竖向地震作用

竖向地震作用

竖向地震作用：是指结构在竖向地震分量的作用下，产生竖向的地震效应。

1：

竖向地震动对结构的影响并非完全没有研究过，钱培风先生早在工力所工作时就已倡导竖向地震作用研究而著名。唐山地震时有一座烟囱拦腰折断，但有意思的是上面部分旋转90度后落在下面部分之上，并没有掉下来。关于该震害现象是由于水平地震作用还是竖向地震作用引起的，在工力所曾引发了激烈的争论。地震工程研究普遍重视水平地震作用的原因有二：

一、从强震观测的纪录上看，竖向地震动的峰值普遍小于水平地震动峰值，一般为水平地震动峰值的

1/2~2/3，所以水平地震动更重要。

二、结构体系一般具有较强地抗竖向荷载的能力（如柱的轴向刚度很大，结构设计时必须考虑死、活荷载的作用，所以结构有足够的竖向抗力！），而抗水平作用在体系实现上比较困难，这就使得水平地震作用更具威胁性。

但是，实际观测到的竖向地震动峰值也有超过1g的，况且当前的结构体系较之过去有很大不同，主要是大跨、超高的体系已很普遍。这样竖向地震动对结构的影响似乎并不再是无足轻重了，特别是P-Delt效应问题比较突出，需要研究。

在理论上，竖向地震作用下的结构反应分析同水平地震反应分析方法没有区别，如果采用空间模型，输入三维地震地面运动，则可以将结构水平与竖向反应结果一并算出。

2：

之所以“自从唐山地震以来,好像竖向地震力的关注越发受到人们的冷落”是因为唐山地震前，由钱培风先生提出的竖向地震作用也很显著的说法，很多人不理解，在期刊上争论的很激烈。钱培风先生在众多人反对的形势下，一直坚持自己的观点。钱老的论据尽是地震现场人员的口头描述，经过地震的人大多都不在震中区，对地震的感受只有水平运动；唐山地震（震中区）震害的照片让大家明白了确有竖向地震加速度大于g的现象。于是大家有了统一的认识，不再争论，即冷落了。

结论是：震中区竖向地震加速度会很大，随震中距的加大，由于竖向地震波是高频率，衰减很快，所以大部分地区都是只感觉有水平地震作用。

由此规范对高烈度区（震中区）提出计算竖向地震的要求；对接近震中区（八度）的大跨，长悬臂等对竖向地震敏感的结构也提出了计算竖向地震的要求。除此之外的区域，只要求计算水平地震作用。

3：

竖向地震作用目前的研究并不是很多，据已经查到的资料看，一般都是在研究建筑结构简化为单质点以及多质点模型在竖向地震作用下的地震反应。另一方面，竖向地震作用在隔震结构中显得比较突出，因此在隔震结构中对竖向地震作用还是比较重视的。

我国抗震设计规范里中也规定位于高烈度区8度和9度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结构，9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。规范里计算时候取竖向地震作用为水平地震作用的65％。

就已有的地震记录还看，根据统计资料，一般竖向地震作用为水平地震作用的1/2～2/3左右，在高烈度地区，竖向地震可能达到或者超过1g，竖向地震作用与水平地震作用的比值甚至会达到2左右。

为什么竖向地震时程分析的结构计算模型水平构件的跨中至少要设一个有质量的节点呢？

一般有限元采用聚集质量法，即将杆件单元的质量集中到杆端节点上，地震作用是惯性力，如框架梁中无质量，则计算中无法模拟实际的地震竖向作用。竖向地震跟水平地震类似，惯性力是与整个结构的质量相关，至于在其内部的分部应与其单个构件的质量没太大的联系