地震作用計算方法多樣，底部剪力法適用于特定結(jié)構(gòu)，如高度不超40米、剪切變形為主且質(zhì)量剛度分布均勻的結(jié)構(gòu)及近似建筑，計算簡便但精度有限，振型分解反應(yīng)譜法考慮多因素，精度較高，能反映結(jié)構(gòu)振動特性，適用于多數(shù)結(jié)構(gòu)，但計算復(fù)雜，時程分析法可模擬地震動全過程，能獲取結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)隨時間變化信息，精度高但計算量大、耗時長，中美規(guī)范在地震作用靜態(tài)計算方法上存在差異，我國規(guī)范在計算鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震作用方面與美國規(guī)范有別，需改進相關(guān)計算方式以提升準確性。

一、常見地震作用計算方法

（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)的計算方法。對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個獨立的等效單自由度體系最大地震反應(yīng)的組合。先計算出各振型分別對各個質(zhì)點上的水平地震作用，再將各振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)按平方和開平方來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)；地震動過程是平穩(wěn)隨機過程等。公式為：
  • ?（式中$F_{i}$Fi?為第i質(zhì)點水平地震作用效應(yīng)；$F_{ji}$Fji?為j振型i質(zhì)點的地震作用效應(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)的動力特性，適用于計算較復(fù)雜結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的常用方法。

（二）底部剪力法

• 原理：計算水平震作用的一種簡化方法。根據(jù)底部剪力相等的原則，把多質(zhì)點體系用一個與其基本周期相同的單質(zhì)點體系來等代，先計算出作用于結(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。對于高度不超過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)點系時更為理想，如單層廠房（當為一跨和等高多跨時，其計算模型可簡化為單質(zhì)點系）等高度不超過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)點體系的結(jié)構(gòu)。

（三）細腰樓蓋地震作用計算方法（華南理工建筑設(shè)計研究院申請的專利方法）

• 原理：獲得細腰樓蓋各振型的地震作用效應(yīng)，并進行CQC振型組合，獲得細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)進行組合得到細腰樓蓋的抗震設(shè)計結(jié)果；最后與傳統(tǒng)振型分解反應(yīng)譜法的結(jié)果進行包絡(luò)，得到細腰樓蓋最終的抗震設(shè)計結(jié)果。
• 適用范圍：主要適用于細腰樓蓋結(jié)構(gòu)的地震作用計算。

二、不同方法計算結(jié)果對比

• 振型分解反應(yīng)譜法較全面考慮結(jié)構(gòu)動力特性，而底部剪力法是一種簡化方法。在相同條件下，兩種方法計算結(jié)果可能存在較大差異。例如在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，振型分解反應(yīng)譜法由于考慮多個振型的組合，結(jié)果相對更精確；底部剪力法由于做了較多簡化假設(shè)，結(jié)果可能相對粗糙一些，但計算更為簡便快捷。對于底部剪力法適用的結(jié)構(gòu)類型（如高度不超過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)計算時，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），不過在不符合其適用條件的結(jié)構(gòu)計算時，差異會比較大。
• 細腰樓蓋地震作用計算方法專門針對細腰樓蓋結(jié)構(gòu)，與振型分解反應(yīng)譜法和底部剪力法針對的結(jié)構(gòu)類型有很大區(qū)別。其計算結(jié)果通過與振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果包絡(luò)來得到最終抗震設(shè)計結(jié)果，這表明它在細腰樓蓋結(jié)構(gòu)計算方面有獨特性，與前兩種通用方法的計算結(jié)果邏輯不同。

振型分解反應(yīng)譜法的優(yōu)缺點

底部剪力法在高層建筑中的應(yīng)用

細腰樓蓋專利方法的創(chuàng)新點

地震作用計算方法的選擇依據(jù)