手算如何考慮地震力的作用

⑴ 怎樣確定其地震作用效應

1、結構振型數據（自振周期）
對於比較正常的工程設計，其不考慮折減的計算自振周期大概在下列范圍內：
框架結構：T1=(0.08~0.1)n
框架—剪力牆結構和框架—筒體結構：T1=(0.06~0.08)n
剪力牆結構和筒中結構：T1=(0.04~0.05)n
式中，n為建築物層數。
第二及第三振型的周期近似為：如果計算結果偏離上述數值太遠，應考慮工程中截面是否太大、太小，剪力牆數量是否合理，應適當予以調整。反之，如果截面尺寸、結構布置都正常，無特殊情況而偏離太遠，則應檢查輸入數據是否有錯誤。
以上的判斷是根據平移振動振型分解方法來提出的。考慮扭轉耦連振動時，情況復雜得多。首先應挑出與平移振動對應的振型來進行上述比較。至於扭轉周期的合理數值，由於經驗不多，尚難提出合理的周期數值。

結構的計算振型個數，振型個數一般可以取各個計算方向上振型參與質量達到90%所需的振型數。

最後控制結構的扭轉剛度，即周期比（主要為控制結構扭轉效應，減小扭轉對結構產生的不利影響）。

2、振型曲線和空間振型
在正常的計算下，對於剛度和質量比較均勻的結構，簡化成單線的振型曲線應是比較連續光滑的曲線，不應有大進大出，大的凹凸曲折。第一振型無零點；第二振型在（0.7-0.8）H處有一個零點；第三振型分別在（0.4-0.5）H及（0.8-0.9）H處有兩個零點。

除了查看簡化的振型曲線外，對於復雜的結構尚應查看空間振型圖，以清晰的了解空間振型的形式，比如了解出現扭轉和平動耦合的具體情況，比如局部振型的情形，比如可能出現的模型錯誤之處等。

3、地震力
根據目前許多工程的計算結果，截面尺寸、結構布置都比較正常的結構，其底部剪力大約在下述范圍內：
8度，II類場地土：Fek=(0.03~0.06)G
7度，II類場地土；Fek=(0.015~0.03)G
式中， 為底部地震剪力標准值；G為結構總重量。
層數多、剛度小時，偏於較小值；層數少、剛度大時，偏於較大值，當其它烈度和場地類型時，相應調整此數值。當計算的底部剪力小於上述數值（HiStruct注，要保證滿足規范最小剪重比限值）時，宜適當加大截面、提高剛度，適當增大地震力以保證安全；反之，地震力過大，宜適當降低剛度以求得合適的經濟技術指標。

4、水平位移特徵
水平位移滿足《高層規程》的要求，是合理設計的必要條件之一，但不是充分條件。即是說：合理的設計，水平位移應滿足限值；但是水平位移限值滿足，還不一定是合理的結構，還要考慮周期，地震力大小等綜合條件。
因為，抗震設計時，地震力大小與剛度直接相關，當剛度小，結構並不合理時，由於地震力也小，所以位移也有可能在限值范圍內，此時並不能認為結構合理，因為它的周期長、地震力太小，並不安全。《高層規程》位移限值放鬆較多，較容易滿足，所以還應綜合其它因素（HiStruct注，較高的高層(比如>150m)一般風位移起很大作用，風作用下結構的特徵與地震力有很大不同，對結構設計上的要求也不一樣）。結構的剛度尚應滿足穩定性要求，即剛重比控制。
剪力牆結構的位移曲線具有懸臂彎曲梁的特徵，位移越往上增大越快，成外彎形曲線。框架結構具有剪切梁的特點，越向上增長越慢，成內收形曲線。框架—剪力牆結構和框架—筒體結構處於兩者之間，為反S形曲線，接近於一直線。在剛度較均勻情況下，位移曲線應連續光滑，無突然凹凸變化和折點。

