什麼是地震作用效應?

General 更新 2024-11-19

豎向地震作用效應係數與水平地震作用效應係數有哪些關係

地震係數（seismic coefficient）是地震時地面最大加速度與重力加速度的比值，以K表示，是確定地震烈度的一個定量指標。可以用於抗震強度驗算、抗震試驗和工程設計等。當地震時，假設建築物為剛性體，並承受一個均勻不變化水平加速度，此時的地震力在物理意義上是建築物自身的慣性力。《建築抗震設計規範》第5.1.4條採用加速度反應譜計算地震作用。取加速度反應絕對最大值計算慣性力作為等效地震荷載F，F=αG，α為地震影響係數，G為質點的重力荷載代表值。規範中用曲線形式給出了α的確定方法，α曲線又稱為地震反應譜曲線。單質點彈性體系在地震時的最大反應加速度與重力加速度的比值。 α為地震影響係數，是多次地震作用下不同週期T，相同阻尼比ζ的理想簡化的線性單質點體系的結構加速度反應與重力加速度之比，是多次地震反應的包絡線，是所謂標準反應譜或平均反應譜。它是兩項的乘積即地震係數k（地震動峰值加速度與重力加速度之比）和結構物加速度的放大倍數β（結構最大反應加速度與地震動最大加速度之比）。α：地震影響係數，α（T）=S a（T）/g=K ×β（T）， S a（T）為加速度設計反應譜，K為地震係數K=a/g，β（T）為放大係數譜。

效應組合時地震效應與哪些效應組合

地震作用效應和其他荷載效應組合

根據抗震設計規範，進行結構抗震設計時，結構構件的地震作用效應和其他荷載效應組合的設計值，應按照下式進行：

這個公式涉及許多參數，看起來比較抽象，尤其是工程計算軟件的普及，已經讓工程師忘記在工程設計中應該如何選擇其中合理的參數數值，以及選擇的依據。今天我們就來剖析一下這個公式的意義。

（1）S為荷載效應的組合值。

首先，理解什麼是荷載效應。我們在計算中，通常要驗算結構的內力和變形，內力和變形就是所謂的荷載效應。

（2）為重力荷載分項係數，根據抗震條文規定，此分項係數一般情況下采用1.2，當重力荷載效應對構件承載力有利時，可採用1.0。

首先，我們要明確什麼是荷載的分項係數。荷載的分項係數，是反映荷載的不確定性並與結構可靠度概念相關聯的一個係數。我們知道，荷載的標準值，是指在結構的設計基準期內，滿足一定概率的情況下，在正常情況下可能出現的最大荷載值。考慮到實際工程中，實際荷載還是有可能超過統計的標準值情況，所以需要對標準值乘以一個分項係數，荷載的標準值與分項係數的乘積，即為荷載的設計值。荷載的不確定性越大，分項係數的取值越大，因此活荷載的分項係數要大於重力荷載的分項係數。

第二，荷載總是會對結構產生內力，因此荷載給人的直覺應該總是不利的，為何規範中還規定“當重力荷載效應對構件承載力有利時，重力荷載分項係數可採用1.0”？下面舉個例子就理解了。

框架結構在水平荷載作用下的彎矩圖，如下圖所示。

框架結構在豎向重力荷載作用下，樑的彎矩圖如下圖所示。

如果我們現在需要組合的荷載效應是樑端彎矩，注意到樑左端，重力荷載作用下的樑左端彎矩為負彎矩，與水平荷載作用下的樑左端彎矩符號正好相反，組合的效果會導致樑左端彎矩降低，因此，對於這樣的受力情況，重力荷載效應對構件承載力有利。

（3）γ_EH，γ_EV,分別為水平、豎向地震作用分項係數。按下表取值。

此處水平地震作用的分項係數，根據《建築結構可靠度設計統一標準》中的方法，將眾值烈度下的地震作用視為可變作用而不是偶然作用，確定取值為1.3，豎向地震作用的分項係數參考水平地震作用設為1.3.當豎向與水平同時考慮時，根據加速度峰值記錄和反應譜的分析，二者的組合比為1：0.4,故γ_EH=1.3，γ_EV=0.4*1.3≈0.5.

（4）γ_w:風荷載分項係數，採用1.4。

（5）G_E:重力荷載代表值,注意應該是恆載和活載的組合值；（微信平臺內請回復“重力荷載代表值”，查看詳細內容）

（6）E_EH和E_EV：分別水平、豎向地震作用的標準值。

（7）w_k：風荷載標準值；

（8）ψ_w：風荷載組合係數，一般結構可取0，高層建築和高聳結構可採用0.2。

首先，需要理解組合係數的含義。荷載組合係數所考慮的因素是，對於兩種以上的可變荷載進行效應組合時，考慮到幾種可變荷載同時達到最大值的可能性極低，因此乘以一個組合係數，對效應進行折減。歷次地震表明，大地震發生時，似乎都是風平浪靜，因此考慮地震作用後，通常不再考慮風荷載效應，但是對於高層建築，由於風荷載還是一個主要的控制荷載，因此地震作用效應的基礎上仍要加上20%的風荷載效應。

（9）C_G，C_Eh, C_EV,Cw, 這些分別為重力荷載、水平地震作用、豎向地震作用和風荷載的作用效應係數。此處只需理解作用效應係數的含義即可，作用效應係數可以理解為一個傳遞函數，我們知道了荷載，需要對結構內力或變形進行驗算，通過荷載效應係數，可以通過荷載得出所需要驗算的內力或是變形。...

在什麼情況下需要考慮豎向地震作用效應

8度及9度抗震設防時，水平長懸臂構件、大跨度結構以及結構上部樓層外挑部分要考慮豎向地震作用。8度和9度設防時豎向地震作用的標準值，可分別取該結構或構件承受的重力荷載代表值的10％和20％進行計算。

地震作用的介紹

地震作用（earthquake action），建築學術語，指由地運動引起的結構動態作用，分水平地震作用和豎向地震作用。設計時根據其超越概率，可視為可變作用或偶然作用。