設(shè)計(jì)基本加速度和水平地震影響系數(shù)的關(guān)系

設(shè)計(jì)基本加速度和水平地震影響系數(shù)的關(guān)系今天這篇文章的由頭，完全是因?yàn)榍疤焱砩系囊粋€(gè)疑問：01版抗規(guī)中的設(shè)計(jì)基本地震加速度——“、。。?！钡取＜热灰?guī)范里有數(shù)據(jù)，為什么乂不參與計(jì)算列出以上數(shù)據(jù)的意義是什么呢這些東西和水平地震影響系數(shù)乂是怎么樣個(gè)關(guān)系呢找遍網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有書籍，無此解釋，只好自力更生，艱苦奮思。誰知越牽越多，牽出好多東西。先從這個(gè)疑問總結(jié)吧。一、關(guān)于設(shè)計(jì)基本地震加速度關(guān)于設(shè)計(jì)基本地震加速度的意義所在，我翻遍手頭的所有資料發(fā)現(xiàn)最好還是從89與2001及2010幾版抗規(guī)的對比中尋找解釋，列表如下：項(xiàng)目GBJ11-89GB50011-2001及2010地震影響表征采用設(shè)防烈度采用設(shè)計(jì)基本地震加速度、設(shè)計(jì)特征周期表證設(shè)計(jì)基本地震加速度(g)無6度7度8度9度設(shè)計(jì)特征周期按設(shè)計(jì)近震或遠(yuǎn)震和場地類別確定按設(shè)計(jì)地震分組和場地類別確定可以看出，89版抗規(guī)中并沒有設(shè)計(jì)基本地震加速度這項(xiàng)定義，此定義完全是01版的新生事物。意義到底何在意義就在于對地震影響的表征。89版采用的是設(shè)防烈度對地震影響進(jìn)行表征。而在01及10版的抗規(guī)中，對地震影響的表征，已經(jīng)舍去了設(shè)防烈度，進(jìn)而采取“設(shè)計(jì)基本地震加速度、設(shè)計(jì)特征周期”。此做法優(yōu)點(diǎn)何在第一，設(shè)防烈度的劃分標(biāo)準(zhǔn)偏于現(xiàn)象，改用設(shè)計(jì)基本地震加速度后，可以用具體參數(shù)來表征地震影響——更科學(xué)、更“規(guī)范”，我想這是那些規(guī)編們最看重的一點(diǎn)優(yōu)勢；第二，采用設(shè)計(jì)基本地震加速度后，可以清楚的表征7度半（）與8度半（）的概念，拓寬了抗震設(shè)防烈度的概念——更“延伸”；第三，設(shè)計(jì)基本地震加速度還是根據(jù)設(shè)防烈度進(jìn)行分類的，原則上用基本地震加速度去表征與用現(xiàn)象去區(qū)分地震影響并不矛盾——更“統(tǒng)一”。寫到這里，想起了本科畢業(yè)時(shí)去城鄉(xiāng)設(shè)計(jì)院面試的情景。雖然一晃六年過去了，那時(shí)的情景還是歷歷在目。面試我的那老總，坐在寬大的老板桌后面，他問的我那幾個(gè)都會的問題由于時(shí)間久遠(yuǎn)都記不得了，只是那個(gè)沒答的問題讓我記憶猶新，“咱這兒的設(shè)計(jì)基本地震加速度是多少”壞菜，那會兒的我剛出校門，這名詞依稀在考試中見過兩次而已，當(dāng)即敗下陣來。要是換成今天可惜世上沒有后悔藥。設(shè)計(jì)基本地震加速度一一相應(yīng)于設(shè)防烈度的地震地面運(yùn)動峰值加速度，即為50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率10%的地震加速度的設(shè)計(jì)取值二、關(guān)于地震影響系數(shù)地震影響系數(shù)的由來：不管是底部剪力法，還是振型分解反應(yīng)譜法，結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的根本計(jì)算方法，始終是牛頓第二定律的變體：F=aG以上公式的a即為地震影響系數(shù)，其實(shí)就是加速度除以了一個(gè)小g（重力加速度）；G為質(zhì)點(diǎn)的重量。對于初學(xué)者來說，上面的公式雖然簡單，但一上來還是不容易看透本本質(zhì)。其實(shí)，如果把F=aG中的a乘以一個(gè)g，同時(shí)G除以一個(gè)g，這不就是經(jīng)典的牛頓第二定律嗎，此時(shí)的我不禁想起一句話：抗震恒永久，牛二永流傳。(牛二：牛頓第二定律一一在加速度和質(zhì)量一定的情況下，物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比。加速度的方向跟作用力的方F向相同。牛頓第二運(yùn)動定律可以用比例式來表示，即或".…如；也可以用等式來表示，即F=kma，其中k是比例系數(shù)；只有當(dāng)F以牛頓、m以千克、a以m/s2為單位時(shí)，F(xiàn)=ma成立。)最后總結(jié)一句話：地震影響系數(shù)來源于牛二。知道了地震影響系數(shù)的由來，下面順藤摸瓜，就要總結(jié)一下a(地震影響系數(shù))的定義公式。