5、內外力平衡
為防止計算過程中的偶然因素，必要時可檢查底層的平衡條件： 為底層柱、牆在單組重力荷載下軸力，其和應等於總重量G。校核時，不應考慮分層載入。 為風荷載作用下的底層牆柱剪力，求和時應注意局部坐標與整體坐標的方向不同， 為全部風力值。注意不要考慮剪力調整和施工過程影響。對地震作用不能校核平衡條件，因為各振型採用SRSS法或CQC法進行內力組合後，不再等於總地震作用力。

6、對稱性
對稱結構在對稱外力作用下，對稱點的內力與位移必須對稱。如有反常現象應檢查輸入數據是否正確。

7、漸變性
豎向剛度、質量變化較均勻的結構，在較均勻變化的外力作用下，其內力、位移等計算結果自上而下也均勻變化，不應有大正大負、大出大進等突變。（HiStruct注，設計規范一般限制剛度，質量和承載力的突變，但是仍然要保證變形的基本均勻性）

8、合理性
設計較正常的結構，一般而言不應有太多的超限截面，基本上應符合以下規律：
1)柱、牆的軸力設計值絕大部分為壓力（HiStruct注，當頂部豎向力小，水平力大的情況除外，但是此時要滿足規范「注」的要求）；
2)柱、牆大部為構造配筋（HiStruct注，一般底部小偏壓控制，上部轉為大偏壓控制）；

3)梁基本上無超筋（HiStruct注，強柱弱梁在實際中難實現，需要在設計階段有更多考慮，在適當考慮樓板時，滿足饒度和裂縫的使用要求）；
4)除個別牆段外，剪力牆符合截面抗剪要求。
5)梁截面抗剪不滿足要求、抗扭超限截面不多。

⑵ 抗震設計中如何考慮結構的地震作用依據的原則是什麼

地震時地面會發生水平運動和豎向運動，從而引起結構的水平振動和豎向振動，當結構體型復雜、質心和剛心不重合時，還會引起結構扭轉振動。一般情況下，水平地震作用對結構起控製作用，對於明顯不均勻，不對稱的結構應考慮水平地震作用引起的扭轉影響；高烈度區的高聳及高層結構、大跨及長懸臂結構應考慮豎向地震作用。
在抗震設計中，各類建築結構的地震作用，應按下列原則考慮：
（1）通常認為地面運動水平分量較大，而結構抗側能力有限，一般情況下，水平地震作用對結構起控製作用，可在建築結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用並進行抗震驗算，各方向的水平地震作用全部由該方向抗側力構件承擔。
（2）有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大於15°時，應考慮與各抗側力構件平行的方向上的水平地震作用。
（3）對於質量和剛度在同一平面內或者沿高度方向明顯不均勻、不對稱的結構，應考慮水平地震作用引起的扭轉影響，或採用調整地震作用效應的方法計入扭轉影響。
（4）8度和9度區的大跨度結構、長懸臂結構、高聳結構及9度區的高層結構，應考慮豎向地震作用。

⑶ 能不能不考慮地震作用

1，
規范規定：2010抗震規范
5.1.1條3款：質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向水平地震作用下的
扭轉影響。
2，
（1）從平面形狀上判別：平面為l
形，t形等屬於平面不規則的結構為明顯不對稱的結構，位移比無論為何值，均應考慮雙向地震作用。
（2）位移比大於1.3的結構屬平面不規則中的扭轉不規則，無論平面形狀對稱與否，均應考慮雙向地震作用。
（3）從豎向形狀上判別：大地盤結構為明顯的質量及剛度豎向不對稱應考慮雙向地震作用。
（4）豎向質量和剛度明顯不對稱的結構，如上下剛度差別較大，或上下的質量差別較大的結構應考慮雙向地震作用。
3，
。規范考慮手算較繁，給出了不計算的范圍及允許的計算方法，現在計算機計算，很方便，選上就可以了，根本不增加工作量，結算結果差別很小，符合工程要求。若抗側力構件正交的結構完全對稱，雙向地震作用計算與單向地震作用計算完全相同。考慮和不考慮，程序計算結果相同，考慮和不考慮一樣。
注意位移計算不考慮雙向地震作用。對策（2）按規范判別考慮和不考慮。很繁。
4，建議規范組考慮地震的雙向性客觀存在，將規范簡化改成『結構應考慮雙向地震作用的扭轉影響』。

