建筑结构强度偏心引起的扭转耦联作用
框架结构扭转不规则的处理实践及讨论
84内蒙古石油化工2014年第8期框架结构扭转不规则的处理实践及讨论闫雨，康宝玉(内蒙古新雅建筑设计有限责任公司，内蒙古呼和浩特O LO O O O)摘要：本文分析了在框架结构设计中控制扭转的两个指标，并结合实际工程讨论了处理框架结构抗扭转变形过大的方法。
关键词：框架结构；抗扭刚度；周期比；位移比中图分类号：T U398+．2文献标识码：A文章编号：1006—7981(2014)08一0084一03国内外历次大地震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构，在地震中会遭受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明，过大的扭转效应会导致结构的严重破坏。
结构设计时主要通过限制两个指标来控制扭转，这两个指标即位移比和周期比。
1概念在《高层建筑混凝土结构技术规程》3．4．3有如下规定：结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼层平均值的1．5倍；B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼层平均值的1．4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0．9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0．85。
限制楼层位移比和限制扭转平动周期比两者虽然都和结构的抗扭有关，但关注的角度不同。
对楼层位移比的限制，关注的是结构实际承受的扭转效应；而限制结构扭转周期和平动周期的比值，其目的是对结构的抗扭能力大小的判断。
扭转周期过大，说明该结构的抗扭能力弱(注意，结构不一定有扭转，可能是完全对称的结构，如抗侧刚度过于集中在平面中部的框架一核心筒结构等)，这类结构一旦遭受意、收稿El期：2014一03—18外的扭转作用，将导致较大的扭转破坏，结构设计中应尽量避免。
建筑结构设计中偶然偏心与双向地震的应用
１８８
张嫒媛，等：建筑结构设计中偶然偏心与双向地震的应用
２５０ ｍｍ×４５０
ｍｍ。楼板为现浇钢筋混凝土楼板，厚１１０
ｍｍ。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本工程在平面内无凹凸不规则、无楼板局部不连续，在竖向没有出现收缩以及抗侧力构件不连续等 现象。《抗规》规定，质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响；而《抗规》 第３．４．３条对结构的平面和竖向不规则进行了划分，其中扭转不规则是指在给定的水平力作用下，楼层 的最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的１．２倍。《抗规》指出，扭转位移比计算 时，给定水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平力，并考虑偶然偏心。 采用中国建筑科学研究院ＰＫＰＭ软件进行计算分析，选取偶然偏心，计算结果如下。 （１）结构的振动周期，Ｘ，ｙ方向的平动系数、扭转系数。经计算，该结构前３阶振型的周期、转角及 扭转系数如表１所示。 （２）结构的扭转位移比。经计算，在ｘ＋偶 然偏心地震作用规定水平力下ｘ方向楼层最
值。
关键词：抗震设计；偶然偏心；双向地震作用 中图分类号：ＴＵ３１１．３ ０
文献标志码：Ａ
引
言
