偶然偏心的考虑

式中 ----第 i 层质心偏移值（m），各楼层质心偏心方向相同；
——摘自《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002》12 页第 3.3.3 条
5.1.1 各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定： 3 质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震
作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法 计入扭转影响。
扭转效应明显与否一般可由考虑耦联的振型分解反应谱法分 析结果判断，例如前三个振型中，二个水平方向的振型参与系数 为同一个量级，即存在明显的扭转效应。对于扭转效应明显或基
本周期小于 3.5s 的结构，剪力系数取 0.2
，保证足够的抗
震安全度。对于存在竖向不规则的结构，突变部位的薄弱层，尚 应按本规范第 3.4.3 条的规定，再乘以 1.15 的系数。
特别不规则的高层建筑结构，必须同时计算偶然偏心和双向地震 作用下的扭转影响。因为，对比计算分析表明，两者的地震作用效应 谁更为不利，会随具体工程不同而不同，同一工程的不同部位或不同 的构件，一般也不会完全相同。安全可靠的办法是取二者的不利结果 来进行结构构件的设计。
11 双向地震的扭转效应 《建筑抗震设计规范 GB50011-2001》第 5.1.1 条规定，质量和 刚度分布明显不对称的结构应计入双向地震作用下的扭转影响。 现在我们考虑某个地震反应参数，该参数在 X 和 Y 地震作用下的
反应分别
,那么在考虑了双向地震扭转效应后，对应于双向地
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目前，SATWE 软件还不具备将边榀框架乘以增大系数来考虑水平 地震作用扭转影响的功能，所以，这种增大系数法在实际工程中应用 起来也很不方便。
同高层建筑一样，多层建筑结构也同样存在由于施工、使用等原 因所产生的偶然偏心引起的地震扭转效应及地震地面运动扭转分量 的影响。所以编者建议，对于多层建筑结构，当结构属于平面扭转不 规则结构，且结构在不考虑偶然偏心影响的条件下，扭转位移比大于 等于 1.2 时，也可考虑单向水平地震作用下偶然偏心的影响。
振型，但满足 >
或>
时；对于较高的高层建筑，当满
足>
或>
时，均属于扭转刚度较小的结构，应考虑地
震作用的扭转效应。但如果考虑扭转影响的地震作用效应（例如，将 地震作用效应乘以增大系数 1.3）小于考虑偶然偏心引起的地震作用 效应时，应采用后者，应保证抗震设计的安全，但二者不应叠加计算
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（1）《高层建筑规程》第 3.3.3 条明确规定，高层建筑结构无论 平面是否规则在计算单向水平地震作用时均应考虑偶然偏心的影响。 每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值（质量偶然偏心）可取 0.05Li（Li 为第 i 层垂直于地震作用方向的建筑物总长度）。实际计 算时，将每层质心沿主轴的同一方向（正向或负向）偏移 0.05Li。
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偶然偏心和双向地震作用的正确选用
江苏省第二建筑设计研究院有限责任公司毛浩军整理
考虑偶然偏心：[是]或[否] 偶然偏心的含义指的是：有偶然因素引起的结构质量分布的变化，会 导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的反应也 将发生变化。考虑偶然偏心，也就是考虑由偶然偏心引起的可能最不 利的地震作用。详见《SATWE 用户手册》125 页 10 条。
（通常取二者的最不利计算结果来进行构件设计）。 由于 SATWE 软件在进行结构地震作用计算时，会自动按扭转耦联
计算，所以，当采用 SATWE 软件进行结构计算时，对于平面规则的建 筑结构，根据《抗震规范》第 5.2.3 条的规定，实际上可以不必将地 震作用效应乘以增大系数来考虑扭转影响。
显然，关于水平地震作用的扭转影响，《抗震规范》仅对规则结 构如何考虑，做出了明确规定；对实际工程中大量存在的不规则结构， 如何考虑水平地震作用的扭转影响，并没有做出明确的规定。
高层建筑结构采用底部剪力法计算结构的地震作用时，也应考虑 质量偶然偏心的影响。
高层建筑结构在计算单向水平地震作用时，考虑偶然偏心的影 响，有助于提高结构的抗震能力。
（2） 对于《抗震规范》中的建筑结构，《抗震规范》没有明确 规定在计算单向水平地震作用时，应考虑偶然偏心的影响。但《抗震 规范》在第 5.2.3 条就规则结构如何估计在水平地震作用下的扭转影 响，作出了如下规定：
比大于 1.5 时，一般判定为严重不规则的结构。 3）A 级高度的高层建筑结构，考虑水平地震作用偶然偏心影响
时，扭转位移比大于 1.4 不大于 1.5，B 级高度的高层建筑结构、混 合结构的高层建筑结构和《高层建筑规程》第 10 章所指的复杂高层 建筑结构，考虑水平地震作用偶然偏心影响时，扭转位移比大于 1.3 不大于 1.4 时，可判定这些高层建筑结构为特别不规则的结构。
因为，即便是平面规则的（包括对称）的建筑结构，国外的多数 抗震设计规范同我国的《高层建筑规程》一样，也考虑由于施工、使