⑷ 地震力到底是怎麼算出來的

地震荷載：（di
zhen
he
zai）earthquake
load（seismic
force）
又稱地震力。結構物由於地震而受到的慣性力，土壓力和水壓力的總稱。由於水平振動對建築物的影響最大，因而一般只考慮水平振動。
地震力計算公式：地震力=自重×地震系數。

⑸ 地震力的計算過程

（一）地震力與地震層間位移比的理解與應用

⑴規范要求：《抗震規范》第3.4.2和3.4.3條及《高規》第4.4.2條均規定：其樓層側向剛度不宜小於上部相鄰樓層側向剛度的70％或其上相鄰三層側向剛度平均值的80％。

⑵計算公式：Ki=Vi/Δui

⑶應用范圍：

①可用於執行《抗震規范》第3.4.2和3.4.3條及《高規》第4.4.2條規定的工程剛度比計算。

②可用於判斷地下室頂板能否作為上部結構的嵌固端。

（二）剪切剛度的理解與應用

⑴規范要求：

①《高規》第E.0.1條規定：底部大空間為一層時，可近似採用轉換層上、下層結構等效剪切剛度比γ表示轉換層上、下層結構剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設計時γ不應大於3，抗震設計時γ不應大於2.計算公式見《高規》151頁。

②《抗震規范》第6.1.14條規定：當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室結構的側向剛度與上部結構的側向剛度之比不宜小於2.其側向剛度的計算方法按照條文說明可以採用剪切剛度。計算公式見《抗震規范》253頁。

⑵SATWE軟體所提供的計算方法為《抗震規范》提供的方法。

⑶應用范圍：可用於執行《高規》第E.0.1條和《抗震規范》第6.1.14條規定的工程的剛度比的計算。

（三）剪彎剛度的理解與應用

⑴規范要求：

①《高規》第E.0.2條規定：底部大空間大於一層時，其轉換層上部與下部結構等效側向剛度比γe可採用圖E所示的計算模型按公式（E.0.2）計算。γe宜接近1，非抗震設計時γe不應大於2，抗震設計時γe不應大於1.3.計算公式見《高規》151頁。

②《高規》第E.0.2條還規定：當轉換層設置在3層及3層以上時，其樓層側向剛度比不應小於相鄰上部樓層的60％。

⑵SATWE軟體所採用的計算方法：高位側移剛度的簡化計算

⑶應用范圍：可用於執行《高規》第E.0.2條規定的工程的剛度比的計算。

（四）《上海規程》對剛度比的規定

《上海規程》中關於剛度比的適用范圍與國家規范的主要不同之處在於：

⑴《上海規程》第6.1.19條規定：地下室作為上部結構的嵌固端時，地下室的樓層側向剛度不宜小於上部樓層剛度的1.5倍。

⑵《上海規程》已將三種剛度比統一為採用剪切剛度比計算。

（五）工程算例：

⑴工程概況：某工程為框支剪力牆結構，共27層（包括二層地下室），第六層為框支轉換層。結構三維軸測圖、第六層及第七層平面圖如圖1所示（圖略）。該工程的地震設防烈度為8度，設計基本加速度為0.3g.

