【JY】YJK前处理参数详解及常见问题分析（六）：地震信息

建源之光

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【地震信息详解】

一、地震信息

   

 A区参数详解

   

1、设计地震分组    

设置设计地震分组。

2、按新区划图计算    

按照《中国地震动参数区划图GB18306-2015》确定地震影响系数最大值。

3、设防烈度    

设置设防烈度。

4、场地类别    

设置场地类别。

5、特征周期    

设置场地特征周期。

6、周期折减系数    

设置结构周期折减系数。高层建筑结构整体计算分析时，只考虑了主要结构构件（梁、柱、剪力墙和筒体等）的刚度，没有考虑非承重结构构件的刚度，因而计算的自振周期较实际的偏长，按这一周期计算的地震作用偏小。因此，在计算地震作用时，对周期进行折减。该参数只影响地震效应计算，不影响结构固有属性分析。

7、分析类型    

软件提供三种特征值计算方法由用户选择，有LANCZOS、WYD-RITZ法和RITZ向量法，常用的为WYD-RITZ法。    

LANCZOS法，软件采用一个带重正交的迭代块Lanczos方法，向量生成步骤与迭代Ritz向量法一致，其差别是Lanczos方法利用了Ritz向量生成过程中的正交归一化系数。迭代Lanczos方法的前两步与迭代Ritz向量法完全一致。YJKFea计算软件是在较小的Krylov空间上完成Lanczos过程，然后用最好的q个近似特征向量作为下一次Lanczos过程的初始向量。这样的方案是一个子空间迭代与Krylov空间结合的算法，具有与子空间迭代法同样的可靠性。

WYD-RITZ法为地震计算传统的、常用的算法。Ritz向量法是由Wilson，Yuan（袁明武）和Dickens在1982年提出, 并称为WYD-Ritz向量法，它最初用来求解地震的动力响应问题。由于它的基向量是由地震作用生成的，这一方法又广泛地被称为“载荷相关的Ritz向量法（load dependent Ritz vector approach）”。后来，袁明武等将这一方法用于大型特征值问题的计算，使Ritz向量法成为一种极为有效的特征值算法。在2002年我们将迭代引入Ritz向量法来改善其特征值与特征向量的精度，使其成为一种高效的精确特征值算法。

在使用传统算法即WYD-RITZ法计算大规模多塔、大跨、竖向地震等时，有时计算的振型数很多（几十个甚至一百几十个）但仍达不到需要的质量参与系数时，用户可以考虑选择Ritz向量法计算地震作用。Ritz向量法在Etabs等著名软件中也有提供，它可以通过计算不多的振型个数（一般50个以内已经足够）达到要求的质量参与系数。    

RITZ向量法考虑了荷载的空间分布，并且可以忽略不参与动态响应的振型，从而原系统方程的部分近似特征解。与精确特征值算法相比，该方法可以用更少的计算量达到更精确的结果，使用计算不多的振型个数就可达到要求的质量参与系数。但是其结果在一些情况下会偏于保守，虽然这种方法计算的质量参与系数并不是精确结果，但如果采用2次不同振型个数计算出的参与质量达到值相近即可已达到足够的精度。

8、用户定义振型数    

选择该参数，用户可以自己指定计算振型个数。     

《抗震规范》5.2.2条文说明中指出：振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。    

《高规》5.1.13条规定：抗震设计时，B级高度的高层建筑结构、混合结构和本规程第10章规定的复杂高层建筑结构，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型个数应使振型参与质量不小于总质量的90%。

