豎向地震作用

　　豎向地震作用：是指結(jié)構(gòu)在豎向地震分量的作用下，產(chǎn)生豎向的地震效應(yīng)。豎向地震動對結(jié)構(gòu)的影響并非完全沒有研究過，錢培風(fēng)先生早在工力所工作時就已倡導(dǎo)豎向地震作用研究而著名。唐山地震時有一座煙囪攔腰折斷，但有意思的是上面部分旋轉(zhuǎn)90度后落在下面部分之上，并沒有掉下來。關(guān)于該震害現(xiàn)象是由于水平地震作用還是豎向地震作用引起的，在工力所曾引發(fā)了激烈的爭論。

　　豎向地震作用：是指結(jié)構(gòu)在豎向地震分量的作用下，產(chǎn)生豎向的地震效應(yīng)。

　　豎向地震作用 - 豎向地震作用與水平地震作用

　　豎向地震動對結(jié)構(gòu)的影響并非完全沒有研究過，錢培風(fēng)先生早在工力所工作時就已倡導(dǎo)豎向地震作用研究而著名。唐山地震時有一座煙囪攔腰折斷，但有意思的是上面部分旋轉(zhuǎn)90度后落在下面部分之上，并沒有掉下來。關(guān)于該震害現(xiàn)象是由于水平地震作用還是豎向地震作用引起的，在工力所曾引發(fā)了激烈的爭論。

　　地震工程研究普遍重視水平地震作用的原因有二：

　　一、從強(qiáng)震觀測的紀(jì)錄上看，豎向地震動的峰值普遍小于水平地震動峰值，一般為水平地震動峰值的1/2~2/3，所以水平地震動更重要。

　　二、結(jié)構(gòu)體系一般具有較強(qiáng)地抗豎向荷載的能力(如柱的軸向剛度很大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時必須考慮死、活荷載的作用，所以結(jié)構(gòu)有足夠的豎向抗力!)，而抗水平作用在體系實(shí)現(xiàn)上比較困難，這就使得水平地震作用更具威脅性。

　　但是，實(shí)際觀測到的豎向地震動峰值也有超過1g的，況且當(dāng)前的結(jié)構(gòu)體系較之過去有很大不同，主要是大跨、超高的體系已很普遍。這樣豎向地震動對結(jié)構(gòu)的影響似乎并不再是無足輕重了，特別是P-Delt效應(yīng)問題比較突出，需要研究。

　　在理論上，豎向地震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)分析同水平地震反應(yīng)分析方法沒有區(qū)別，如果采用空間模型，輸入三維地震地面運(yùn)動，則可以將結(jié)構(gòu)水平與豎向反應(yīng)結(jié)果一并算出。

　　該作用的重要性

　　之所以“自從唐山地震以來,好像豎向地震力的關(guān)注越發(fā)受到人們的冷落”是因?yàn)樘粕降卣鹎埃�由錢培風(fēng)先生提出的豎向地震作用也很顯著的說法，很多人不理解，在期刊上爭論的很激烈。錢培風(fēng)先生在眾多人反對的形勢下，一直堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)。錢老的論據(jù)盡是地震現(xiàn)場人員的口頭描述，經(jīng)過地震的人大多都不在震中區(qū)，對地震的感受只有水平運(yùn)動;唐山地震(震中區(qū))震害的照片讓大家明白了確有豎向地震加速度大于g的現(xiàn)象。于是大家有了統(tǒng)一的認(rèn)識，不再爭論，即冷落了。

　　結(jié)論是：震中區(qū)豎向地震加速度會很大，隨震中距的加大，由于豎向地震波是高頻率，衰減很快，所以大部分地區(qū)都是只感覺有水平地震作用。

　　由此規(guī)范對高烈度區(qū)(震中區(qū))提出計(jì)算豎向地震的要求;對接近震中區(qū)(八度)的大跨，長懸臂等對豎向地震敏感的結(jié)構(gòu)也提出了計(jì)算豎向地震的要求。除此之外的區(qū)域，只要求計(jì)算水平地震作用。

　　目前研究情況

　　豎向地震作用目前的研究并不是很多，據(jù)已經(jīng)查到的資料看，一般都是在研究建筑結(jié)構(gòu)簡化為單質(zhì)點(diǎn)以及多質(zhì)點(diǎn)模型在豎向地震作用下的地震反應(yīng)。另一方面，豎向地震作用在隔震結(jié)構(gòu)中顯得比較突出，因此在隔震結(jié)構(gòu)中對豎向地震作用還是比較重視的。

　　我國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范里中也規(guī)定位于高烈度區(qū)8度和9度時的大跨結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類似的高聳結(jié)構(gòu)，9度時的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。規(guī)范里計(jì)算時候取豎向地震作用為水平地震作用的65%。

　　就已有的地震記錄還看，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，一般豎向地震作用為水平地震作用的1/2～2/3左右，在高烈度地區(qū)，豎向地震可能達(dá)到或者超過1g，豎向地震作用與水平地震作用的比值甚至?xí)�達(dá)到2左右。

　　為什么豎向地震時程分析的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型水平構(gòu)件的跨中至少要設(shè)一個有質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)呢?

　　一般有限元采用聚集質(zhì)量法，即將桿件單元的質(zhì)量集中到桿端節(jié)點(diǎn)上，地震作用是慣性力，如框架梁中無質(zhì)量，則計(jì)算中無法模擬實(shí)際的地震豎向作用。 豎向地震跟水平地震類似，慣性力是與整個結(jié)構(gòu)的質(zhì)量相關(guān)，至于在其內(nèi)部的分部應(yīng)與其單個構(gòu)件的質(zhì)量沒太大的聯(lián)系。