偶然偏心和双向地震作用汇总.docx

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偶然偏心和双向地震作用汇总

偶然偏心和双向地震作用的正确选用

考虑偶然偏心：

[是]或[否]

偶然偏心的含义指的是：

有偶然因素引发的结构质量散布的转变，会致使结构固有振动特性的转变，因此结构在相同地震作用下的反映也将发生转变。

考虑偶然偏心，也确实是考虑由偶然偏心引发的可能最不利的地震作用。

详见《SATWE用户手册》125页10条。

依照《高规》12页第条“计算单向地震作历时应考虑偶然偏心的阻碍”，故单向地震力计算时选[是]，双向地震力计算时选[否]，多层规那么结构可不考虑。

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阻碍；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％；对结构构件（梁、柱）的配筋平均增大2％～3％。

考虑双向地震作用：

[是]或[否]

依照《抗规》第26页第条3款（强条）：

“质量和刚度散布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转阻碍”。

一样情形下，都可在建筑结构的两个主轴方向别离计算水平地震作用，现在可不考虑上一条的[偶然偏心]用户可依如实际工程情形选择是不是需要考虑。

实际，关于多层结构而言，若是比较规那么，那么可通过《抗规》第条（剪重比的要求）来考虑结构的扭转和偶然偏心；关于高层而言，若是结构比较规那么，那么应选用“考虑偶然偏心”项，而不必再选“考虑双向地震作用”。

关于不规那么结构，不论多层仍是高层均应选用“考虑双向地震作用”。

——摘自《框架结构（结构专业）施工图设计实例》梁峰张叙主编2007年版

10偶然质量偏心

《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》条规定，计算地震作历时，应考虑偶然偏心的阻碍，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：

由偶然因素引发的结构质量散布的转变，会致使结构固有振动特性的转变，因此结构在相同地震作用下的反映也将发生转变。

考虑偶然偏心，也确实是考虑由偶然偏心引发的可能最不利的地震作用。

从理论上，各个楼层的质心都能够在各自不同的方向显现偶然偏心，从最不利的角度动身，咱们在程序中只考虑以下四种偏心方式：

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；

D）、Y向地震，所有楼层的质心沿X轴负向偏移5％，该工况记作EYM；

要实现偶然偏心，首要任务是确信各个偏心方式下的结构振动特性。

最准确的方法是固然是针对不同的偏心方式从头计算结构固有振动特性，求解广义特点值问题，可是如此做效率较低。

关于完全采纳刚性楼板假定的结构倒没有问题，关于存在“独立弹性节点”的结构那么要花费较多的时刻。

考虑到这一点，咱们采纳一种稍为简单的方式来确信振动特性：

将未偏心的初始结构的各振型的地震力作用点，依照指定方式偏移5％后，从头作用于结构上，现在结构产生的位移，确实是一个近似的偏心振型。

明白了解偏心振型，偏心地震作用的计算就能够够进行了。

那个方法有必然的近似性，但提高了效率。

通过试算，咱们以为其结果仍是比较合理的，能够在工程计算中采纳。

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别离代以EXP和EXM，将增加成三个组合；任一个有EY参与的组合，将EY别离代以EXP和EXM，将增加成三个组合。

简言之，地震组合数将增加到原先的三倍。

11双向地震的扭转效应

《建筑抗震设计标准GB50011-2001》第条规定，质量和刚度散布明显不对称的结构应计入双向地震作用下的扭转阻碍。

此刻咱们考虑某个地震反映参数，该参数在X和Y地震作用下的反映别离

那么在考虑了双向地震扭转效应后，对应于双向地震工况

和

的地震反映

，

将如下计算：

在构件设计时期，做内力组合时，EX和EY对应的反映

，

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PKPMCAD工程部2002年版

计算单向地震作历时应考虑偶然偏心的阻碍。

每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采纳：

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页第条

各类建筑结构的地震作用，应符合以下规定：

3质量和刚度散布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转阻碍；其他情形，应许诺采纳调整地震作用效应的方式计入扭转阻碍。

