5.2 水平地震作用計算
5.2.1 采用底部剪力法時，各樓層可僅取一個自由度，結構的水平地震作用標準值，應按下列公式確定(圖5. 2.1)：
2 水平地震作用效應(彎矩、剪力、軸向力和變形)，當相鄰振型的周期比小于0.85時，可按下式確定：
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5.2.1 底部剪力法視多質點體系為等效單質點系。根據大量的計算分析，本條繼續保持89規范的如下規定：
1 引入等效質量系數0.85，它反映了多質點系底部剪力值與對應單質點系(質量等于多質點系總質量，周期等于多質點系基本周期)剪力值的差異。
2 地震作用沿高度倒三角形分布，在周期較長時頂部誤差可達25％，故引入依賴于結構周期和場地類別的頂點附加集中地震力予以調整。單層廠房沿高度分布在9章中已另有規定，故本條不重復調整(取δn=0)。
5.2.2 對于振型分解法，由于時程分析法亦可利用振型分解法進行計算，故加上“反應譜”以示區別。為使高柔建筑的分析精度有所改進，其組合的振型個數適當增加。振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量90％所需的振型數。
隨機振動理論分析表明，當結構體系的振型密集、兩個振型的周期接近時，振型之間的耦聯明顯。在阻尼比均為5％的情況下，由本規范式(5.2.3—6)可以得出(如圖10所示)：當相鄰振型的周期比為0.85時，耦聯系數大約為0.27，采用平方和開方SRSS方法進行振型組合的誤差不大；而當周期比為0.90時，耦聯系數增大一倍，約為0.50，兩個振型之間的互相影響不可忽略。這時，計算地震作用效應不能采用SRSS組合方法，而應采用完全方根組合CQC方法，如本規范式(5.2.3—5)和式(5.2.3—6)所示。
5.2.3 水平地震作用下，建筑結構的扭轉耦聯地震效應應符合下列要求：
1 規則結構不進行扭轉耦聯計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀各構件，其地震作用效應應乘以增大系數。一般情況下，短邊可按1.15采用，長邊可按1.05采用；當扭轉剛度較小時，周邊各構件宜按不小于1.3采用。角部構件宜同時乘以兩個方向各自的增大系數。
2 按扭轉耦聯振型分解法計算時，各樓層可取兩個正交的水平位移和一個轉角共三個自由度，并應按下列公式計算結構的地震作用和作用效應。確有依據時，尚可采用簡化計算方法確定地震作用效應。
1)j振型i層的水平地震作用標準值，應按下列公式確定：
3）雙向水平地震作用下的扭轉耦聯效應，可按下列公式中的較大值確定：
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5.2.3 地震扭轉效應是一個極其復雜的問題，一般情況，宜采用較規則的結構體型，以避免扭轉效應。體型復雜的建筑結構，即使樓層“計算剛心”和質心重合，往往仍然存在明顯的扭轉效應。因此，89規范規定，考慮結構扭轉效應時，一般只能取各樓層質心為相對坐標原點，按多維振型分解法計算，其振型效應彼此耦連，用完全二次型方根法組合，可以由計算機運算。
89規范修訂過程中，提出了許多簡化計算方法，例如，扭轉效應系數法，表示扭轉時某榀抗側力構件按平動分析的層剪力效應的增大，物理概念明確，而數值依賴于各類結構大量算例的統計。對低于40m的框架結構，當各層的質心和“計算剛心”接近于兩串軸線時，根據上千個算例的分析，若偏心參數ε滿足0.1＜ε＜0.3，則邊榀框架的扭轉效應增大系數η＝0.65＋4.5ε。偏心參數的計算公式是，其中，ey、sy分別為i層剛心和i層邊榀框架距i層以上總質心的距離(y方向)，Kx、Kφ分別為i層平動剛度和繞質心的扭剛度。其他類型結構，如單層廠房也有相應的扭轉效應系數。對單層結構，多采用基于剛心和質心概念的動力偏心距法估算。這些簡化方法各有一定的適用范圍，故規范要求在確有依據時才可用來近似估計。