在结构设计中，地震作用效应计算是结构计算中一个非常重要的内容。偶然偏心和双向地震作用 是地震作用效应计算中的两个至关重要的参数¨】。是否考虑偶然偏心和双向地震可能会对地震作用 效应的计算结果产生较大的差异，如果选择不恰当可能对结构产生安全隐患或导致设计不经济，因此， 本文对这两个参数如何选取进行归纳总结，提出合理的选用方法，为建筑结构的抗震设计提供参考。
１
偶然偏心
偶然偏心是指由偶然因素引起的结构质量分布的变化，这可能会导致结构固有振动特性的变化，因
而结构在相同地震作用下的反应也将会发生变化。考虑偶然偏心，实际就是考虑由偶然偏心引起可能 出现的最不利的地震作用。 偶然偏心主要用于结构和构件内力的计算。偶然偏心由两部分组成：一是质量偏心。实际工程都 有设计及施工误差，使用时荷载尤其是动荷载的布置与结构设计时的设想也有偏差，因此，实际质量中 心与理论计算的质量偏心有差异。二是地震地面运动的扭转分量等因素引起的偶然偏心。 理论上讲，各个楼层的质心都可能在各自不同的方向出现偶然偏心，从最不利的角度出发，ＰＫＰＭ 计算程序只考虑了以下４种偏心工况：（１）ｘ向地震，所有楼层的质心沿ｙ轴正向偏移５％，记作ＥｘＰ； （２）ｘ向地震，所有楼层的质心沿ｌ，轴负向偏移５％，记作ＥｘＭ；（３）ｙ向地震，所有楼层的质心沿ｘ轴 正向偏移５％，记作ＥＹＰ；（４）ｙ向地震，所有楼层的质心沿ｘ轴负向偏移５％，记作ＥＹＭ。考虑偶然偏 心后，地震作用增加以上４个工况，然后在进行内力组合，最后地震作用组合数增加到原来的３倍。 考虑偶然偏心计算时，结构的竖向位移、风荷载作用下的水平位移及结构的剪重比几乎没有差异； 但结构在地震作用下的内力和地震作用下的最大水平位移、层间位移、位移角等有较大区别。
略谈建筑结构设计中的扭转效应
略谈建筑结构设计中的扭转效应作者：常宏杰来源：《魅力中国》2018年第17期摘要：随着技术水平的不断提高，社会经济的快速发展，人们对高层建筑结构设计的要求也越来越高。
现如今高层建筑结构设计中还存在很多问题，急需解决，因此，我们要加强先进设计理论与先进技术的学习与应用，不断进行高层建筑结构设计中扭转效应的控制方法的研发和探讨，使高层建筑结构设计更加适用、安全、可靠与经济。
关键词：建筑；结构；扭转效应一、高层建筑结构设计中扭转效应的发生原因所谓的扭转效应是计算建筑结构空间时，因项目工程结构不规则导致的结构位移。
需重视的是，建筑的扭转效应指的是项目工程的主体部分，在自然灾害发生时，将严重破坏工程结构。
调查结果显示，建筑结构设计中的扭转效发生原因主要包括这样几个因素：①外部因素。
从外部因素上来讲，地震波是造成扭转效应的重要因素，以面波、纵波、横波为主。
其中，面波会沿着地表结构蔓延，是破坏建筑工程的关键因素；横波会抖动地面，破坏性相对较强；②内部因素。
对于建筑工程来讲，工程抗扭转刚度小是引起扭转效应的主要原因，逆转刚度对建筑工程结构所产生的关键作用是结构的地震扭矩。
从力学角度上来讲，构建距离地质中心越远，抗扭转刚度也就越大。
当地震作用在建筑工程时，将产生一定的破坏力，且该破坏力作用于建筑工程，而不产生扭转效应时，该点被称之为刚心。
由此可见，刚心在建筑工程中并不是一成不变的，且随着相应因素的不斷变化而变化。
同时，地震作用在建筑工程时，若地质中心、刚心处于不重合状态，将不会发生扭转；若地质中心、刚心不重合出现偏心距时，将扩大扭转效应，影响高层建筑工程的施工质量。
二、高层建筑结构设计中扭转效应的控制原则和措施（一）控制原则国家所颁布的《建筑抗震设计规范》曾明确提出建筑工程结构平面的扭转要求，且建筑工程的结构技术规程也明确要求在考虑偏心地震的情况下，楼层之间的构件水平、层间位移，建筑工程的最高高度不能高于平均值的1.1倍；对于B级建筑工程来讲，其高度不能大于该楼层平均值的1.1倍。
抗震设计中的平扭耦联问题
调整结构布置。
对于动力特性特别不规则的结构，不论它的几何规则性如何，都应该作为超限高层建筑进行抗震专项审查。
