豎向地震作用

豎向地震作用：是指結構在豎向地震分量的作用下，產生豎向的地震效應。豎向地震動對結構的影響並非完全沒有研究過，錢培風先生早在工力所工作時就已倡導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90度後落在下面部分之上，並沒有掉下來。關於該震害現象是由於水平地震作用還是豎向地震作用引起的，在工力所曾引發了激烈的爭論。

基本介紹

• 中文名：豎向地震作用
• 運用領域：地震工程研究
• 採用方法：限元採用聚集質量法
• 著名研究者：錢培風先生

原因

地震工程研究普遍重視水平地震作用的原因有二：

一、從強震觀測的紀錄上看，豎向地震動的峰值普遍小於水平地震動峰值，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、結構體系一般具有較強地抗豎向荷載的能力（如柱的軸向剛度很大，結構設計時必須考慮死、活荷載的作用，所以結構有足夠的豎向抗力！），而抗水平作用在體系實現上比較困難，這就使得水平地震作用更具威脅性。

但是，實際觀測到的豎向地震動峰值也有超過1g的，況且當前的結構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構的影響似乎並不再是無足輕重了，特別是P-Delt效應問題比較突出，需要研究。

在理論上，豎向地震作用下的結構反應分析同水平地震反應分析方法沒有區別，如果採用空間模型，輸入三維地震地面運動，則可以將結構水平與豎向反應結果一併算出。

2：

之所以“自從唐山地震以來,好像豎向地震力的關注越發受到人們的冷落”是因為唐山地震前，由錢培風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。錢培風先生在眾多人反對的形勢下，一直堅持自己的觀點。錢老的論據儘是地震現場人員的口頭描述，經過地震的人大多都不在震中區，對地震的感受只有水平運動；唐山地震（震中區）震害的照片讓大家明白了確有豎向地震加速度大於g的現象。於是大家有了統一的認識，不再爭論，即冷落了。

結論是：震中區豎向地震加速度會很大，隨震中距的加大，由於豎向地震波是高頻率，衰減很快，所以大部分地區都是只感覺有水平地震作用。

由此規範對高烈度區（震中區）提出計算豎向地震的要求；對接近震中區（八度）的大跨，長懸臂等對豎向地震敏感的結構也提出了計算豎向地震的要求。除此之外的區域，只要求計算水平地震作用。

研究狀況

豎向地震作用目前的研究並不是很多，據已經查到的資料看，一般都是在研究建築結構簡化為單質點以及多質點模型在豎向地震作用下的地震反應。另一方面，豎向地震作用在隔震結構中顯得比較突出，因此在隔震結構中對豎向地震作用還是比較重視的。

抗震設計規範

我國抗震設計規範里中也規定位於高烈度區8度和9度時的大跨結構、長懸臂結構、煙囪和類似的高聳結構，9度時的高層建築，應考慮豎向地震作用。規範里計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，根據統計資料，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，豎向地震可能達到或者超過1g，豎向地震作用與水平地震作用的比值甚至會達到2左右。

為什麼豎向地震時程分析的結構計算模型水平構件的跨中至少要設一個有質量的節點呢？

採用方法

一般有限元採用聚集質量法，即將桿件單元的質量集中到桿端節點上，地震作用是慣性力，如框架梁中無質量，則計算中無法模擬實際的地震豎向作用。 豎向地震跟水平地震類似，慣性力是與整個結構的質量相關，至於在其內部的分部應與其單個構件的質量沒太大的聯繫