⑵1～13層X向剛度比的計算結果：

由於列表困難，下面每行數字的意義如下：以「／」分開三種剛度的計算方法，第一段為地震剪力與地震層間位移比的演算法，第二段為剪切剛度，第三段為剪彎剛度。具體數據依次為：層號，RJX，Ratx1，薄弱層／RJX，Ratx1，薄弱層／RJX，Ratx1，薄弱層。

其中RJX是結構總體坐標系中塔的側移剛度（應乘以10的7次方）；Ratx1為本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70％的比值或上三層平均剛度80％的比值中的較小者。具體數據如下：

1，7.8225，2.3367，否／13.204，1.6408，否／11.694，1.9251，否

2，4.7283，3.9602，否／11.444，1.5127，否／8.6776，1.6336，否

3，1.7251，1.6527，否／9.0995，1.2496，否／6.0967，1.2598，否

4，1.3407，1.2595，否／9.6348，1.0726，否／6.9007，1.1557，否

5，1.2304，1.2556，否／9.6348，0.9018，是／6.9221，0.9716，是

6，1.3433，1.3534，否／8.0373，0.6439，是／4.3251，0.4951，是

7，1.4179，2.2177，否／16.014，1.3146，否／11.145，1.3066，否

8，0.9138，1.9275，否／16.014，1.3542，否／11.247.1.3559，否

9，0.6770，1.7992，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

10，0.5375，1.7193，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

11，0.4466，1.6676，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

注1：SATWE軟體在進行「地震剪力與地震層間位移比」的計算時「地下室信息」中的「回填土對地下室約束相對剛度比」里的值填「0」；

注2：在SATWE軟體中沒有單獨定義薄弱層層數及相應的層號；

注3：本算例主要用於說明三種剛度比在SATWE軟體中的實現過程，對結構方案的合理性不做討論。

⑶計算結果分析

①按不同方法計算剛度比，其薄弱層的判斷結果不同。

②設計人員在SATWE軟體的「調整信息」中應指定轉換層第六層薄弱層層號。指定薄弱層層號並不影響程序對其它薄弱層的自動判斷。

③當轉換層設置在3層及3層以上時，《高規》還規定其樓層側向剛度比不應小於相鄰上部樓層的60％。這一項SATWE軟體並沒有直接輸出結果，需要設計人員根據程序輸出的每層剛度單獨計算。例如本工程計算結果如下：

1.3433×107／（1.4179×107）＝94.74％>60％

滿足規范要求。

④地下室頂板能否作為上部結構的嵌固端的判斷：

a）採用地震剪力與地震層間位移比

＝4.7283×107／（1.7251×107）＝2.74＞2

地下室頂板能夠作為上部結構的嵌固端

b）採用剪切剛度比

＝11.444×107／（9.0995×107）＝1.25＜2

地下室頂板不能夠作為上部結構的嵌固端

⑤SATWE軟體計算剪彎剛度時，H1的取值范圍包括地下室的高度，H2則取等於小於H1的高度。這對於希望H1的值取自0.00以上的設計人員來說，或者將地下室去掉，重新計算剪彎剛度，或者根據程序輸出的剪彎剛度，人工計算剛度比。以本工程為例，H1從0.00算起，採用剛度串模型，計算結果如下：

轉換層所在層號為6層（含地下室），轉換層下部起止層號為3～6，H1=21.9m，轉換層上部起止層號為7～13，H2=21.0m.

K1=[1/（1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251）]×107=1.4607×107

K2=[1/（1/11.145+1/11.247+1/10.369）×107=1.5132×107

Δ1=1/K1 ； Δ2=1/K2

則剪彎剛度比γe=（Δ1×H2）/（Δ2×H1）=0.9933

（六）關於三種剛度比性質的探討

⑴地震剪力與地震層間位移比：是一種與外力有關的計算方法。規范中規定的Δui不僅包括了地震力產生的位移，還包括了用於該樓層的傾覆力矩Mi產生的位移和由於下一層的樓層轉動而引起的本層剛體轉動位移。

⑵剪切剛度：其計算方法主要是剪切面積與相應層高的比，其大小跟結構豎向構件的剪切面積和層高密切相關。但剪切剛度沒有考慮帶支撐的結構體系和剪力牆洞口高度變化時所產生的影響。