对于动力特性严重不规则的结构方案，一般不予采用。
当有特殊要求时，其抗震性能要进行专门的研究ｎ匐．实现结构动力规则性的途径，可以大致归纳为以下９个方面。
１．意结构布置的对称性和均匀性，控制结构的偏心率。
当偏心率足够小时，结构通常有清晰的平动主振型和清晰的扭转主振型，比较容易满足扭平分量比的要求。
日本规范规定，对于偏心率大于１５％的结构，都要进行保有水平耐力分析”“。
２．注意抗侧力构件转换引起结构的不对称和刚心的偏移。
３．注意累积质量的影响。
当结构局部收进出现高低跨时，应合理布置剪力墙，以减小偏心距。
４．当结构具有平面凹凸不规则时，在凹槽处应加强竖向构件和增设槽口拉梁。
５．当由予连层设计引起楼板大面积缺失，造成长短柱时，一方面要加强短柱的延性，另—方面还要加强长柱的刚度。
６．满足侧向刚度的前提下，‘在刚心附近尽量减少剪力墙的布置。
除了必要的门窗洞以外，尽量不要在剪力墙外墙上开洞。
通过调节结构楼层面内外圈刚度的比例关系，加强结构的整体抗扭刚度，减少扭转效应。
７．强周边梁的刚度。
可以采用增高周边连梁和加高加宽周边框架梁的方法来加强结构的整体抗扭刚度和调整刚心的位置。
８．视顶部小塔楼的结构布置。
９．在满足建筑立面和使用功能的前提下。
必要时可以考虑增设抗震缝。
５．工程实例５．１南京温州大厦办公楼５．１．１结构体系办公楼主要结构层数是地下２层，地上２３层。
檐口标高７９．３０米，２３层以上设缓冲层、机虏及水箱层等３层塔楼，塔楼的项标高８７．３０米。
带４层裙房，裙房顶标高１６．６０米。
５层开始收迸，收进的水平向尺寸约等了：相邻下层的３０％。
侧向刚度不规则。
裙房为框架结构，预应力扁梁＋ＧＢＦ板。
主楼为钢筋混凝土核心筒—框架结构体系。
楼盖系统采用无粘结预应力平板。
详见图４和图５所示。
５．１．２抗震设计参数设防分类，丙类；设防烈度，７度：设计分组，第ｌ组；设计基本地震加速度值，Ｏ．１蚀，设计特征周期，Ｏ．３５秒：场地，Ⅱ类；抗震等级，剪力墙，二级，框架，二级。
《高层建筑与抗震设计》期末考试复习题及参考答案
高层建筑与抗震设计复习题（课程代码252282）1.一、判断题（正确的画√, 错误的画×）2.建筑物主要是通过抗震构造措施保证结构构件的变形能力, 来提高结构的安全性, 防止建筑物倒塌。
( √) 框架剪力墙结构中. 主要利用剪力墙来承担大部分竖向荷载和水平剪力。
( ×) 3.改正: 房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担, 而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。
4.一般情况下, 风荷载作用下的多层多跨框架内柱轴力小于外柱轴力（√）5.分层法中, 除底层柱外, 各层柱的弯矩传递系数为1/3。
( √)6.在由节点弯矩平衡求各梁端弯矩时, 中间节点处的梁端弯矩可将该节点柱端不平衡弯矩按梁的相对线刚度进行分配。
( √)7.框架结构是由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构, 节点一般为刚性节点。
( √)8.地震烈度是指地震时震中的强烈程度。
( ×)9.改正: 地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。
10.结构基本周期计算的能量法是根据体系振动过程中能量守导出了单质点体系基本频率的简化计算方法。
( ×)11.改正: 多质点体系体型复杂的结构, 质量和刚度分布明显不均匀、不对称的结构, 在地震作用下会发生水平振动。
( ×)12.改正: 扭转振动。
13.地震时结构所承受的地震作用实际上是地震动输入结构后产生的静态反应。