计算振型个数可根据刚性板数和弹性节点数估算，可通过有效质量系数确认计算振型数是否够用。

软件在计算时会判断填写的阵型个数是否超过了结构固有振型数，如果超出，则软件按结构固有振型数进行计算，不会引起计算错误。

9、程序自动确定振型数质量参与系数之和（%）    

软件将根据振型累积参与质量系数达到“质量参与系数之和”的条件，自动确定计算的振型数。 

相关条文：    

《抗规》5.2.2条、《高规》5.1.13条    

10、最多振型数量    

用户可以指定计算使用的“最多振型数量”。如果在达到“最多振型数量”限值时，振型累积参与质量依然不满足“质量参与系数之和”条件，程序也不再继续自动增加振型数。    

如果用户没有指定“最多振型数量”，则软件根据结构特点自动选取一个振型数上限值。

11、按主振型确定地震内力符号    

用于控制是否按照主振型确定地震内力符号，CQC振型组合需要开方，数值均大于零，因此需要按照一定规则确定CQC组合后的数值符号。勾选此项，则按照主振型确定地震内力符号，否则按照该数值绝对值最大对应的振型确定符号。    

 B区参数详解

   

1、砼框架抗震等级    

该参数用来确定（型钢）混凝土框架抗震等级，应用于建模时按框架梁、柱、支撑方式输入的混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土构件。

2、剪力墙抗震等级    

该参数用来确定建模时输入的混凝土、钢板混凝土、配筋砌块砌体墙的抗震等级。

3、钢框架抗震等级    

该参数用来确定建模时按框架梁、柱、支撑方式输入的钢构件的抗震等级。

4、抗震构造措施的抗震等级提高/降低一级    

该参数用来设置抗震构造措施的抗震等级相对抗震措施的抗震等级的提高（或降低），主要用于抗震构造措施的抗震等级与抗震措施的抗震等级不同的情况。    

5、框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级自动提高一级    

根据《高规》表3.9.3、表3.9.4，框支剪力墙结构底部加强区和非底部加强区的剪力墙抗震等级一般情况下相差一级。选取此项时，框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级将自动提高一级，省去设计人员手工指定的步骤。    

6、地下一层以下抗震构造措施的抗震等级逐层降低及抗震措施四级    

勾选此参数，软件对地下1层的抗震措施和抗震构造措施不变，对地下2层起抗震构造措施的抗震等级逐层降低一级，但不低于四级。对地下2层起的抗震措施取为四级。

 C区参数详解

   

1、结构阻尼比全楼统一/按材料区分    
   

这里的阻尼比只用于地震作用计算，软件提供了全楼统一阻尼比和按材料区分阻尼比两种计算方法。 

（1）全楼统一阻尼比

软件计算时对整体结构各振型采用统一的阻尼比。

《抗震规范》5.1.5条规定：除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05。

《抗震规范》8.2.2条对钢结构抗震计算的阻尼比做出了规定。

《高规》11.3.5条规定：混合结构在多遇地震作用下的阻尼比可取为0.04。

其他情况根据相关规范规定取值。 

（2）按材料区分阻尼比

这里可以设置各种材料的不同阻尼比，软件根据各构件的应变能加权平均的方法来计算各阶振型阻尼比。

这种情况下，应变能贡献大的构件对该振型的阻尼比贡献较大，反之则较小。

相关条文：    

《抗规》10.2.8条文说明    

2、考虑偶然偏心    

如果设计人员勾选该选项，则软件在计算地震作用时，分别对X、Y方向增加正偏、负偏两种工况，偏心值依据“偶然偏心值（相对）”参数的设置，并且在整体指标统计与构件设计时给出相应计算结果。

对于偶然偏心工况的计算结果，软件不进行双向地震作用计算。    

相关条文：    

《高规》4.3.3条    

3、偶然偏心计算方法    

1、等效扭矩法    

首先按无偏心的初始质量分布计算结构的振动特性和地震作用；然后计算各偏心方式质点的附加扭矩，与无偏心的地震作用叠加作为外荷载施加到结构上，进行静力计算。这种模态等效静力法比标准振型分解反应谱法ST-MRSA计算量小，但在复杂情况下会低估扭矩作用。

   