——摘自《建筑抗震设计标准GB50011-2001（2020年版）》第26页第条3款

抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：

式中

----第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；

----剪力系数，不该小于表规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规那么结构的薄弱层，尚应乘以的增大系数；

----第j层的重力荷载代表值。

表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的结构

（）

（）

基本周期大于的结构

（）

（）

注：

1大体周期介于和5s之间的结构，可插入取值；

2括号内数值别离用于设计大体地震加速度为和的地域。

条文说明

由于地震阻碍系数在长周期短下降较快，关于大体周期大于的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能过小。

而关于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大阻碍，可是标准所采纳的振型分解反映谱法尚无法对此作出估量。

处于结构平安的考虑，增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，结构水平地震作用效应应依照此进行相应调整。

扭转效应明显与否一样可由考虑耦联的振型分解反映谱法分析结果判定，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。

关于扭转效应明显或大体周期小于的结构，剪力系数取

，保证足够的抗震平安度。

关于存在竖向不规那么的结构，突变部位的薄弱层，尚应按本标准第条的规定，再乘以的系数。

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概遵守。

——摘自《建筑抗震设计标准GB50011-2001（2020年版）》第33、238页第条

18.抗震设计时，建筑结构的地震作用计算，在什么情形下应考虑偶然偏心的阻碍？

在什么情形下应计算双向地震作用下的扭转阻碍？

（1）《高层建筑规程》第条明确规定，高层建筑结构不管平面是不是规那么在计算单向水平地震作历时均应考虑偶然偏心的阻碍。

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（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。

因为，即即是平面规那么的（包括对称）的建筑结构，国外的多数抗震设计标准同我国的《高层建筑规程》一样，也考虑由于施工、利用及地震地面运动的扭转分量等因素引发的偶然偏心阻碍，即关于平面规那么的结构也规定了偶然偏心；关于平面布置不规那么的结构，除其自身已有的偏心外，还要加上偶然偏心。

高层建筑结构采纳底部剪力法计算结构的地震作历时，也应考虑质量偶然偏心的阻碍。

高层建筑结构在计算单向水平地震作历时，考虑偶然偏心的阻碍，有助于提高结构的抗震能力。

（2）关于《抗震标准》中的建筑结构，《抗震标准》没有明确规定在计算单向水平地震作历时，应考虑偶然偏心的阻碍。

但《抗震标准》在第条就规那么结构如何估量在水平地震作用下的扭转阻碍，作出了如下规定：

规那么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。

一样情形下，短边可按采纳，长边可按采纳；当扭转刚度较小时，宜按不小于采纳。

所谓结构的“扭转刚度较小”，一样是指核心筒-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

不为第一振型，但知足

>

或

>

时；关于较高的高层建筑，当知足

>

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。

但如果是考虑扭转阻碍的地震作用效应（例如，将地震作用效应乘以增大系数）小于考虑偶然偏心引发的地震作用效应时，应采纳后者，应保证抗震设计的平安，但二者不该叠加计算（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，因此，当采纳SATWE软件进行结构计算时，关于平面规那么的建筑结构，依照《抗震标准》第条的规定，事实上能够没必要将地震作用效应乘以增大系数来考虑扭转阻碍。

显然，关于水平地震作用的扭转阻碍，《抗震标准》仅对规那么结构如何考虑，做出了明确规定；对实际工程中大量存在的不规那么结构，如何考虑水平地震作用的扭转阻碍，并无做出明确的规定。

目前，SATWE软件还不具有将边榀框架乘以增大系数来考虑水平地震作用扭转阻碍的功能，因此，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，多层建筑结构也一样存在由于施工、利用等缘故所产生的偶然偏心引发的地震扭转效应及地震地面运动扭转分量的阻碍。

因此编者建议，关于多层建筑结构，当结构属于平面扭转不规那么结构，且结构在不考虑偶然偏心阻碍的条件下，扭转位移比大于等于时，也可考虑单向水平地震作用下偶然偏心的阻碍。

