点最大加速度反应。

在实际计算时，对于每一条天然地震波，ＳＡＴＷＥ给出一个主方向反应谱：规准加速度谱，即β－Ｔ曲线，此曲线称为β（动力系数）反应谱曲线，简称β谱曲线。

高层建筑
弹性时程分析天然波的选取
费战武 中铁郑州勘察设计咨询院有限公司
在高层建筑结构设计中，采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算时，高规规定，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；
３　输入地震加速度的最大值，可按表１采用；
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。

在实际工程设计中，我们采用ＳＡＴＷＥ结构计算程序进行结构计算和时程分析，在弹性动力时程分析中，
动力系数β是质点最大加速度比地面最大加速度放大的倍数。

β谱曲线具有如下特点：（１）β谱曲线为多峰点曲线，这是由于地面运动的不规则造成的；（２）β谱曲线均在周期为Ｔｇ的附近达到峰值点，Ｔｇ为场地的特征周期；（３）β谱曲线的变化规律是：当Ｔ＜Ｔｇ时，β值随着周期的增大而急剧增长，在Ｔ＝Ｔｇ附近达到峰值，过峰值点（Ｔ＞Ｔｇ）后，β值随着周期的增大而逐渐衰减，并逐渐趋于平缓；（４）阻尼比ζ值对β谱曲线影响较大，ζ值小则β谱曲线幅值大，峰点多；ζ值大则β谱曲线幅值小，峰点少。

β谱曲线实际上反映了地震地面运动的频谱特性，对不同自震周期的结构有不同的地震动力效应。

地震动的频谱特性决定了反应谱的形状。

β谱曲线的形状取决于影响地震动的各种因素，如场地条件、震级及震中距等。

对于土质松软的场地，β谱曲线的主
表１　弹性时程分析时输入地震加速度的最大值（ｃｍ／ｓ２）
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。

表２ 地震系数与地震烈度的关系
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。

要峰点偏于较长的周期，而土质坚硬时则偏于较短的周期。

同时，场地土愈松软，并且该松软土层愈厚时，在较长周期范围内，β谱的谱值也就愈大。

对于震中距远时β谱曲线的峰点偏于较长的周期，近时则偏于较短的周期。

因此，在离大地震震中较远的地方，高柔结构因其周期较长所受到的地震破坏，将比在同等烈度下较小或中等地震的震中区所受到的破坏更严重，而刚性结构的地震破坏情况则相反。

地震影响系数α与动力系数β具有如下关系：α＝ｋβ。

式中，ｋ为地震系数，是地面运动加速度最大值与重力加速度的比值。

在不同烈度下，地震系数ｋ为一具体数值，详见表２。

对于郑州地区，７度０．１５ｇ的地震系数ｋ为０．１５。

结构在进行弹性动力时程分析时，验算的是多遇地震烈度，比基本烈度约底１．５５度，其对应的ｋ值为约为相应基本烈度ｋ值的１／３，对于郑州地区约为０．３５５。

由上式可知，α曲线的形状由β谱决定。

这样，通过地震系数ｋ与动力系数β的乘积，即可得到抗震设计反应谱α－Ｔ曲线。

给定的β谱曲线对应一条α曲线。

根据以上分析，可知选取天然波时应遵循如下原则：
１．根据地质报告提供的场地类别选取天然波。

２．根据《地震安全性评价工作报告》提供的场地特征周期Ｔｇ选取天然波。

３．根据《地震安全性评价工作报告》提供的标准加速度反应谱最大值βｍ和天然波的β最大值比较，差别不超过２０％的为入选波，满足“在统计意义上相符”。

如郑州某工程，框筒结构，地面上高度１２０ｍ，第一自震周期为３．１ｓ，场地类别为三类，根据《地震安全性评价工作报告》，５０年内超越概率为６３％的多遇地震时，场地特征周期Ｔｇ为０．５０ｓ，加速度反应谱最大值βｍ为３．０，地震分组为第一组，据此，选取天然地震波应满足如下几点：三类场地、场地特征周期０．４５ｓ和０．５５ｓ（因
横向防雷均压环连通处。

幕墙横向避
雷带一般由通长一５０ｘ４扁钢构成，每隔一层设置一道，该扁钢通过直径Ф１２
钢筋与主体防雷引下线相连。

竖向避雷带在其交叉处，利用竖料固定件焊接连通形成避雷网，共同起到保护铝塑复合板幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。

铝塑复合板幕墙要形成自身的防雷体系，整个幕墙系统应形成连贯的电气通路，相互之间的连接不要非金属材料隔离，以免阻碍强大雷电流的通行。

高层建筑幕墙顶部的接闪器，不能防止闪电电流的侧面横向发展绕击作用。

虽然闪电绕击概率较少，但决不等于绕击不存在，不能忽略。

良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。

每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。

笔者认为，当钢筋混凝土结构的建筑物
符合规范条件时，应利用基础内的钢筋作为接地装置。

当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时，可做周圈式接地装置，但应将周圈式
接地装置预先埋在基础槽的最外边３ｍ以外）。

接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位，同时还可节省为挖深沟所花费的人力和物力。

在基础完工后再挖深沟则易影响基础的稳定性。

５、结束语
幕墙的防雷是较深的研究课题。

上面只介绍铝塑复合板幕墙一般防雷，只是在工程施工中遇到的一般常识，和大家共同研讨。

近年来，国内确实在高层建筑上用了不少铝塑复合板幕墙。

尤其是空旷地区唯一的一幢超过百米的铝塑复合板幕墙，周围没有高层楼房掩护，较易遭受雷击，这好比在空旷的田野上一棵树木易遭雷击一样。

希望已建好的高层铝塑板幕墙根据实际情况采取必要的防雷措施，以防万一。