地震作用的方向及计算规则

抗震验算时，关于地震作用的方向，因地震时地面将发生水平运动与竖向运动，从而引起结构的水平振动与竖向振动。而当结构的质心与刚心不重合时，地面的水平运动还会引起结构的扭转振动。

抗震设计中，考虑到地面运动水平方向的分量较大，而结构抗侧力的强度储备又较抗竖向力的强度储备小，所以通常认为水平地震作用对结构起主要作用，在验算结构抗震承载力时一般只考虑水平地震作用，仅在高烈度区对竖向地震作用敏感的大跨、长悬臂、高耸结构及高层建筑才考虑竖向地震作用。对于由水平地震作用引起的扭转影响，一般只对质量和刚度明显不均匀、不对称的结构才加以计算。

在验算水平地震作用效应时，虽然地面水平运动的方向是随机的，但在实际抗震验算中一般均假定作用在结构的主轴方向上，并分别在两个主轴方向进行分析和验算。而各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力的构件承担。对于有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。

（一）“试题”回顾

〖试题4.8.1〗地震作用的方向（2001年）

图4.8.1所示建筑的抗震设防烈度为8度，属于二级抗震等级。下列几种结构动力分析方法中，何项是正确的？

图 4.8.1

（A）只要作横向的平动振型抗震验算就行了，因为横向（Y向）的抗侧刚度较弱

（B）不仅要作横向的抗震验算，还要作纵向的抗震验算

（C）除作X、Y向的平动振型的抗震验算外，还要作扭转振型的耦联计算

（D）该结构属于简单的纯框架，层数又不高，用基底剪力法计算其横向的水平地震力，

并按各榀框架的抗侧刚度进行分配就行了

〖试题4.8.2〗地震作用的方向（2009年）

某12层现浇钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼，各层结构平面布置如图4.8.2所示，质量和刚度沿竖向分布均匀，房屋高度为34.0m。首层层高为3.2m，其他各层层高均为2.8m。该房屋为丙类建筑，抗震设防烈度为7度，其设计基本地震加速度为0.15g，建于Ⅲ类建筑场地，设计地震分组为第一组。

图 4.8.2

考虑水平地震作用时，需先确定水平地震作用的计算方向。试问，抗震设计时该结构必须考虑的水平地震作用方向（即与X轴正向的夹角，按逆时针旋转），应为下列何项所示？

（A）0°、90° （B）30°、90°、150°

（C）0°、30°、60°、90° （D）0°、30°、60°、90°、120°、150°

〖试题4.8.3〗异形柱地震作用方向（2011年二级）

拟在天津市河西区建造一座7层的住宅楼，房屋高度22m，平面和立面均规则，采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，抗震设防类别为丙类，场地类别为Ⅲ类，设计使用年限为50年。为了保证户内的使用效果，其框架柱全部采用异形柱。在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩为结构总地震倾覆力矩的26%。(www.xing528.com)

试问，上述异形柱结构，除了应在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算以外，至少还应对与主轴成多少度的方向进行补充验算？

（A）15° （B）30°

（C）45° （D）60°

（二）《规范》规定和算例

《建筑抗震设计规范》规定：

5.1.1 各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定：

1 一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。

2 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

3 质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

4 8度、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。

注：8度、9度时采用隔震设计的建筑结构，应按有关规定计算竖向地震作用。

【例4.8.1】 题干见〖试题4.8.1〗

答案：（C）

根据《建筑抗震设计规范》第5.1.1条第1款，“在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算”。

根据《建筑抗震设计规范》第5.1.1条第3款，“质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构。应计算双向水平地震作用下的扭转影响”。

【例4.8.2】 题干见〖试题4.8.2〗

答案：（D）

由《建筑抗震设计规范》第5.1.1条，抗震设计时该结构必须考虑的水平地震作用方向（即与X轴正向的夹角，按逆时针旋转）为0°、30°、60°、90°、120°、150°。

【例4.8.3】 题干见〖试题4.8.3〗（2011年二级）

答案：（C）

根据《异形柱规》第4.2.4条规定，7度（0.15g）时应对与主轴成45°方向进行补充验算。