（3）建筑结构的平面扭转不规那么，其不规那么程度如何判定，《抗震标准》和《高层建筑规程》都没有明确的规定。

依照《抗震标准》的要紧编制人员在《建筑结构抗震设计标准疑问解答》一书中的建议，和《高层建筑规程》要紧编制人员的讨论意见，能够以为：

1）不考虑水平地震作用偶然偏心阻碍的多层建筑结构，和考虑水平地震作用偶然偏心阻碍高层建筑结构，当扭转位移比大于时，可判定为平面扭转不规那么的结构。

2）多层建筑结构，不考虑水平地震作用的偶然偏心阻碍时扭转位移比大于不大于时，可判定为专门不规那么的结构。

平面专门不规那么的多层建筑结构，应计入双向水平地震作用下的扭转阻碍。

多层建筑结构，不考虑水平地震作用偶然偏心阻碍时的扭转位移比大于时，一样判定为严峻不规那么的结构。

3）A级高度的高层建筑结构，考虑水平地震作用偶然偏心阻碍时，扭转位移比大于不大于，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阻碍时，扭转位移比大于不大于时，可判定这些高层建筑结构为专门不规那么的结构。

专门不规那么的高层建筑结构，必需同时计算偶然偏心和双向地震作用下的扭转阻碍。

因为，对照计算分析说明，二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，一样也可不能完全相同。

平安靠得住的方法是取二者的不利结果来进行结构构件的设计。

SATWE软件具有同时计算偶然偏心和双向水平地震作用效应的功能。

程序在按《抗震标准》的公式（-7）或公式（）计算双向水平地震作用的扭转阻碍时，仅取不考虑偶然偏心的单行水平地震作用效应来计算。

程序会自动比较考虑偶然偏心和双向水平地震作用的计算结果，并取二者的最不利的计算结果来进行结构构件设计。

4）A级高度的高层建筑结构，考虑水平地震作用偶然偏心阻碍时，扭转位移比大于，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阻碍时，扭转位移比大于时，一样可判定为严峻不规那么的结构。

5）建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不规那么的建筑方案应按规定采取增强方法：

专门不规那么的建筑方案应进行专门研究和论证，采取专门的增强方法；不该采纳严峻不规那么的建筑方案。

——摘自《混凝土结构设计问答实录》姜学诗编著第24页

1.何时考虑“偶然偏心”?

《高规》第条规定：

计算单向地震作历时应考虑偶然偏心的阻碍。

附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5％。

操纵偶然偏心的要紧目的是操纵结构的扭转效应。

当结构在偶然偏心作用下的位移比大于时，那么说明该结构的质量和刚度的散布比较不均匀，抗扭转的能力比较差。

关于高层建筑，即即是均匀、对称的结构，也应考虑偶然偏心的阻碍；关于多层建筑，那么能够不考虑偶然偏心的阻碍。

程序在进行偶然偏心计算时，老是假定结构所有楼层质量同时向某个方向偏心，关于不同楼层向不同方向运动的情形（比如某一层向X正向运动，另一楼层沿X负向运动），程序没有考虑。

2.何时考虑“双向地震作用”？

《抗震标准》条规定：

质量和刚度散布明显不对称、不规那么的结构，应计入双向地震作用下的扭转阻碍。

其计算公式为：

注意：

标准规定只有质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，才考虑双向地震作用。

目前，工程界普遍做法为：

在刚性楼板假定下，结构位移比>，需要考虑双向地震作用。

3.“偶然偏心”和“双向地震作用”同时选择，程序如何处置？

程序许诺设计人员同时选择“偶然偏心”和“双向地震作用”，假设同时选择，那么程序在计算内力时自动选择二者之间的较大值进行设计。

——摘自《PKPM结构CAD软件问题解惑及工程应用实例解析》陈岱林赵兵刘民易编著2005年版第24页

考虑偶然偏心

标准规定：

《高层规程》第条规定，“计算单向地震作历时应考虑偶然偏心的阻碍。

”

