偶然偏心和雙向地震作用匯總12.

1、偶然偏心和雙向地震作用的正確選用考慮偶然偏心： 是或 否 偶然偏心的含義指的是： 有偶然因素引起的結構質(zhì)量分布的變化， 會 導致結構固有振動特性的變化， 因而結構在相同地震作用下的反應也 將發(fā)生變化?？紤]偶然偏心， 也就是考慮由偶然偏心引起的可能最不 利的地震作用。詳見 SATWE 用戶手冊 125頁 10 條。根據(jù)高規(guī) 12 頁第 3.3.3條“計算單向地震作用時應考慮偶然 偏心的影響”，故單向地震力計算時選 是，雙向地震力計算時選 否， 多層規(guī)則結構可不考慮?？紤]偶然偏心計算時，對結構的荷載（總重、風荷載） 、周期、 豎向位移、 風荷載作用下的位移及結構的剪重比沒有影響； 而對結構 的地震

2、力和地震下的位移（最大位移、層間位移、位移角等）有較大 區(qū)別，平均增大18.47%;對結構構件（梁、柱）的配筋平均增大2% 3?？紤]雙向地震作用： 是 或否 根據(jù)抗規(guī)第 26頁第 5. 1 . 1條3款（強條） ：“質(zhì)量和剛度分布 明顯不對稱的結構，應計入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響” 。一般情況 下，均可在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用， 此時可 不考慮上一條的 偶然偏心 用戶可根據(jù)實際工程情況選擇是否需要實際，對于多層結構而言，如果比較規(guī)則，那么可通過抗規(guī)第 5.2.5條（剪重比的要求）來考慮結構的扭轉(zhuǎn)和偶然偏心;對于高層而言，如果結構比較規(guī)則，則應選用“考慮偶然偏心”項，而不必

3、再選“考慮雙向地震作用” 。對于不規(guī)則結構，不論多層還是高層均 應選用“考慮雙向地震作用” 。摘自框架結構（結構專業(yè)）施工圖設計實例梁峰 張敘主編 2007 年版10 偶然質(zhì)量偏心高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 JGJ3-20023.3.3 條規(guī)定，計 算地震作用時， 應考慮偶然偏心的影響， 附加偏心距可取與地震作用 方向垂直的建筑物邊長的 5。偶然偏心的含義指的是：由偶然因素引起的結構質(zhì)量分布的變 化，會導致結構固有振動特性的變化， 因而結構在相同地震作用下的 反應也將發(fā)生變化。 考慮偶然偏心， 也就是考慮由偶然偏心引起的可 能最不利的地震作用。從理論上，各個樓層的質(zhì)心都可以在各自不同的方向出現(xiàn)

4、偶然偏心，從最不利的角度出發(fā)，我們在程序中只考慮下列四種偏心方式：A）、X 向地震， 所有樓層的質(zhì)心沿 Y 軸正向偏移 5，該工況記 作 EXP；B）、X 向地震， 所有樓層的質(zhì)心沿 Y 軸負向偏移 5，該工況記 作 EXM；C）、Y 向地震， 所有樓層的質(zhì)心沿X 軸正向偏移 5，該工況記2#作 EYP；D）、Y 向地震， 所有樓層的質(zhì)心沿X 軸負向偏移 5，該工況記#作 EYM；#要實現(xiàn)偶然偏心，首要任務是確定各個偏心方式下的結構振動特 性。最準確的辦法是當然是針對不同的偏心方式重新計算結構固有振 動特性，求解廣義特征值問題，但是這樣做效率較低。對于完全采用 剛性樓板假定的結構倒沒有問題，

5、對于存在“獨立彈性節(jié)點”的結構 則要花費較多的時間。考慮到這一點，我們采用一種稍為簡單的方式 來確定振動特性：將未偏心的初始結構的各振型的地震力作用點，按照指定方式偏移5%后，重新作用于結構上，此時結構產(chǎn)生的位移， 就是一個近似的偏心振型。知道了解偏心振型，偏心地震作用的計算 就可以進行了。這個辦法有一定的近似性，但提高了效率。通過試算， 我們認為其結果還是比較合理的，可以在工程計算中采用。考慮了偶然偏心地震后，就在原有的未偏心X,Y地震EX,EY的基 礎上，新增加了四個地震工況 EXP,EXM,EYP和EYM在合力組合時， 任一個有EX參與的組合，將EX分別代以EXP和EXM將增加成三個 組

