大师说丨刘枫：《大跨度结构多点输入地震反应分析与设计》

地表面振动的空间变化已被一系列地震观测结果证实。对于超大空间结构而言，多点激励是更为合理的、更加符合实际的地震输入模式。

多点输入地震反应分析是超长空间结构超限审查的重要内容。本报告将结合十余年多点输入地震反应分析的研究和工程实践，对其研究背景、分析设计方法、工程案例等进行系统介绍。报告将对其中桥梁与建筑结构多点输入的区别，视波速的估算，局部场地条件的考虑方法等设计者关注的问题进行重点阐述；同时，结合首都机场，杭州奥体，山西体育中心等项目多点输入地震反应分析的工程实践，介绍分析的一般性规律。

通过本次报告，将对目前大跨度建筑结构多点输入地震反应分析与设计的情况有比较全面的认识和了解。

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目前工程结构设计中是否需要考虑多维多点地震作用情况，难点在哪？

大师说：

多点输入，对于设计者主要目的还是获得不同构件的附加地震作用效应系数，这个系数指的是多点和同样条件下单点的计算内力的比值，所以是做多维多点还是单维多点，首先要确保在单点分析的时候也要做相应、一致条件的分析。比如说你做的是单维多点就要做单维单点，把这两个值进行比较；如果你做的是多维多点，那么你要做多维单点，把这两个值进行比较。

对于建筑工程上，我们目前在项目里做的最多的还是单维多点的地震反应分析，因为从概念设计角度上讲，这样多点输入特征会比较明显。多维多点当然也是可以的，我觉得除了计算量大以外，从计算分析角度和单维多点也没有什么本质的区别，主要就是输入方向上我们要考虑三向输入或者是双向输入。

追问：现在所谓的设计难点可能就是说我们现在主要用Sap，可能没有像这种一键直达的这么一个功能去实现这个，我觉得可能对广大的设计人员来说可能最大的难点是在这儿，就是现在还没有一个通用的软件是有这么一个功能可以直接实现多维多点输入。

大师说：

如果只是用时程分析法的话，我们现在用Ansys或者Abaqus来实现，哪怕是Sap我们都可以通过它的二次开发功能来实现多点输入时程分析，比如说像Ansys我们可以用apdl来实现。但是如果是多点反应谱的话，确实是目前还没有一个通用程序能直接实现这个功能，这还是比较困难的。

工程中视波速怎么计算，能不能直接取剪切波速。

大师说：

从理论上来讲这个值其实是很难确认的，因为地震波它有很多的频率成分，那么不同频率它的这个视波速肯定是不一样的。我们通常还是取一个常数值或多取几个常数值，然后来进行包络设计，是这样的一个方法。取剪切波速也是现在超限审查大家常用的一种方法，这是基于一个一般性的认识，就是我们认为这个视波速取得越小，多点输入的影响相对来说是越大，但是这个结论其实不是一个一定正确的结论。由于多点输入它还是输入不同步，结构的平动反应还是要减小的，对于某些构件来说，取剪切波速作为视波速是不安全的。所以说，并不是说你这个视波速取的越小，就一定多点输入结果越大。所以建议，视波速取一个值取剪切波速还是可以的，就是基本上取了一个视波速的下限。另外，还应该针对建筑尺度，做一个600m/s或者是800m/s这样的两个值的包络，或者采用我在前面介绍的方法做一个视波速的估算，我认为这样对多点输入考虑是比较稳妥的。