结构抗震设计原理第7章地震作用计算

水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应 由该方向抗侧力构件承担。 (Fig.7.1 )
❖有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于150时，应分别
计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。(Fig.7.2)
Fig 7.1 正交体系
Fig.7.2 斜交体系（中环广场）
质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震
7.1 地震作用计算一般规定 7.2 结构地震作用计算 7.3 结构周期的近似计算
结 构 抗 震 “ 两 阶 图段 ” 设 计 方 法 流 程
确定结构方案 初选结构构件尺寸及材料 计算各层竖向荷载、集中重量及侧移刚度
计算周期及振型 计算小震下的地震作用和风荷载
小震下层间弹性变形满足？
NO
YES 分别进行结构在各种荷载作用下的内力分析
j 1
j 1
（一）求各振型的最大地震作用Fji
对于j 振型 i 质点：
F ji j j X jiGi （i=1,2,…,n; j=1,2,…,m)
j——对应于j 振型自振周期Tj的地震影响系数，按设计反应谱确定
j ——j 振型的振型参与系数
j
{ x}Tj [m]{1} { x}Tj [m]{ x} j
可变荷载种类
雪荷载
屋面积灰荷载
屋面活荷载
按实际情况计算的楼面活荷载
按等效均步荷载计 藏书库、档案库
算的楼面活荷载
其它民用建筑
吊车悬挂物重力
硬钩吊车 软钩吊车
组合值系数 0.5 0.5
不计入（0.0) 1.0 0.8 0.5 0.3
不计入
（二）求结构在各振型最大地震作用Fji下的效应Sj • 包括振型层间剪力、构件内力、层间位移等 • 具体计算项目应根据工程目的或题目要求确定
表7.1 采用时程分析法补充计算的高度范围
烈度、场地类别
建筑高度范围
8度Ⅰ,Ⅱ场地和7度 8度Ⅲ,Ⅳ场地 9度
>100 >80 >60
7.1.3 地震作用分析方法选用原则
底部剪力法
简化，可以用来计算水平和高层建筑竖向地震作用
振型分解反应谱法
沿两个主轴方向分别计算，也可考虑双向和扭转
时程分析法
较复杂，复杂或不规则结构的补充计算
修改结构参数
结构构件内力组合 截面强度验算 YES
是否进行弹塑性变形验算
NO
延性抗震构造措施
YES 计算罕遇地震下的地震作用
大震下弹塑性变形满足？
NO
YES 或特殊延性措施、强度调整
结束
7.1 地震作用计算的一般规定
7.1.1 地震作用计算方向的考虑原则
一般情况下，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算
作用下的扭转影响；其他情况，应采用调整地震作用效应 的方法计入扭转影响(边榀放大的办法，1.3,1.15,1.05)。
Fig. 7.3 结构扭转示意
８、９度时的大跨度和长悬臂结
构及９度时的高层建筑，应计算 竖向地震作用。
常见的长悬臂结构
7.1.2 地震作用分析方法选用原则
底部剪力法 振型分解反应谱法 时程分析法
Fji
（三）振型地震作用效应Sj 的组合
根据振型分解法，结构在任一时刻所受的地震作用为该时刻各振
型地震作用之和。但必须注意到各振型的地震作用一般不会同时
达到最大值。
根据随机振动理论分析，如假定地震时地面运动为平稳随机过程，
且相邻频率相差较大，则对于各平动振型产生的地震作用效应可
近似地采用下列“平方和开方（SRSS）”法确定。
7.1.2 地震作用分析方法选用原则
底部剪力法 振型分解反应谱法 时程分析法
底部剪力法:高度不超过40ｍ、以剪切变形为主
且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以 及近似于单质点体系的结构。
振型分解反应谱法：适用于所有建筑结构。沿两
个主轴方向分别计算，也可考虑双向和扭转。
底时部程剪分力析法法:：高特度别不不超规过则4的0ｍ建、筑以、剪甲切类变建形筑为和主表且7.质1所量和 ❖振向简刚的列➢分型化结度高谱取别分，构沿度法多计解可。高范计条算反以度围算，时应用分的结也谱程来布高果可法曲计比层的考：线算较建较虑适计水筑均大双用算平多匀值向于结和遇的。和所果高地结扭有的层震构转建平建下，筑均筑的以结值竖补及构与向充近。地振计似沿震型算于两作分单个用解质主反点轴应体方系
n
j X ji 1
j 1
n
x0 (t ) j x0 (t )X ji j 1
Fi (t ) mi n j X ji [ x0 (t ) j (t )] j 1
[m]{ x} [c]{ x } [k ]{ x} [m]{1}x0
F ji mi j X ji [ x0 (t ) j (t )]max
Xji——j 振型i质点的振型位移。
Gj——i 质点的重力荷载代表值。
建筑重力荷载代表值的取值（每个楼层的集中重量）
➢ 计算地震作用时，建筑重力荷载代表值应取结构和构
配件自重标准值和参与振动的可变荷载组合值之和。
G i G igravity G idead kG ilive
表7.3 可变荷载的组合值系数k
结构抗震设计原理 Design of Earthquake Resistant Structure
第7章 地震作用计算
(Chapter 7)
Calculation of Designed Earthquake Action
第7章 地震作用计算和结构抗震验算
Earthquake Ation & Seismic Calculation Design
q j
2
j j q j
2 j
q
j
j x0
j
Saj g
[ x0 (t ) j (t )]max g
q
j
(t
)
j d
t 0
x0
(
)e
j
j
(t
)
Sin
j
(t
பைடு நூலகம்
)d
Fji j j X jiGi
（i=1,2,…,n; j=1,2,…,m)
q j (t) j j (t)
n
n
xi (t ) q j (t )X ji j j (t )X ji
与各类结构相适用的地震作用计算方法
低于40m 规则结构
一般结构
明显不对称
结
构
高耸、大跨、 甲类、超
长悬臂
高层建筑
底部 剪力法
振型分解 反应谱法
考虑扭转或 双向地震作用
考虑竖向 地震作用
时程分析 法补充
7.2 地震作用计算方法（一）
振型分解反应谱法
Fi (t) mi [x0 (t) xi (t)]
S
S2j
式中Si——j振型水平地震作用的效应，包括内力及变形。