什么情况下需要考虑双向地震?

《抗震规范》第5.1.1条第3款规定:“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”，如何界定“质量和刚度分布明显不对称”的结构，如何“计入双向水平地震作用下的扭转影响”?

对“质量和刚度分布明显不对称的结构”规范没有明确的定量规定，一般情况下，在规定水平力作用下，考虑偶然偏心影响的单向地震作用时，楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)，大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍时，可判定为结构的质量和刚度分布已处于明显不对称状态，此时，应计人双向地震作用的影响。

美国土木工程师协会《建筑结构设计荷载》(ASCE7-98)第9.5、 2.5、2. 2a款规定C类设防的建筑结构(相当于我国8度抗震设防)当采用线弹性反应谱按正交主轴方向单向计算地震作用时，应考虑双向地震作用效应，取A方向地震作用产生的内力(以弯矩为例: MA)与B方向地震作用产生的A方向内力的30%的内力(即0.3MA)之和(即MA +o.3M)，用于构件的承载力计算。注意，美国规范只在构件的承载力计算时需考虑双向地震，而我国规范未明确这一点，设计人员一般将其用于全部效应的计算中。

双向地震作用多用于结构及构件的内力计算。对结构进行规则性判别时，一般情况下，无需采用双向地震的计算结果。

[问题分析]

1.结构设计中，经常遇到偶然偏心和双向地震问题，偶然偏心主要用于结构的扭转不规则判别计算及结构和构件的内力计算;双向地震则主要用于结构或构件的内力计算问题。

2.双向地震作用效应主要用于“质量和刚度分布明显不对称的结构”。实测强震记录表明地震运动从来都是三维运动，三向同时作用，只是它们存在相位差，最大峰值加速度不同时到达，而且三个方向的峰值加速度不等。对震中以外的区域，当一个方向的水平峰值加速度为1时，另一个方向的水平峰值加速度为0.85，而竖向地震的峰值加速度一般为0.65。因此，双向水平地震作用可采用随机振动理论按《抗震规范》式(5.2. 3-7、5.2.3-8)计算。

3.表2.4.2-1列出的S/Sx、s,/S.的关系，其中S为考虑双向地震作用后的效应标准值，S.、S,分别为单向水平地震作用下的扭转组合效应标准值，并假设S.> Sy。由表2.4.2-1可以发现，当两个方向水平地震单独作用产生的同一效应相等(即结构的扭转作用很大)时，双向水平地震作用的影响很大，此时双向水平地震作用的效应是单向水平地震作用效应的1.31倍(由此可见受扭转作用影响明显的框架边、角柱，一般双向地震作用影响明显)。随着两个方向水平地震单独作用产生的同-效应之比减少，双向水平地震作用的影响也减小(由此还可以看出，平面的中部框架柱及框架梁的双向地震作用效应影响并不明显)。

4.应该看到，目前进行的双向地震作用计算，只是在单向地震作用(两个方向分别计算)基础上的简单再组合，不是真正意义上按两个方向地震同时作用的计算。因而属于估算的性质。为避免多重估算引起结构设计的巨大跳跃，在结构设计中往往对双向地震和偶然偏心不同时考虑。一般情况下，双向地震和构件的双向偏心受压计算不同时考虑。

5.还应注意:结构在两个主轴方向考虑水平地震作用与“计算双向水平地震作用”的区别。结构在两个主轴方向考虑水平地震作用指:应沿结构的主轴方向进行地震作用分析，是单向地震作用的分别计算;而双向地震作用则是在两个单向地震作用的基础上，再采用简单的效应组合的方法(SRSS)以近似考虑双向地震作用的影响。