6、合；任一個有EY參與的組合，將EY分別代以EXP和EXM將增加 成三個組合。簡言之，地震組合數(shù)將增加到原來的三倍。11雙向地震的扭轉(zhuǎn)效應建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2001第5.1.1條規(guī)定，質(zhì)量和 剛度分布明顯不對稱的結構應計入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響?，F(xiàn)在我們考慮某個地震反應參數(shù)，該參數(shù)在X和丫地震作用下的 反應分別和,那么在考慮了雙向地震扭轉(zhuǎn)效應后，對應于雙向地 震工況和的地震反應*，、二將如下計算：3xy =Syx =辭+ （O.85SJ在構件設計階段，做內(nèi)力組合時，EX和EY對應的反應 , 將 被*，、二代替。摘自SATWE用戶手冊及技術條件中國建筑科學研究院PKPM CAD

7、工程部2002年版333計算單向地震作用時應考慮偶然偏心的影響。每層質(zhì)心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用：q=+0. CLj式中 巴-第i層質(zhì)心偏移值（n）各樓層質(zhì)心偏心方向相同；摘自高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 JGJ3-200212頁第3.3.3條5.1.1各類建筑結構的地震作用，應符合下列規(guī)定：3質(zhì)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(zhuǎn)影響；其他情況，應允許采用調(diào)整地震作用效應的方法 計入扭轉(zhuǎn)影響。摘自建筑抗震設計規(guī)范 GB 50011-2001 （2008年版）第26頁第5.1.1條3款5.2.5抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求：（5.2

8、.5）式中F對$-第i層對應于水平地震作用標準值的樓層剪力；I-剪力系數(shù)，不應小于表525規(guī)定的樓層最小 地震剪力系數(shù)值，對豎向不規(guī)則結構的薄弱層， 尚應乘以1.15的增大系數(shù)；Li-第j層的重力荷載代表值。表5.2.5樓層最小地震剪力系數(shù)值類別7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應明顯或基本周期小于3.5s的結構0.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本周期大于5.0s的結構0.012（0.018）0.024（0.032）0.040注：1基本周期介于3.5s和5s之間的結構，可插入取值;2括號內(nèi)數(shù)值分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。條文說明5.2.5由于地震影響系數(shù)

9、在長周期短下降較快，對于基本周期大于3.5s的結構，由此計算所得的水平地震作用下的結構效應可 能太小。而對于長周期結構，地震動態(tài)作用中的地面運動速度和 位移可能對結構的破壞具有更大影響，但是規(guī)范所采用的振型分 解反應譜法尚無法對此作出估計。處于結構安全的考慮，增加了 對各樓層水平地震剪力最小值的要求，規(guī)定了不同烈度下的剪力 系數(shù)，結構水平地震作用效應應根據(jù)此進行相應調(diào)整。扭轉(zhuǎn)效應明顯與否一般可由考慮耦聯(lián)的振型分解反應譜法分 析結果判斷，例如前三個振型中，二個水平方向的振型參與系數(shù) 為同一個量級，即存在明顯的扭轉(zhuǎn)效應。對于扭轉(zhuǎn)效應明顯或基 本周期小于3.5s的結構，剪力系數(shù)取02.嶺帀，保證足夠

