[abstract]withPKPMavailableinthestructuredesignofthefieldapplication,theparameterselectionandaboutcomputingstandard,thecombinationofmoreandmore.ManydesigninstituteofengineeringanddesignaccordingtotheirexperienceputforwardmanymethodsandSuggestions.Thisarticlethroughthenormsthatprovisionanalysisandcomparisonforaccidentaleccentricanddoublecarryearthquaketwooptionsdothediscussion,inhopesofpeerofstructuredesignofbettereconomiceffect.

[keywords]highrules,andtheoccasionaleccentric,two-wayearthquake,torsioneffect

中圖分類號(hào)：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：一、引言

偶然偏心和雙向地震是高規(guī)[2]和抗震規(guī)范[1]規(guī)定的兩種計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)方法。在電算軟件PKPM-SATWE地震計(jì)算總信息里，這兩種方法有單獨(dú)選項(xiàng)供設(shè)計(jì)人員選擇。地震作用效應(yīng)計(jì)算是結(jié)構(gòu)計(jì)算的一個(gè)非常重要的內(nèi)容，這兩種計(jì)算方法由于計(jì)算原理不同，可能會(huì)對(duì)地震作用效應(yīng)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大差異，從而不恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇可能對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患。因此，我想結(jié)合軟件園項(xiàng)目就這兩種效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響做一些初步的探討，供設(shè)計(jì)參考。

二、規(guī)范條文的理解

高規(guī)JGJ3-2010第3.3.2條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定，質(zhì)量與剛度分布明顯不對(duì)稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)計(jì)算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。

高規(guī)JGJ3-2010第3.3.3條規(guī)定，計(jì)算單向地震作用應(yīng)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：±0.05

高規(guī)JGJ3-2010第4.8.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；

抗震規(guī)范GB50011-2010第5.1.1條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定，質(zhì)量于剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。

綜合以上高規(guī)和抗震規(guī)范的條文引用，我們可以看出：

1．兩本規(guī)范均規(guī)定計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)時(shí)均應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。

2．兩本規(guī)范均規(guī)定對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)(如何準(zhǔn)確判定不規(guī)則結(jié)構(gòu)，見(jiàn)抗震規(guī)范GB50011-2010第3.4.2條規(guī)定)應(yīng)計(jì)入雙向地震作用扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。該效應(yīng)的計(jì)算公式見(jiàn)GB50011-2010第5.2.3.2條規(guī)定，采用的是完全二次平方根法(CQC)加以組合得到的。

3．對(duì)于規(guī)則結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，GB50011-20102.3.1條規(guī)定允許不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算，但應(yīng)對(duì)平行于地震作用方向的邊榀進(jìn)行地震作用效應(yīng)放大。JGJ3-2002則規(guī)定應(yīng)考慮單向地震偶然偏心作用，偶然偏心值見(jiàn)該規(guī)范第3.3.3條規(guī)定。可見(jiàn)，高規(guī)的規(guī)定更加嚴(yán)格。

三、電算軟件的處理原理

目前，很多設(shè)計(jì)院用的地震作用效應(yīng)分析電算軟件為中國(guó)建筑科學(xué)研究院所編的PKPM-SATWE(2010.04版)。偶然偏心和雙向地震在該軟件的總信息里表現(xiàn)為兩個(gè)選項(xiàng)(非異或)，供設(shè)計(jì)人員選擇。

3.1偶然偏心

精確計(jì)算偶然偏心作用是通過(guò)對(duì)不同的質(zhì)心偏心方式計(jì)算結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，求解相應(yīng)廣義特征值的問(wèn)題。根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論，廣義特征方程為：-[m]+[K]=0。其中，[m]和[K]分別為考慮偶然偏心的質(zhì)量分布矩陣和剛度矩陣。軟件編制者認(rèn)為這樣計(jì)算效率較低(占用內(nèi)存和硬盤較多)，于是采用了如下簡(jiǎn)化方法：先按照無(wú)偏心的初始質(zhì)量分布計(jì)算結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和地震作用，然后按照規(guī)范規(guī)定的四種偏心方式計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的附加扭矩，再將四種偏心方式計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)的附加扭矩與無(wú)偏心的地震作用疊加，從而形成相應(yīng)于四種偏心方式的地震作用。

考慮偶然偏心地震后，共有三組地震作用效應(yīng)：無(wú)偏心地震作用效應(yīng)(EX、EY)，左偏心地震作用效應(yīng)(EXM、EYM)，右偏心地震作用效應(yīng)(EXP、EYP)。對(duì)于任一EX參與的組合，分別以EXM和EXP替代；對(duì)于任一EY參與的組合，分別以EYM和EYP替代。這樣，程序計(jì)算地震組合數(shù)將比不考慮偶然偏心情況下增加三倍。

3.2雙向地震的逆轉(zhuǎn)效應(yīng)

雙向地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算公式見(jiàn)GB50011-2010第5.2.3.2條規(guī)定，采用的是完全二次平方根法(CQC)加以組合得到的，即：

=,=。其中，和分別為無(wú)偏心地震作用下的X方向和Y方向的地震作用效應(yīng)。

可見(jiàn)，在考慮程序雙向地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，程序計(jì)算地震組合數(shù)并沒(méi)有增加。

另外，程序允許設(shè)計(jì)人員同時(shí)勾選雙向地震和偶然偏心選項(xiàng)。此時(shí)，程序內(nèi)定為雙向地震和偶然偏心兩種情況取大值，而不是真正意義上的同時(shí)考慮雙向地震和偶然偏心的作用。

五、結(jié)語(yǔ)與討論

通過(guò)以上分析，對(duì)于偶然偏心和雙向地震的影響，建議設(shè)計(jì)人員在通過(guò)電算軟件PKPM-SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震作用分析時(shí)，按下述原則處理：

1．不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮雙向地震的影響,實(shí)際上大多數(shù)結(jié)構(gòu)屬于此類。

2．對(duì)于多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，可以不考慮偶然偏心，但應(yīng)對(duì)邊榀進(jìn)行地震作用放大處理。對(duì)于高度或?qū)訑?shù)接近高層結(jié)構(gòu)的多層規(guī)則結(jié)構(gòu)，可以參考高規(guī)JGJ3-2010

3．偶然偏心與雙向地震不同時(shí)考慮(高規(guī)JGJ3-2010第3.3.3條條文說(shuō)明)。

4．對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)在不考慮偶然偏心的情況下，地震彈性位移比大于1.2時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)選擇考慮雙向地震作用，否則，應(yīng)考慮偶然偏心作用。需要注意的是，當(dāng)在某些特殊情況下，考慮雙向地震影響的地震作用效應(yīng)小于考慮偶然偏心影響的地震作用效應(yīng)時(shí)，應(yīng)取后者以策安全，但二者不疊加計(jì)算(GB50011-2010第5.2.3.3條條文說(shuō)明)。

5．對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，計(jì)算位移比需要考慮偶然偏心，驗(yàn)算層間位移角則不需要考慮偶然偏心。

6．由偶然偏心值計(jì)算公式=±0.05可知，當(dāng)較大時(shí)，偶然偏心對(duì)地震作用計(jì)算影響較大。此時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施。

7．考慮偶然偏心和雙向地震均會(huì)引起地震作用效應(yīng)(彎矩、剪力、軸力和變形)的不同程度的放大，計(jì)算時(shí)應(yīng)予以足夠重視。