建筑参数
地震条件
计算结果
1.00
自振周期 T (s)
0.600
Sa(T) (g)
0.075
地震影响系数 Cs
375
基底剪力 V (kN)
1/200
层间位移角
35.0
建筑高度 H (m)
建筑截面图（振型）
采用反应谱法实时计算设计基底剪力、自振周期和层间位移。可交互调整楼层数、场地类别和地震烈度进行抗震方案比较。
抗震设计的核心是计算结构所受的总水平地震作用，即设计基底剪力V。它由地震影响系数和结构总重量决定。
$$ V = C_s \cdot W $$其中，$V$ 为设计基底剪力（总地震力），$C_s$ 为地震影响系数（与结构周期T和场地条件相关），$W$ 为结构的等效总重力荷载代表值。
地震影响系数 $C_s$ 由设计反应谱确定，它综合反映了地震动特性、场地条件和结构动力特性。结构的基本自振周期 $T$ 是关键参数。
$$ C_s = \frac{S_a(T)}{g \cdot R} $$其中，$S_a(T)$ 为给定周期T下的设计谱加速度，$g$ 为重力加速度，$R$ 为结构延性系数（反映结构的耗能能力）。在模拟器中，通过调整场地类别和烈度，你正在改变的就是设计谱 $S_a(T)$ 的形状和大小。
高层住宅与办公楼设计：工程师使用反应谱法确定各楼层的地震力，用于设计梁、柱、墙和楼板的尺寸与配筋。比如一栋30层的办公楼，需要确保在设防烈度地震下，核心筒和框架能协同工作，将层间位移角控制在1/800以内，保证玻璃幕墙和内部隔墙的安全。
医院、数据中心等生命线工程：这类建筑在震后必须保持功能正常，因此抗震设防标准更高。设计时不仅要满足强度要求，还需进行罕遇地震下的弹塑性分析，确保关键设备（如手术室、服务器）不因过大变形而失效。
工业厂房与设备基础：厂房内常有重型设备或精密仪器。抗震设计需考虑设备与结构的相互作用，防止设备倾覆或管道破裂。例如，化工厂的反应塔，其支撑框架的设计必须能抵抗由设备质量带来的巨大地震惯性力。
既有建筑的抗震加固评估：对老旧建筑，需评估其现有抗震能力。通过现场测试或计算估算其实际周期T，并依据现行规范复核其层间位移角。不满足要求时，需采用增设剪力墙、粘钢、减震隔震等技术进行加固。
开始使用本工具时，有几个需要特别注意的要点。首先是“实时计算 ≠ 正式设计计算书”这一点。NovaSolver仅用于参数研究（方案比选），不能替代最终的结构计算书。例如，工具中仅按楼层数通过 $T = 0.1 \times N$ 简化计算固有周期，但实际建筑会因平面形状和墙体布置产生很大差异。绝对不可直接将此结果用于正式提交的计算文件。
第二点是关于“地震力系数Cs小并不一定意味着安全”的误解。虽然我们希望Cs值较小，但若为达成此目的而随意增大响应修正系数R（例如将钢结构数值应用于RC结构），则可能导致表面地震力降低的同时，允许变形量（层间位移角）过大的风险。例如将R从3提高到6，地震力会减半，但理论上变形量将变为两倍。这会增加非结构构件损伤的风险，因此保持平衡至关重要。
第三点是地基类别选择的重要性。在界面中选择“软弱地基”时基底剪力会显著上升，但实际的地基判定需要基于标准贯入试验（N值）等专业勘察。若凭“大概较硬”的推测而选择“第Ⅰ类地基”进行计算，则存在实际地震中承受超出预期作用力的风险。正确使用方法是：通过本工具体会地基类别变化带来的显著影响，从而理解不应节省地基勘察的成本。
这款抗震设计模拟器背后的理念，实际上与众多工程领域深度关联。首当其冲的是“机械工程中的振动工程学”。将建筑简化为质点-弹簧模型并求解其固有周期与响应的过程，与汽车悬架或机械隔振设计在原理上完全相同。例如，在工具中增加楼层数会导致周期变长（即低频化），这类似于增加重物（质量）或加长弹簧（刚度）的现象。
其次是“地基工程学”。工具中选择的“地基类别”反映了地震波传递至地表过程中的放大特性。软弱地基对长周期成分的放大现象，正是地基工程学的核心课题。此外，这还可延伸至建筑基础与地基相互作用的“土-结构相互作用（SSI）”这一高阶主题。NovaSolver虽对此进行了简化，但在超高层建筑中该效应不可忽略。
再者还与“材料工程学·断裂力学”相关。响应修正系数R可视为对结构材料（钢材或混凝土）屈服后通过开裂或塑性变形吸收能量的“延性”的量化指标。其中凝聚了关于混凝土裂缝控制与钢材低周疲劳特性的知识。
若熟悉本模拟器后产生“想深入了解”的想法，可尝试进入下一阶段。首先是数学背景：理解工具核心采用的“反应谱法”需要常微分方程（特别是含阻尼单自由度体系振动方程：$m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = -m\ddot{x}_g$）与傅里叶分析的基础知识。这是一种将地震动视为多种频率成分合成的思路。
实践性学习步骤推荐：1. 通过工具建立直观感受 → 2. 阅读建筑基准法条文及解说书，确认工具中各参数（Cs、R等）的来源条款 → 3. 自制简易Excel表格，尝试以“手算”方式复现工具的相同计算。例如，尝试使用 $T = 0.02 \times H$（H为建筑高度，单位m）等其他近似公式计算固有周期T，可亲身体验结果的变化。
接下来建议学习的推荐专题是“时程响应分析”。NovaSolver使用的反应谱法是将地震力换算为等效静力的方法。相对地，时程分析则是将实际地震波（加速度记录）按时间步长输入，直接计算建筑振动全过程的方法。虽然能进行更接近实际的评估，但计算成本更高且参数设置更复杂。理解这两者的差异是迈向中级水平的第一步。