10、的抗 震安全度。對于存在豎向不規(guī)則的結構，突變部位的薄弱層，尚 應按本規(guī)范第3.4.3條的規(guī)定，再乘以1.15的系數(shù)。本條規(guī)定不考慮阻尼比的不同，是最低要求，各類結構，包 括隔震和消能減震結構均需一律遵守。摘自建筑抗震設計規(guī)范 GB 50011-2001（ 2008年版）第33、238頁 第5.2.5條18.抗震設計時，建筑結構的地震作用計算，在什么情況下應考 慮偶然偏心的影響？在什么情況下應計算雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影 響？（1）高層建筑規(guī)程第3.3.3條明確規(guī)定，高層建筑結構無論 平面是否規(guī)則在計算單向水平地震作用時均應考慮偶然偏心的影響。 每層質(zhì)心沿垂直于地震作用方向的偏移值（質(zhì)量偶然偏心

11、）可取 0.05Li （ Li為第i層垂直于地震作用方向的建筑物總長度）。實際計 算時，將每層質(zhì)心沿主軸的同一方向（正向或負向）偏移 0.05Li。因為，即便是平面規(guī)則的（包括對稱）的建筑結構，國外的多數(shù) 抗震設計規(guī)范同我國的高層建筑規(guī)程一樣，也考慮由于施工、使 用及地震地面運動的扭轉(zhuǎn)分量等因素引起的偶然偏心影響，即對于平 面規(guī)則的結構也規(guī)定了偶然偏心； 對于平面布置不規(guī)則的結構，除其 自身已有的偏心外，還要加上偶然偏心。高層建筑結構采用底部剪力法計算結構的地震作用時， 也應考慮 質(zhì)量偶然偏心的影響。高層建筑結構在計算單向水平地震作用時，考慮偶然偏心的影響，有助于提高結構的抗震能力。（2）對于

12、抗震規(guī)范中的建筑結構，抗震規(guī)范沒有明確 規(guī)定在計算單向水平地震作用時， 應考慮偶然偏心的影響。但抗震 規(guī)范在第523條就規(guī)則結構如何估計在水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影 響，作出了如下規(guī)定：規(guī)則的不進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，平行于地震作用方向的兩個邊 榀，其地震作用應乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用， 長邊可按1.05采用；當扭轉(zhuǎn)剛度較小時，宜按不小于 1.3采用。所謂結構的“扭轉(zhuǎn)剛度較小”，一般是指核心筒-外稀柱框架結構 或類似的結構，當?shù)谝徽裥蜑橐耘まD(zhuǎn)為主的振型L時，或L不為第一 振型，但滿足或_卩時；對于較高的高層建筑，當滿 足】.1?；颉繒r，均屬于扭轉(zhuǎn)剛度較小的結構，應考慮地 震作用的

13、扭轉(zhuǎn)效應。但如果考慮扭轉(zhuǎn)影響的地震作用效應（例如，將 地震作用效應乘以增大系數(shù)1.3）小于考慮偶然偏心引起的地震作用 效應時，應采用后者，應保證抗震設計的安全，但二者不應疊加計算（通常取二者的最不利計算結果來進行構件設計）。由于SATW軟件在進行結構地震作用計算時，會自動按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián) 計算，所以，當采用SATW軟件進行結構計算時，對于平面規(guī)則的建 筑結構，根據(jù)抗震規(guī)范第 5.2.3 條的規(guī)定，實際上可以不必將地 震作用效應乘以增大系數(shù)來考慮扭轉(zhuǎn)影響。顯然，關于水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響， 抗震規(guī)范僅對規(guī)則結 構如何考慮，做出了明確規(guī)定；對實際工程中大量存在的不規(guī)則結構， 如何考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影

14、響，并沒有做出明確的規(guī)定。目前，SATW軟件還不具備將邊榀框架乘以增大系數(shù)來考慮水平 地震作用扭轉(zhuǎn)影響的功能， 所以，這種增大系數(shù)法在實際工程中應用 起來也很不方便。同高層建筑一樣， 多層建筑結構也同樣存在由于施工、 使用等原 因所產(chǎn)生的偶然偏心引起的地震扭轉(zhuǎn)效應及地震地面運動扭轉(zhuǎn)分量 的影響。所以編者建議， 對于多層建筑結構， 當結構屬于平面扭轉(zhuǎn)不 規(guī)則結構， 且結構在不考慮偶然偏心影響的條件下， 扭轉(zhuǎn)位移比大于 等于 1.2 時，也可考慮單向水平地震作用下偶然偏心的影響。（3）建筑結構的平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則， 其不規(guī)則程度如何判定，抗 震規(guī)范和高層建筑規(guī)程都沒有明確的規(guī)定。根據(jù)抗震規(guī)范 的主要編