本次修訂，保持了2001規范的如下改進：
1 即使對于平面規則的建筑結構，國外的多數抗震設計規范也考慮由于施工、使用等原因所產生的偶然偏心引起的地震扭轉效應及地震地面運動扭轉分量的影響。故要求規則結構不考慮扭轉耦聯計算時，應采用增大邊榀構件地震內力的簡化處理方法。
2 增加考慮雙向水平地震作用下的地震效應組合。根據強震觀測記錄的統計分析，二個水平方向地震加速度的最大值不相等，二者之比約為1：0.85；而且兩個方向的最大值不一定發生在同一時刻，因此采用平方和開方計算二個方向地震作用效應的組合。條文中的地震作用效應，系指兩個正交方向地震作用在每個構件的同一局部坐標方向的地震作用效應，如χ方向地震作用下在局部坐標χi向的彎矩Mxx和y方向地震作用下在局部坐標χi方向的彎矩Mxy；按不利情況考慮時，則取上述組合的最大彎矩與對應的剪力，或上述組合的最大剪力與對應的彎矩，或上述組合的最大軸力與對應的彎矩等等。
3 扭轉剛度較小的結構，例如某些核心筒-外稀柱框架結構或類似的結構，第一振型周期為Tθ，或滿足Tθ＞0.75Txl，或Tθ＞0.75Tyl，對較高的高層建筑，0.75Tθ＞Tx2，或0.75Tθ＞Ty2，均需考慮地震扭轉效應。但如果考慮扭轉影響的地震作用效應小于考慮偶然偏心引起的地震效應時，應取后者以策安全。但現階段，偶然偏心與扭轉二者不需要同時參與計算。
4 增加了不同阻尼比時耦聯系數的計算方法，以供高層鋼結構等使用。
5.2.4 采用底部剪力法時，突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應，宜乘以增大系數3，此增大部分不應往下傳遞，但與該突出部分相連的構件應予計入；采用振型分解法時，突出屋面部分可作為一個質點；單層廠房突出屋面天窗架的地震作用效應的增大系數，應按本規范第9章的有關規定采用。
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5.2.4 突出屋面的小建筑，一般按其重力荷載小于標準層1／3控制。
對于頂層帶有空曠大房間或輕鋼結構的房屋，不宜視為突出屋面的小屋并采用底部剪力法乘以增大系數的辦法計算地震作用效應，而應視為結構體系一部分，用振型分解法等計算。
5.2.5 抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求：（自2022年1月1日起廢止該條,詳見新規《建筑與市政工程抗震通用規范》GB 55002-2021）
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5.2.5 由于地震影響系數在長周期段下降較快，對于基本周期大于3.5s的結構，由此計算所得的水平地震作用下的結構效應可能太小。而對于長周期結構，地震動態作用中的地面運動速度和位移可能對結構的破壞具有更大影響，但是規范所采用的振型分解反應譜法尚無法對此作出估計。出于結構安全的考慮，提出了對結構總水平地震剪力及各樓層水平地震剪力最小值的要求，規定了不同烈度下的剪力系數，當不滿足時，需改變結構布置或調整結構總剪力和各樓層的水平地震剪力使之滿足要求。例如，當結構底部的總地震剪力略小于本條規定而中、上部樓層均滿足最小值時，可采用下列方法調整：若結構基本周期位于設計反應譜的加速度控制段時，則各樓層均需乘以同樣大小的增大系數；若結構基本周期位于反應譜的位移控制段時，則各樓層i均需按底部的剪力系數的差值△λ0增加該層的地震剪力——△FEki＝△λ0GEi；若結構基本周期位于反應譜的速度控制段時，則增加值應大于△λ0GEi，頂部增加值可取動位移作用和加速度作用二者的平均值，中間各層的增加值可近似按線性分布。