a(T)二KX8(T)，公式里有三個(gè)系數(shù)第一個(gè)是建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)a第二個(gè)是地面的地震系數(shù)k第三個(gè)是地震時(shí)結(jié)構(gòu)加速度對于地面加速度的放大系數(shù)8建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)a，是指多次地震作用下，不同結(jié)構(gòu)自震周期T，相同Z阻尼比的理想簡化的單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)與重力加速度之比，是多次地震反應(yīng)的包絡(luò)線，是所謂標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜或平均反應(yīng)譜。它是地面的地震系數(shù)k與結(jié)構(gòu)物加速度的放大倍數(shù)8的乘積。地面的地震系數(shù)k是地震時(shí)地面峰值加速度與重力加速度之比K二a/g。以上是地震影響系數(shù)的由來，那在實(shí)際設(shè)計(jì)中，地震影響系數(shù)是如何計(jì)算與確定的呢。以上說法可以根據(jù)地震影響曲線中第一波下降段的地震影響系數(shù)的函數(shù)表達(dá)式來體現(xiàn)。a=（Tg/T）rq2amax等式左邊——a即為地震影響系數(shù)。等式右邊一一T為結(jié)構(gòu)自震周期。Tg為場地特征周期，由設(shè)計(jì)地震分組與場地類別決定。n2指的是阻尼調(diào)整系數(shù)。a.為地震影響系數(shù)最大值。由地震烈度決定。該部分規(guī)范內(nèi)容截圖如下：三、關(guān)于地震影響系數(shù)、地震影響系數(shù)最大值、水平地震影響系數(shù)最大值和豎向地震影響系數(shù)最大值之間的關(guān)系。以地震影響曲線中第一波下降段的地震影響系數(shù)的函數(shù)表達(dá)式為例a=（Tg/T）rn2amax由以上公式不難看出，地震影響系數(shù)最大值amax是求地震影響系數(shù)的基礎(chǔ)。實(shí)際上地震影響系數(shù)，就是通過阻尼、結(jié)構(gòu)自振周期和場地特征周期對地震影響系數(shù)最大值的衰變。而地震影響系數(shù)最大值乂分兩類1、水平地震影響系數(shù)最大值，查表可得；2、豎向地震影響系數(shù)最大值，沒表可查，可取水平地震影響系數(shù)最大值的65%。簡單的說總結(jié)為一句話：地震影響系數(shù)分為水平地震影響系數(shù)和豎向地震影響系數(shù)，分別由相應(yīng)的水平和豎向地震影響系數(shù)最大值通過一系列的因素衰變得來。通過得到的地震影響系數(shù)（水平或豎向），根據(jù)F=aG的基本原理，求得結(jié)構(gòu)總水平或豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。hmaxa.，利用公式a=（Tg/T）rq2amax求水平或豎向地震影響系數(shù)a，通過水平或豎向地震影響系數(shù)a，通過公式F=aG求得結(jié)構(gòu)總水平或豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值F。水平地震影響系數(shù)最大值是如何取值的呢以水平地震為例，通過《水平地震影響系數(shù)最大值表》取值。烈度6789多遇地震罕遇地震—細(xì)心點(diǎn)就會發(fā)現(xiàn)，水平地震影響系數(shù)最大值是對于多遇地震和罕遇地震兩條分列的，這里體現(xiàn)了一個(gè)非常深刻但一般設(shè)計(jì)人員乂不很注意的基本設(shè)計(jì)方法，即兩階段設(shè)計(jì)法。四、關(guān)于抗震設(shè)計(jì)的最基本的理念談到兩階段設(shè)計(jì)，已經(jīng)涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)思想了干脆從抗震設(shè)計(jì)的基本思想和原則說起。設(shè)防原則：小震不壞，中震可修，大震不倒設(shè)計(jì)方法：兩階段設(shè)計(jì)現(xiàn)在想想設(shè)防原則這三句話是我們當(dāng)年大學(xué)考試中必考的一條。其實(shí)設(shè)防原則也稱作抗震設(shè)計(jì)的三水準(zhǔn)要求，完完全全的一個(gè)意思，總結(jié)如下表所示：水準(zhǔn)涵義要求第一水準(zhǔn)小震不壞當(dāng)遭受彳肝本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地

