地震作用計(jì)算對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)至關(guān)重要，不同方法各有特點(diǎn)，底部剪力法適用于特定條件結(jié)構(gòu)；振型分解反應(yīng)譜法考慮多因素，精度較高；時(shí)程分析法能反映地震動(dòng)全過(guò)程，但計(jì)算復(fù)雜，中美規(guī)范在地震作用計(jì)算上，基于相似原則，在具體方法、頻譜形狀等方面存在差異，中國(guó)強(qiáng)調(diào)等效靜力法且限制時(shí)程分析，

一、常見(jiàn)地震作用計(jì)算方法

（一）振型分解反應(yīng)譜法

• 原理：以單自由度體系反應(yīng)譜理論為基礎(chǔ)，采用振型分解原理解決多自由度體系地震反應(yīng)的計(jì)算方法。對(duì)于離散為多自由度體系的彈性結(jié)構(gòu)，利用振型分解原理，將多自由度體系地震反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為n個(gè)獨(dú)立的等效單自由度體系最大地震反應(yīng)的組合。先計(jì)算出各振型分別對(duì)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用，再將各振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)按平方和開(kāi)平方來(lái)確定最終地震作用效應(yīng)。其基本假設(shè)包括結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是線彈性的，可以采用疊加原理進(jìn)行振型組合；結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是剛性的，所有支承處地震動(dòng)完全相同；結(jié)構(gòu)物最不利地震反應(yīng)為其最大地震反應(yīng)；地震動(dòng)過(guò)程是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程等。公式為：
  • ?（式中$F_{i}$Fi?為第i質(zhì)點(diǎn)水平地震作用效應(yīng)；$F_{ji}$Fji?為j振型i質(zhì)點(diǎn)的地震作用效應(yīng)）
• 適用范圍：除了特別不規(guī)則和不均勻的建筑外都能給出滿意結(jié)果，較全面地考慮了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，適用于計(jì)算較復(fù)雜結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的常用方法。

（二）底部剪力法

• 原理：計(jì)算水平震作用的一種簡(jiǎn)化方法。根據(jù)底部剪力相等的原則，把多質(zhì)點(diǎn)體系用一個(gè)與其基本周期相同的單質(zhì)點(diǎn)體系來(lái)等代，先計(jì)算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用（也就是作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力），然后將此總水平地震作用按一定的規(guī)律分配給各質(zhì)點(diǎn)。對(duì)于高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)適用。公式為：
  • $F_{Ek}=\alpha G$FEk?=αG（式中$F_{Ek}$FEk?為結(jié)構(gòu)總水平地震作用；$\alpha$α為相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值；$G$G為結(jié)構(gòu)等效總重力）
• 適用范圍：用于基本振型為剪切變形的多質(zhì)點(diǎn)系時(shí)更為理想，如單層廠房（當(dāng)為一跨和等高多跨時(shí)，其計(jì)算模型可簡(jiǎn)化為單質(zhì)點(diǎn)系）等高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)。

（三）細(xì)腰樓蓋地震作用計(jì)算方法（華南理工建筑設(shè)計(jì)研究院申請(qǐng)的專利方法）

• 原理：獲得細(xì)腰樓蓋各振型的地震作用效應(yīng)，并進(jìn)行CQC振型組合，獲得細(xì)腰樓蓋振型組合地震作用效應(yīng)，再與其他荷載工況的效應(yīng)進(jìn)行組合得到細(xì)腰樓蓋的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果；最后與傳統(tǒng)振型分解反應(yīng)譜法的結(jié)果進(jìn)行包絡(luò)，得到細(xì)腰樓蓋最終的抗震設(shè)計(jì)結(jié)果。
• 適用范圍：主要適用于細(xì)腰樓蓋結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算。

二、不同方法計(jì)算結(jié)果對(duì)比

• 振型分解反應(yīng)譜法較全面考慮結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，而底部剪力法是一種簡(jiǎn)化方法。在相同條件下，兩種方法計(jì)算結(jié)果可能存在較大差異。例如在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，振型分解反應(yīng)譜法由于考慮多個(gè)振型的組合，結(jié)果相對(duì)更精確；底部剪力法由于做了較多簡(jiǎn)化假設(shè)，結(jié)果可能相對(duì)粗糙一些，但計(jì)算更為簡(jiǎn)便快捷。對(duì)于底部剪力法適用的結(jié)構(gòu)類型（如高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)等），底部剪力法能得到較滿意結(jié)果，與振型分解反應(yīng)譜法相比，在這些特定結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，底部剪力法結(jié)果可能與振型分解反應(yīng)譜法相近（但仍存在一定差異），不過(guò)在不符合其適用條件的結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，差異會(huì)比較大。
• 細(xì)腰樓蓋地震作用計(jì)算方法專門針對(duì)細(xì)腰樓蓋結(jié)構(gòu)，與振型分解反應(yīng)譜法和底部剪力法針對(duì)的結(jié)構(gòu)類型有很大區(qū)別。其計(jì)算結(jié)果通過(guò)與振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果包絡(luò)來(lái)得到最終抗震設(shè)計(jì)結(jié)果，這表明它在細(xì)腰樓蓋結(jié)構(gòu)計(jì)算方面有獨(dú)特性，與前兩種通用方法的計(jì)算結(jié)果邏輯不同。

振型分解反應(yīng)譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

底部剪力法在高層建筑中的應(yīng)用

細(xì)腰樓蓋專利方法的創(chuàng)新點(diǎn)

地震作用計(jì)算方法的選擇依據(jù)