需要注意：①當底部總剪力相差較多時，結構的選型和總體布置需重新調整，不能僅采用乘以增大系數方法處理。②只要底部總剪力不滿足要求，則結構各樓層的剪力均需要調整，不能僅調整不滿足的樓層。③滿足最小地震剪力是結構后續抗震計算的前提，只有調整到符合最小剪力要求才能進行相應的地震傾覆力矩、構件內力、位移等等的計算分析；即意味著，當各層的地震剪力需要調整時，原先計算的傾覆力矩、內力和位移均需要相應調整。④采用時程分析法時，其計算的總剪力也需符合最小地震剪力的要求。⑤本條規定不考慮阻尼比的不同，是最低要求，各類結構，包括鋼結構、隔震和消能減震結構均需一律遵守。
扭轉效應明顯與否一般可由考慮耦聯的振型分解反應譜法分析結果判斷，例如前三個振型中，二個水平方向的振型參與系數為同一個量級，即存在明顯的扭轉效應。對于扭轉效應明顯或基本周期小于3.5s的結構，剪力系數取0.2αmax，保證足夠的抗震安全度。對于存在豎向不規則的結構，突變部位的薄弱樓層，尚應按本規范3.4.4條的規定，再乘以不小于1.15的系數。
本次修訂增加了6度區樓層最小地震剪力系數值。
5.2.6 結構的樓層水平地震剪力，應按下列原則分配：
1 現澆和裝配整體式混凝土樓、屋蓋等剛性樓、屋蓋建筑，宜按抗側力構件等效剛度的比例分配。
2 木樓蓋、木屋蓋等柔性樓、屋蓋建筑，宜按抗側力構件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。
3 普通的預制裝配式混凝土樓、屋蓋等半剛性樓、屋蓋的建筑，可取上述兩種分配結果的平均值。
4 計入空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉的影響時，可按本規范各有關規定對上述分配結果作適當調整。
5.2.7 結構抗震計算，一般情況下可不計入地基與結構相互作用的影響；8度和9度時建造于Ⅲ、Ⅳ類場地，采用箱基、剛性較好的筏基和樁箱聯合基礎的鋼筋混凝土高層建筑，當結構基本自振周期處于特征周期的1.2倍至5倍范圍時，若計入地基與結構動力相互作用的影響，對剛性地基假定計算的水平地震剪力可按下列規定折減，其層間變形可按折減后的樓層剪力計算。
1 高寬比小于3的結構，各樓層水平地震剪力的折減系數，可按下式計算：
2 高寬比不小于3的結構，底部的地震剪力按第1款規定折減，頂部不折減，中間各層按線性插入值折減。
3 折減后各樓層的水平地震剪力，應符合本規范第5.2.5條的規定。
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5.2.7 由于地基和結構動力相互作用的影響，按剛性地基分析的水平地震作用在一定范圍內有明顯的折減?？紤]到我國的地震作用取值與國外相比還較小，故僅在必要時才利用這一折減。研究表明，水平地震作用的折減系數主要與場地條件、結構自振周期、上部結構和地基的阻尼特性等因素有關，柔性地基上的建筑結構的折減系數隨結構周期的增大而減小，結構越剛，水平地震作用的折減量越大。89規范在統計分析基礎上建議，框架結構折減10％，抗震墻結構折減15％～20％。研究表明，折減量與上部結構的剛度有關，同樣高度的框架結構，其剛度明顯小于抗震墻結構，水平地震作用的折減量也減小，當地震作用很小時不宜再考慮水平地震作用的折減。據此規定了可考慮地基與結構動力相互作用的結構自振周期的范圍和折減量。
研究表明，對于高寬比較大的高層建筑，考慮地基與結構動力相互作用后水平地震作用的折減系數并非各樓層均為同一常數，由于高振型的影響，結構上部幾層的水平地震作用一般不宜折減。大量計算分析表明，折減系數沿樓層高度的變化較符合拋物線型分布，2001規范提供了建筑頂部和底部的折減系數的計算公式。對于中間樓層，為了簡化，采用按高度線性插值方法計算折減系數。本次修訂保留了這一規定。