《高层规程》第条规定，“在考虑偶然偏心阻碍的地震作用下”验算楼层位移比。

程序实现：

偶然偏心是指由偶然因素引发的结构质量散布转变，会致使结构固有振动特性的转变，因此结构在相同地震作用下的反映也将发生转变。

考虑偶然偏心，确实是考虑偶然偏心引发的不利地震作用。

程序设置（考虑偶然偏心）选择开关，由设计人员自行决定是不是考虑偶然偏心的阻碍。

考虑偶然偏心时，程序将无偏心的初始质量散布作为一组地震作用，再按附加偏心距取X、Y地震作用方向垂直建筑物边长的±5％，形成四种偏心方式的两组地震作用效应合起来共三个地震组合进行内力分析计算，使地震组合数增加到原先的三倍。

操作要点：

关于高层建筑结构，通常选择考虑偶然偏心。

初始值为不选择。

注意事项：

由于结构平、立面布置的多样性、复杂性，大量计算分析说明，计算双向水平地震作用并考虑扭转阻碍与计算单向水平地震作用并考虑偶然偏心的阻碍相较，前者并非老是不利的。

因此抗震设计时，依照《抗震标准》第条规定及其条文说明，关于多层建筑，除平面规那么的可通过考虑扭转耦联计算来估量水平地震作用的扭转阻碍外，凡属该标准第条所指的平面不规那么多层建筑，亦应考虑偶然偏心的阻碍。

考虑双向地震作用

标准规定：

《抗震标准》第条规定，“质量和刚度散布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转阻碍”。

《高层规程》第条规定，“质量与刚度散布明显不对称、不均匀的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转阻碍”。

程序实现：

考虑双向地震扭转效应，在X和Y方向地震作用的效应别离为

和

，那么：

程序对柱采纳了与其他构件略有不同的双向地震的组合方式。

柱的剪力和弯矩只考虑地震作用主方向的双向地震组合，此方向不作双向地震组合。

在进行柱双偏压配筋计算时，这种调整后的组合方式会使计算结果更合理。

考虑双向地震时，输出双向地震作用下楼层最大位移及位移比，将地震工况内力替换成双向地震作用工况内力。

操作要点：

当建筑结构的质量和刚度明显不对称、不均匀时，应选择该项。

初始值为不选择。

对证量和刚度散布明显不对称，不均匀的分析讨论参看节。

注意事项：

（1）不对称不均匀的结构是不规那么结构的一种，指同一平面内质量、刚度布置不对称，或虽在本层内对称，但沿高度散布不对称的结构。

（2）从计算公式能够看出，考虑双向水平地震作用，意味着对X和Y方向地震作用予以放大，构件配筋也会相应增大。

（3）许诺同时考虑偶然偏心和双向地震作用，程序按标准要求别离计算，不进行叠加，取不利结果。

——摘自《PKPM结构软件从入门到精通》杨星编著2020年版第73页

4.双向地震作用

《抗震标准》条规定“质量和刚度散布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转阻碍”。

但“明显不对称的结构”如何衡量呢，若是没有明确的标准，强制条文岂不成为可执行可不执行？

建议本文提出的专门不规那么结构应考虑双向地震作用。

建筑结构不规那么程度的分类

（1）结构方案中有多项超过了标准条款中“不宜”的规定，或某一项超过规定指标较多，具有较明显的抗震薄弱部位，将会引发不良后果；

（2）位移比：

＜A级高层建筑＜，＜B级高层建筑＜；

（3）周期比：

A级高层建筑＜，B级高层建筑＜；

（4）承载力比：

A级高层建筑＞，B级高层建筑＞；

（5）同时具有两种复杂高层结构类型（如带转换层、带增强层、错层、连体、多塔等）；

（6）具有高位转换、复杂错层或连体、偏置多塔、厚板转换等专门复杂结构。

——摘自《PKPM结构软件从入门到精通》杨星编著2020年8月版第20一、204页