为了减少计算时间并保证一定的计算精度，传统的等效扭矩法是按照如下步骤进行简化计算：

(1) 先按无偏心的初始质量分布计算结构的振动特性和地震作用；

(2) 不重新计算各偶然偏心情况下固有振型与频率，按照前面的四种偏心方式计算各质点的附加扭矩；

(3) 四种偏心方式下的附加扭矩与无偏心的地震作用叠加，形成了相应于四种偏心方式的地震作用。

这种方法的本质是用地震力作用点的偏移代替结构质心的偏移，从而不再求解偏心结构的特征方程，大大减少了计算量。这一类方法本质上是各模态的静力等效方法。

2、瑞利-利兹反应谱法    

与等效扭矩法相比，瑞利-里兹投影反应谱法具有以下优点：

（1）等效扭矩法是一种静力等效的方法，没有考虑振型耦合作用。而瑞利-里兹投影反应谱法近似地进行了振型重新分析，比较精确地求解了偏心后结构的特征值，其计算结果更接近完全重新分析。    

（2）等效扭矩法需要对各偏心情况下的各模态进行静力分析和内力计算，与振型数量成倍数关系。瑞利-里兹投影反应谱法通过对原有结构的振型进行变换得到新的振型以及内力，内存占用以及计算时间大幅度减少。    

4、考虑双向地震作用    

《抗震规范》5.1.1.3条规定：“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；”

勾选该项，则X、Y向地震作用计算结果均为考虑双向地震后的结果；如果有斜交抗侧力方向，则沿斜交抗侧力方向的地震作用计算结果也将考虑双向地震作用。    

5、自动计算最不利地震方向的地震作用    

软件自动计算最不利地震作用方向，并在WZQ.OUT文件中输出该方向，并提供“自动计算最不利地震方向的地震作用”参数。如果勾选该项，且计算出的最不利地震作用方向与X、Y轴夹角的绝对值均大于15°时，软件自动计算该方向地震作用。相当于在参数“斜交抗侧力方向角度”中自动增加了一个角度方向的地震作用计算。    

6、斜交抗侧力构件方向角度    

《抗震规范》5.1.1.2条规定：“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。”

如果工程中存在斜交抗侧力构件与X、Y方向的夹角均大于15°，可在此输入该角度进行补充计算。

当输入一个角度时，程序会自动生成两个相互垂直的角度，这两个角度的方向为沿X和Y轴向逆时针转。比如输入角度25，则程序自动生成EXM 25和EYM 25，EXM 25的方向为沿整体坐标X方向逆时针转25度，EYM 25的方向为沿整体坐标Y方向逆时针转25度。

7、活荷载重力荷载代表值组合系数    

计算重力荷载代表值时的活荷载组合值系数。

8、地震影响系数最大值    

地震影响系数最大值由“设防烈度”参数控制，软件会根据该参数的变化自动更新地震影响系数最大值。 

如果要进行中震弹性或不屈服设计，设计人员需要将“地震影响系数最大值”手工修改为设防烈度地震影响系数最大值。    

9、用于12层以下规则砼框架结构薄弱层验算的地震影响系数最大值    

该参数用于按照《抗规》5.5.4条简化方法对12层以下纯框架结构的弹塑性薄弱层位移计算。    

10、竖向地震作用系数底线值    

规范条文：《高规》4.3.15 高层建筑中，大跨度结构、悬挑结构、转换结构、连体结构的连接体的竖向地震作用标准值，不宜小于结构或构件承受的重力荷载代表值与表4.3.15所规定的竖向地震作用系数的乘积。

   

软件处理：当“地震作用计算信息”选择“计算水平和反应谱方法竖向地震作用”时，该参数被激活。软件可通过此参数来确定竖向地震作用的最小值，当振型分解反应谱法计算的竖向地震作用小于此值与结构重力荷载代表值的乘积时，将自动取该参数与结构承受的重力荷载代表值的乘积作为竖向地震作用的结果。 

程序可根据不同的设防烈度确定该参数的缺省值，同时用户可人工干预。

11、地震计算时不考虑地下室的结构质量    

勾选此项，软件在计算地震作用时，将不考虑地下室各层的质量。    

来源：建源学堂