简说地震作用计算

简说地震作用计算

张利军

地震作用计算的术语多，参数多；理论深奥，公式复杂。如果按部就班地学习的话，总有一种云里雾里的感觉。由此不禁想起了小时候，曾经对历史书籍很有兴趣，却经常被书中的地名、官衔及时不时冒出来的文言文搞得一头雾水，兴趣逐渐被消磨没了。后来有了《百家讲坛》，用白话讲历史，在轻松和饶有兴趣中补了不少历史知识。于是想到，用简单明了、不苛求严谨的方式，来总结地震作用计算参数的概念和相互关系。若有所悟，实感荣幸。

抽丝剥茧，若将下面地震作用计算公式方框里的内容看作加速度，则无论底部剪力法还是振型分解法，实质上都是牛顿第二定律： 。

          

重力荷载代表值 即质量 ；

地震影响系数 即加速度 。

其它参数是某振型下某质点的参与系数。

一、 地震影响系数最大值就是结构最大加速度：

地震影响系数最大值 等于结构最大振动加速度 与重力加速度 的比值，所以是结构最大加速度的无量纲表示形式。 计算过程如下：

1. 地震影响系数最大值：

；       （1）

2. 结构最大振动加速度

即：

（2）

地震加速度最大值如下表（摘自《高规》）：

将该表换算为重力加速度的形式表示，则如下表：

中间行就是我们最常用的与设防烈度对应的 设计基本地震加速度 。

3. 放大系数 也叫动力系数，等于 反应谱平台加速度与 反应谱 曲线坐标 圆点 加速度 （下图箭头所指的两个值） 的比值 ：

                （3）

坐标原点加速度就是地震加速度最大值。

除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取

阻尼 调整系数

所以

规范 取 ， 据说 要改成 ， 但目前还 未 改。

4. 把式（2）和 代入式（1），可得地震影响系数最大值：

                 （4）

5. 由式（4） 可求得 不同烈度、不同设防水准的地震 影响系数最大值 ：

此表即《高规》表4.3.7-1。

地震影响系数最大值只与地震加速度最大值有关，与结构动力特性和场地特征均无关。

二、 地震影响系数是考虑结构动力特性和场地特性的结构振动加速度 ：

地震影响系数就是以无量纲的形式表示的结构各振型加速度，所以“地震影响系数曲线”也叫作加速度反应谱。地震影响系数与结构动力特性、场地类别、地震加速度最大值均有关。

1. 影响结构动力特性的因素包括：

（1） 结构的质量、侧向刚度及其沿竖向的分布。

（2） 结构的阻尼比。

（3） 结构的质量和侧向刚度决定了结构的振型和自振周期。

（4） 阻尼比取决于结构类型。结构类型不同，阻尼比不同；阻尼比越小，地震作用越大。

2. 场地的特征周期：

场地对地震作用的影响体现在场地的特征周期。

（1） 场地的特征周期是由场地类别和设计地震分组决定的：

（2） 场地类别 是由场地土的软硬和覆盖层厚度决定的。场地土软弱但覆盖层比较薄的话，场地的类别等级依然可以比较高。场地类别由《勘察报告》或《地震安评报告》给出。

（3） 设计地震分组 反应的是 建筑所在地区遭受的地震 来源的远近，即震中距。网上有说法，第一组和第二组大概相当于老规范的“设计近震”，第三组大概相当于老规范的“设计远震”。震中距在100公里以内的地震叫地方震；震中距在100~1000公里称为近震；震中距大于1000公里称为远震。此解释的大方向是否正确，希望做地震研究的朋友们指正！

县级以上地区的设计地震分组可由《抗规》附录A查得，也可由《勘察报告》提供。

3. 地震加速度最大值：

如前文公式（4），由地震加速度最大值 可求得地震 影响系数最大值 从而由反应谱（上图1）求得各振型周期对应的地震影响系数。

三、 三个水准的地震加速度最大值，对应不同的 验算内容

以 8度区 为例，如下表：