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地震作用【地震作用】地震作用是建筑抗震设计的基本依据，是结构抗震设计能否取得安全与经济完美协调效果的前提 。遵照结构抗震动力学和地震工程学的原理，正确、合理地根据实际地震、地质条件、场地、结构等诸多因素确定建筑的地震作用是结构设计人员面临的重大问题之一 。
基本介绍中文名：地震作用
外文名：earthquake action
学科：建筑学
解释：地运动引起的结构动态作用
强震地面运动强地震引起的地面运动，一般可用强震仪以加速度时程曲线（两个水平向、一个竖向）的形式记录,其中对结构产生作用的最重要特徵是加速度最大值（也称加速度峰值）、频率成分和持续时间 。从图1 a、b可知，两个记录分别具有不同的频率成分(波形A、波形B)，其各自的主要频率也称卓越频率(其倒数为卓越周期);土愈软则卓越周期愈长,并随震中距而异 。持续时间从几秒至几十秒，随震级、震中距以及地表软土覆盖层厚度而变化 。地震时，在结构的某些部位装上感测器把信号记录下来，可得到地震反应的物理量：如加速度、速度、位移和应变等，用以定量估计地震作用，以便在工程结构抗震设计中套用 。
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地震作用地震反应分析在地震的地面运动作用下，分析结构反应的过程称地震反应分析 。分析时常把研究的结构看成一个“系统”,把地面运动看成对该系统的输入,系统的输出便是地震反应 。以最简单的单自由度弹性体系作为该系统的一例，其质点在地震动作用下的运动方程式为m【塯(t)+塯g(t)】+c凧(t)+kyx(t)=0式中m为质量；塯g为地面运动加速度(即输入)；塯、凧及x为质点相对于基底的加速度、 速度和位移（即反应）；【塯(t)+塯g(t)】 为绝对加速度；c为阻尼係数；ky为刚度 。m【塯(t)+塯g(t)】为质点运动的惯性力 。c凧(t)为阻尼力（阻尼愈大反应愈小） 。kyx(t)为恢复力;是质点在地震作用下力图恢复到原来位置的力 。在无阻尼自由振动中，质量m和刚度ky决定体系的自振频率（或周期） 。在相同的地面运动下,不同自振频率体系的质点反应不一样;反之，把不同地面运动输入同一体系的反应也不一样 。因此，地震作用不同于重力等其他作用，它和地面运动特性以及结构本身的动力特性（频率、阻尼）有关 。在地震反应分析中，如果把地面运动作为确定的过程进行分析便是确定性的地震反应分析 。由于地面运动带有随机性质，如果把地面运动作为随机过程分析便是机率性的地震反应分析 。
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地震作用地震作用理论在结构设计中，为了增强结构抗御地震灾害的能力，早在19世纪就有许多学者研究地震作用的理论 。到目前为止，以规範形式肯定下来的先后有静力理论和反应谱理论，此外，在一些重要工程中，往往直接通过地震反应时程分析来改进结构的抗震设计 。静力理论20世纪初，日本首先提出水平最大加速度是地震破坏的重要因素 。把地面运动最大加速度(塯g)和重力加速度(g)的比值K定义为“水平烈度”，即当房屋重量为G时,水平地震力为KG；可理解为以房屋重量K倍的水平力破坏房屋的静止状态 。静力理论曾被很多国家接受，直到现在个别国家还在某些结构设计中套用 。动力理论考虑地面运动加速度和结构动力特性的计算理论 。其中有反应谱理论和地震反应时程分析 。反应谱理论20世纪30年代初期,美国首先提出了反应谱概念 。1943年M.A.毕奥发表了以海伦娜等地地震为例的几条加速度谱曲线，图2是其中之一，用扭摆模拟方法绘製，横坐标为单质点体系的自振周期，纵坐标为体系质点的最大加速度值,这就是加速度反应谱 。显然,输入相同的地震记录，最大加速度值随体系自振周期的改变而变化 。如果把数量足够多的实际地面运动记录作为输入，可以得到多条类似的曲线，然后经过统计分析可以确定一条或数条随场地土质条件变化的标準反应谱曲线以供设计套用,这就是反应谱理论 。自50年代起,美国和苏联开始採用反应谱理论，目前大多数国家的规範都採用了 。中国自50年代中期开始在抗震设计中採用了反应谱理论 。70年代的谱曲线形状如图3所示，图中α为地震影响係数，它是最大绝对加速度与重力加速度的比值，当设计烈度为 7度、8度、9度时，α分别为0.23、0.45、0.90；Ⅰ类场地为坚硬的土，Ⅲ类场地为较软弱土，Ⅱ类场地土介于Ⅰ、Ⅲ之间 。在抗震设计中，从静力理论过渡到反应谱理论是一个质的变化 。反应谱曲线不仅可以直接提供单自由度体系的弹性地震力，对于多自由度体系，也可以通过振型分解把结构化为若干个单自由度以便利用同一谱曲线 。地震反应时程分析在抗震设计中,有时还要直接进行确定性的地震反应时程分析 。在进行分析时，除需选择合适的地震记录外，还要确定结构的力学模型、结构构件的恢复力特性和计算方法 。