⑶剪彎剛度：實際上就是單位力作用下的層間位移角，其剛度比也就是層間位移角之比。它能同時考慮剪切變形和彎曲變形的影響，但沒有考慮上下層對本層的約束。

三種剛度的性質完全不同，它們之間並沒有什麼必然的聯系，也正因為如此，規范賦予了它們不同的適用范圍。

⑹ 抗震計算中最大地震力作用方向如何確定

最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結構地震反映的大小也各不相同，那麼必然存在某各角度使得結構地震反應值最大的最不利地震作用方向。設計軟體可以自動計算出最大地震力作用方向並在計算書中輸出，設計人員如發祥該角度絕對值大於15 度，應將該數值回填到軟體的「水平力與整體坐標夾角」選項里並重新計算，以體現最不利地震作用方向的影響。

⑺ 如何考慮雙向地震作用

現實中，地震作用基本屬於隨機，地震力可能來自於任何方向。
在建築設計時，我們將水平地震力正交分解為兩個方向，即坐標軸的x和y向。
當建築物比較簡單，也就是平面布置對稱的時候，在x或y向地震作用下基本不存在扭轉。這種情況下，可以分別計算x和y向地震力的作用，再進行包絡設計。這稱為單向地震作用。
而在建築物復雜一些，用規范的原文來說就是「質量和剛度分布都明顯不對稱的結構」（《gb50011-2010）第5.1.1強制性條文），那麼除了x和y向地震力分別作用，還應該考慮雙向地震力同時作用下建築物的反應。這就是雙向地震作用。
在抗震設防烈度較高的地區，考慮雙向地震力比單向地震力，許多構件的應力會增大很多。反映到施工圖上就是構件的截面和配筋增大，再反映到造價上自然也就水漲船高。
所以是否考慮雙向地震作用，關鍵在於規范所謂的「質量和剛度分布都明顯不對稱」到底怎麼理解。而事實上規范並未對此概念有明確和量化的定義，因此工程實踐中並沒有唯一的標准。
目前最常見的做法，是位移比1.3以上考慮雙向地震力，也有嚴格一些控制在1.2的。
朱丙寅對此問題也有掏漿糊風格的解釋：如果認為建築物比較重要，考慮應該嚴格一些，不怎麼要緊的時候可以放鬆一些，你作為設計師自己看著辦吧。
我認為，」質量和剛度分布都明顯不對稱「按照最嚴格的理解，是具有兩個對稱軸的平面，這樣一來可以說絕大多數建築都需要算雙向地震力。
所以我覺得，作為一個工程師應該多從安全性考慮。那麼只要甲方沒有專門提出要求，都按照雙向地震力考慮；而如果甲方提出一定不能考慮雙向地震力，那麼拿這個規范條文來談判，盡量讓甲方認可較嚴格的要求。

⑻ 在進行結構構件承載力驗算時，考慮地震作用和不考慮地震作用有何不同

一般多層建築考慮地震的影響作用不大，在一般抗震設防烈度地區，不就是把地震作為X Y向左右加到結構上嗎。

⑼ 計算框架結構水平地震作用的手算方法一般有哪兩種

底部剪力法，振型分解反應譜法

⑽ 框架結構地下室外牆配筋該如何考慮上部地震力與土側壓力的作用不知satwe是怎麼計算的

框架結構體系可以不考慮地下室外牆對於整體計算時的作用。如果按照抗震牆去考慮，結構體系就是框架剪力牆結構了。
一般建立整體計算模型時可以輸入或者不輸入地下室外牆，在點取結構形式的時候選擇框架，不考慮外牆在整體計算時的貢獻。
地下室外牆配筋單獨計算：現在比較常見的是按照懸臂梁（單層地下室）或者多跨連續梁（多層地下室）來考慮地下室外牆的配筋。荷載考慮：覆土壓力、側向土水平推力、地下水的水平推力（地下水位較高時）。