15、制人員在建筑結構抗震設計規(guī)范疑問解答 一書中的建議， 以及高層建筑規(guī)程主要編制人員的討論意見，可以認為：1）不考慮水平地震作用偶然偏心影響的多層建筑結構， 以及考 慮水平地震作用偶然偏心影響高層建筑結構， 當扭轉(zhuǎn)位移比大于 1.2 時，可判定為平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的結構。2) 多層建筑結構， 不考慮水平地震作用的偶然偏心影響時扭轉(zhuǎn) 位移比大于 1.3 不大于 1.5 時，可判定為特別不規(guī)則的結構。平面特別不規(guī)則的多層建筑結構， 應計入雙向水平地震作用下的 扭轉(zhuǎn)影響。多層建筑結構，不考慮水平地震作用偶然偏心影響時的扭轉(zhuǎn)位移 比大于 1.5 時，一般判定為嚴重不規(guī)則的結構。3) A 級高度的高層建筑結構

16、，考慮水平地震作用偶然偏心影響 時，扭轉(zhuǎn)位移比大于 1.4 不大于 1.5 ，B 級高度的高層建筑結構、混 合結構的高層建筑結構和高層建筑規(guī)程第 10 章所指的復雜高層 建筑結構，考慮水平地震作用偶然偏心影響時，扭轉(zhuǎn)位移比大于 1.3 不大于 1.4 時，可判定這些高層建筑結構為特別不規(guī)則的結構。特別不規(guī)則的高層建筑結構， 必須同時計算偶然偏心和雙向地震 作用下的扭轉(zhuǎn)影響。 因為，對比計算分析表明， 兩者的地震作用效應 誰更為不利， 會隨具體工程不同而不同， 同一工程的不同部位或不同 的構件，一般也不會完全相同。 安全可靠的辦法是取二者的不利結果 來進行結構構件的設計。SATWE件具有同時計算

17、偶然偏心和雙向水平地震作用效應的 功能。程序在按抗震規(guī)范的公式( 5.2.3-7 )或公式( 5.2.3-8 ) 計算雙向水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響時， 僅取不考慮偶然偏心的單行水 平地震作用效應來計算。 程序會自動比較考慮偶然偏心和雙向水平地 震作用的計算結果，并取二者的最不利的計算結果來進行結構構件設 計。4) A 級高度的高層建筑結構，考慮水平地震作用偶然偏心影響時，扭轉(zhuǎn)位移比大于1.5 , B級高度的高層建筑結構、混合結構的高 層建筑結構和高層建筑規(guī)程第 10 章所指的復雜高層建筑結構， 考慮水平地震作用偶然偏心影響時， 扭轉(zhuǎn)位移比大于 1.4 時，一般可 判定為嚴重不規(guī)則的結構。5) 建

18、筑設計應符合抗震概念設計的要求， 不規(guī)則的建筑方案應 按規(guī)定采取加強措施：特別不規(guī)則的建筑方案應進行專門研究和論 證，采取特別的加強措施；不應采用嚴重不規(guī)則的建筑方案。摘自混凝土結構設計問答實錄姜學詩 編著 第 24 頁1. 何時考慮“偶然偏心” ?高規(guī)第 3.3.3 條規(guī)定：計算單向地震作用時應考慮偶然偏心 的影響。附加偏心距可取與地震作用方向垂直的建筑物邊長的5?？刂婆既黄牡闹饕康氖强刂平Y構的扭轉(zhuǎn)效應。 當結構在偶然 偏心作用下的位移比大于 1.2 時，則說明該結構的質(zhì)量和剛度的分布 比較不均勻，抗扭轉(zhuǎn)的能力比較差。對于高層建筑， 即便是均勻、 對稱的結構， 也應考慮偶然偏心的 影響；