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用及地震地面运动的扭转分量等因素引起的偶然偏心影响，即对于平 面规则的结构也规定了偶然偏心；对于平面布置不规则的结构，除其 自身已有的偏心外，还要加上偶然偏心。
0.024
的结构
（0.018） （0.032）
0.040
注：1 基本周期介于 3.5s 和 5s 之间的结构，可插入取值；
2 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。
条文说明
5.2.5 由于地震影响系数在长周期短下降较快，对于基本周期
大于 3.5s 的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可
本条规定不考虑阻尼比的不同，是最低要求，各类结构，包 括隔震和消能减震结构均需一律遵守。
——摘自《建筑抗震设计规范 GB 50011-2001（2008 年版）》第 33、238 页 第 5.2.5 条
18.抗震设计时，建筑结构的地震作用计算，在什么情况下应考 虑偶然偏心的影响？在什么情况下应计算双向地震作用下的扭转影 响？
（3） 建筑结构的平面扭转不规则，其不规则程度如何判定，《抗 震规范》和《高层建筑规程》都没有明确的规定。根据《抗震规范》 的主要编制人员在《建筑结构抗震设计规范疑问解答》一书中的建议， 以及《高层建筑规程》主要编制人员的讨论意见，可以认为：
1） 不考虑水平地震作用偶然偏心影响的多层建筑结构，以及考 虑水平地震作用偶然偏心影响高层建筑结构，当扭转位移比大于 1.2
从理论上，各个楼层的质心都可以在各自不同的方向出现偶然偏 心，从最不利的角度出发，我们在程序中只考虑下列四种偏心方式：
A)、X 向地震，所有楼层的质心沿 Y 轴正向偏移 5％，该工况记 作 EXP；
B)、X 向地震，所有楼层的质心沿 Y 轴负向偏移 5％，该工况记 作 EXM；
C)、Y 向地震，所有楼层的质心沿 X 轴正向偏移 5％，该工况记 作 EYP；
10 偶然质量偏心 《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002》3.3.3 条规定，计
算地震作用时，应考虑偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用 方向垂直的建筑物边长的 5％。
偶然偏心的含义指的是：由偶然因素引起的结构质量分布的变 化，会导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的 反应也将发生变化。考虑偶然偏心，也就是考虑由偶然偏心引起的可 能最不利的地震作用。
规则的不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边 榀，其地震作用应乘以增大系数。一般情况下，短边可按 1.15 采用， 长边可按 1.05 采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于 1.3 采用。
所谓结构的“扭转刚度较小”，一般是指核心筒-外稀柱框架结构
或类似的结构，当第一振型为以扭转为主的振型 时，或 不为第一
地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层， 尚应乘以 1.15 的增大系数；
----第 j 层的重力荷载代表值。
表 5.2.5
楼层最小地震剪力系数值
类别
7度
8度
9度
扭转效应明显或基 本周期小于 3.5s 的
结构
0.016 （0.024）
0.032 （0.048）
0.064
基本周期大于 5.0s 0.012
考虑了偶然偏心地震后，就在原有的未偏心 X,Y 地震 EX,EY 的基 础上，新增加了四个地震工况 EXP,EXM,EYP 和 EYM,在合力组合时， 任一个有 EX 参与的组合，将 EX 分别代以 EXP 和 EXM，将增加成三个 组合；任一个有 EY 参与的组合，将 EY 分别代以 EXP 和 EXM，将增加 成三个组合。简言之，地震组合数将增加到原来的三倍。
根据《高规》12 页第 3.3.3 条“计算单向地震作用时应考虑偶然 偏心的影响”，故单向地震力计算时选[是]，双向地震力计算时选[否]， 多层规则结构可不考虑。
考虑偶然偏心计算时，对结构的荷载（总重、风荷载）、周期、 竖向位移、风荷载作用下的位移及结构的剪重比没有影响；而对结构 的地震力和地震下的位移（最大位移、层间位移、位移角等）有较大 区别，平均增大 18.47％；对结构构件（梁、柱）的配筋平均增大 2 ％～3％。
震工况 和 的地震反应 ， 将如下计算：
,
在构件设计阶段，做内力组合时，EX 和 EY 对应的反应 ， 将
被 ， 代替。
——摘自《SATWE 用户手册及技术条件》中国建筑科学研究院 PKPM CAD 工程部 2002 年版
3.3.3 计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿 垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用：
考虑双向地震作用：[是]或[否] 根据《抗规》第 26 页第 5.1.1 条 3 款（强条）：“质量和刚度分布 明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响”。一般情况 下，均可在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，此时可 不考虑上一条的[偶然偏心]用户可根据实际工程情况选择是否需要 考虑。 实际，对于多层结构而言，如果比较规则，那么可通过《抗规》