震影響時(shí)，一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用第二水準(zhǔn)中震可修當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用第三水準(zhǔn)大震不倒當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞相比之下，兩階段的設(shè)計(jì)方法大學(xué)中鮮見考試，但今天來看確實(shí)是真正的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理念之所在。（感慨頗多啊呵呵），啥叫兩階段設(shè)計(jì)呢，列表如下（上學(xué)上多了，現(xiàn)在出方案不是表格就是圖紙，今天還被領(lǐng)導(dǎo)就此質(zhì)問“為啥不寫成匯報(bào)”，我當(dāng)時(shí)其實(shí)想說“圖紙與數(shù)據(jù)才是工程師最好的語言”，但還是忍住沒說——跟領(lǐng)導(dǎo)犟嘴是很不成熟的表現(xiàn)。）階段目標(biāo)烈度地震作用性質(zhì)受力狀態(tài)作用效應(yīng)組合第一階段小震不壞（隱含中震可修）小震可變作用彈性（部分彈塑性）承載力驗(yàn)算采用基本組合；多層、高層鋼筋混凝土房屋層間彈性位移計(jì)算，采用短期效應(yīng)組合，即標(biāo)準(zhǔn)組合第二階段大震不倒大震偶然作用彈塑性部分建筑物的層間彈塑性位移驗(yàn)算，采剛短期效應(yīng)組合，即標(biāo)準(zhǔn)組合兩階段設(shè)計(jì)只是理念，設(shè)計(jì)的時(shí)候到底怎樣應(yīng)用于實(shí)際呢，我認(rèn)為下面的理解才體現(xiàn)對這條的理解是否到位：第一階段為彈性分析，包括截面設(shè)計(jì)和變形計(jì)算；大部分建筑的第二階段設(shè)計(jì)主要由概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來保證。我上面用加粗的形式標(biāo)出了各種地震的叫法，這里先要有個(gè)總結(jié)。小震，等于多遇地震，指的是低于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震。大震，等于罕遇地震，指的是高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震。中震，沒有對應(yīng)于上面的多遇罕遇的官方稱謂，我自己取名為基本地震，指的是相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震。也可以從地震烈度的角度描述一下三種地震影響。多遇（小震）烈度：建筑所在地區(qū)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)出現(xiàn)頻度最高的烈度。也稱為常遇烈度、小震烈度。其超越概率為％，重現(xiàn)期為50年?；荆ㄖ姓穑┝叶龋航ㄖ诘貐^(qū)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)，一般場地條件下可能遭受的具有10%超越概率的地震烈度值成為該地區(qū)的基本地震烈度。罕遇（大震）烈度：建筑所在地區(qū)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（50年）內(nèi)具有超越概率2%?3%的地震烈度。既然為地震影響50年超越概率地震重現(xiàn)期兩階段設(shè)計(jì)，而這兩階段小震烈度%50年乂分別是小震和大震。就中震烈度10%475年不難理解為啥水平地震大震烈度2-3%1642-2475年影響系數(shù)會按多遇地震和罕遇地震分列兩行了。這樣在第一階段彈性設(shè)計(jì)時(shí)，通過《水平地震影響系數(shù)最大值表》的多遇地震一行取值最大水平地震影響系數(shù)。進(jìn)而得到對應(yīng)的水平地震影響系數(shù)，進(jìn)行下一步結(jié)構(gòu)計(jì)算。在第二階段彈塑性設(shè)計(jì)階段，主要的工作就是，通過《水平地震影響系數(shù)最大值表》的罕遇地震一行取值最大水平地震影響系數(shù)。進(jìn)而得到完整的反應(yīng)譜，對已經(jīng)成型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行譜分析，檢驗(yàn)其是否滿足第二階段大震不倒的設(shè)計(jì)。五、關(guān)于地震特性數(shù)據(jù)剛畢業(yè)時(shí)老是對抗震設(shè)計(jì)瑣碎的參數(shù)感到無從記憶，理不出頭緒?，F(xiàn)在我頭腦要清楚許多，因?yàn)槲野训卣鹛匦詳?shù)據(jù)，就概括為三個(gè)參數(shù)：抗震設(shè)防烈度設(shè)計(jì)地震分組場地類別抗震設(shè)防烈度決定了地震最大影響系數(shù)與設(shè)計(jì)基本地震加速度。設(shè)計(jì)地震分組（其實(shí)就是代表距震源的遠(yuǎn)近）與場地類別乂決定了場地特征周期。這樣通過這三個(gè)參數(shù)，基本上就把所有的重要的參數(shù)串到了一起，再閉上眼睛，按照這些關(guān)系想想對應(yīng)的表格，心里立刻就出現(xiàn)了很清晰的數(shù)據(jù)脈絡(luò)。重量（G）與質(zhì)量（m）的關(guān)系：G=mg（其中，g為重力加速，值為s2）?下面詳細(xì)說明一下：△質(zhì)量的概念：物體所含物質(zhì)的多少叫做質(zhì)量.質(zhì)量的物理量符號：m；質(zhì)量的單位：質(zhì)量的國際單位制：千克（kg），也稱公斤（kg）；

質(zhì)量的特點(diǎn)：質(zhì)量是物體本身的一種屬性；質(zhì)量不隨物體的形狀、狀態(tài)、位置、溫