19、對于多層建筑，則可以不考慮偶然偏心的影響。程序在進行偶然偏心計算時， 總是假定結構所有樓層質(zhì)量同時向 某個方向偏心， 對于不同樓層向不同方向運動的情況 (比如某一層向 X正向運動，另一樓層沿 X負向運動)，程序沒有考慮。2. 何時考慮“雙向地震作用”？抗震規(guī)范 5.1.1 條規(guī)定：質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱、不規(guī)則的結構，應計入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。其計算公式為：注意：規(guī)范規(guī)定只有質(zhì)量和剛度明顯不對稱、 不均勻的結構， 才考慮雙向地震作用。目前，工程界普遍做法為：在剛性樓板假 定下，結構位移比1.2，需要考慮雙向地震作用。3. “偶然偏心”和“雙向地震作用”同時選擇，程序如何處理？程序允許設

20、計人員同時選擇“偶然偏心”和“雙向地震作用”，若同時選擇，則程序在計算內(nèi)力時自動選擇二者之間的較大值進行設 計。摘自PKPM結構CAD軟件問題解惑及工程應用實例解析 陳岱林趙 兵 劉民易 編著 2005年版 第24頁考慮偶然偏心規(guī)范規(guī)定：高層規(guī)程第333條規(guī)定，“計算單向地震作用 時應考慮偶然偏心的影響。”高層規(guī)程第435條規(guī)定，“在考慮偶然偏心影響的地震作 用下”驗算樓層位移比。程序?qū)崿F(xiàn)：偶然偏心是指由偶然因素引起的結構質(zhì)量分布變化， 會導致結構固有振動特性的變化，因而結構在相同地震作用下的反應 也將發(fā)生變化?？紤]偶然偏心，就是考慮偶然偏心引起的不利地震作 用。程序設置（考慮偶然偏心）選擇開

21、關，由設計人員自行決定是否 考慮偶然偏心的影響?？紤]偶然偏心時，程序?qū)o偏心的初始質(zhì)量分 布作為一組地震作用，再按附加偏心距取 X、Y地震作用方向垂直建 筑物邊長的士 5%,形成四種偏心方式的兩組地震作用效應合起來共 三個地震組合進行內(nèi)力分析計算，使地震組合數(shù)增加到原來的三倍。操作要點：對于高層建筑結構，通常選擇考慮偶然偏心。初始值 為不選擇。注意事項：由于結構平、立面布置的多樣性、復雜性，大量計算 分析表明，計算雙向水平地震作用并考慮扭轉(zhuǎn)影響與計算單向水平地 震作用并考慮偶然偏心的影響相比， 前者并不總是不利的。因此抗震 設計時，根據(jù)抗震規(guī)范第523條規(guī)定及其條文說明，對于多層 建筑，除平面

22、規(guī)則的可通過考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算來估計水平地震作用的 扭轉(zhuǎn)影響外，凡屬該規(guī)范第342條所指的平面不規(guī)則多層建筑，亦 應考慮偶然偏心的影響?？紤]雙向地震作用規(guī)范規(guī)定：抗震規(guī)范第5.1.1條規(guī)定，“質(zhì)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(zhuǎn)影響”。高層規(guī)程第3.3.1條規(guī)定，“質(zhì)量與剛度分布明顯不對稱、 不均勻的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響”。程序?qū)崿F(xiàn)：考慮雙向地震扭轉(zhuǎn)效應，在X和丫方向地震作用的效 應分別為和：，貝心二 S- HiJiSS. -, y-程序?qū)χ捎昧伺c其他構件略有不同的雙向地震的組合方式。柱的剪力和彎矩只考慮地震作用主方向的雙向地震組合，此方向不作雙向地震組合。 在進行柱雙偏壓配筋計算時， 這種調(diào)整后的組合 方式會使計算結果更合理?？紤]雙向地震時，輸出雙向地震作用下樓層最大位移及位移比， 將地震工況內(nèi)力替換成雙向地震作用工況內(nèi)力。操作要點 ：當建筑結構的質(zhì)量