( ×)14.改正: 动态反应房屋在地震作用下引起扭转振动的主要原因是结构扭转中心与刚度中心不重合,使得结构除产生平移振动外, 还围绕刚心作扭转振动, 形成平扭耦联振动( ×)15.改正: 质量中心。
16.高层剪力墙结构中每个独立剪力墙段的高度与长度之比不应小于2, 墙肢截面高度不宜大于8m。
( √)17.高层剪力墙结构混凝土强度等级不应低于C15。
( ×)18.改正: 不应低于C2019.高层框架柱的反弯点位置取决于该柱上下端侧移的比值。
偶然偏心、双向地震、扭转耦联~2021
偶然偏心、双向地震、扭转耦联1偶然偏心1.1形成原因（1）质量偏心在建造过程中，由于技术所限，施工的误差在所难免，相同尺寸的构件其质量几乎不会相同，布置于对称位置时，质心不会在二者连线的中点。
在实际使用时，活荷载出现的地点不固定（这里包含了人员的走动、家具的摆放位置的可变性以及装修材料分布不均匀），无法准确判定质心与刚心的相对位置关系。
所以偏心必然存在，这也是对于质心和刚心重合的对称结构，我们仍要考虑偶然偏心的理由。
（2）地震作用偏心地震作用时，地面运动的扭转分量会引起偏心。
不是所有的地震作用都会按照垂直于某一边的方向作用，而是存在一定的角度。
1.2用途偶然偏心主要用于结构的扭转不规则判断计算及结构、构件的内力（配筋）计算。
1.3用法（1）计算扭转位移比时，需要考虑具有偶然偏心的规定水平力作用。
（2）对于高层结构，《高规》4.3.3条明确规定需要考虑偶然偏心。
计算单向地震作用时，用质心的偏移值来综合考虑质量偏心和地震力偏心的影响。
将各振型地震作用沿垂直于地震作用方向，从质心位置偏移±e i来考虑偶然偏心的影响，e i=5%L i，L i为第i层垂直于地震作用方向建筑物的总投影长度。
（3）在条文说明里补充说明当采取底部剪力法计算时，应该考虑偶然偏心。
这一条对于使用软件计算时，基本不需要考虑，因为软件主要使用的是振型分解反应谱法。
（4）计算双向地震作用时不用考虑，但需要同考虑偶然偏心的单向地震作用计算结果取包络值。
（5）当楼层平面有局部突出时，可以按照公式计算出等效边长。
= + ℎ (1+3 )（6）偶然偏心直接与单向地震作用方向的建筑物总长度挂钩，当建筑物的长宽比≥3时，可看作长矩形平面，L i值偏大，偶然偏心计算结果不合理。
《抗规》3.4.3条指出：“除采用该方向最大尺寸的5%外，也可以考虑具体的平面形状和抗侧力构件的布置调整”，这里的调整，应根据双向地震的计算结果调整偶然偏心的系数，使两种计算假定下，结构扭转位移比数值接近。
扭转耦联(振型分解反应谱法)
扭转耦联
1、扭转分为单向地震的扭转，双向地震的扭转，结构自身振型的扭转；耦联，是结构自身振型之间的相互影响，称为耦联。
2、单向地震的扭转，按4.3.3 条，考虑偶然偏心。
就是考虑单向地震的扭转。
3、双向地震的扭转，按4.3.10 条3 款，式4.3.10-7、8 计算地震作用，就是考虑双向地震的扭转。
4、结构自身振型的扭转。
按 4.3.9 条 1 款计算地震作用，一个振型下各楼层仅取一个与地震作用同方向的水平位移Xji，进行单向地震作用计算，一个方向的地震作用只能计算得到该方向对应的地震作用标准值，不会产生与该方向垂直方向的地震作用标准值，就是不考虑振型的扭转。
按 4.3.10 条 1 款计算地震作用，一个振型各楼层取两个正交的水平位移Xji和Yji，和一个转角位移φji，共三个位移，在一个方向的地震作用下，一个振型地震作用可以算出三个方向的水平地震作用标准值，Xji对应Fxji，Yji对应Fyji，φji对应Ftji，Fxji、Fyji为水平力，Ftji为扭矩，Ftji 不会增加楼层地震剪力，但会增大每个构件的地震剪力，该剪力与水平力分配到构件上的剪力叠加得到构件一个振型下的地震剪力，就是考虑振型的扭转。
5、按4.3.9 条2 款进行振型地震力的组合，叫SRSS 组合，不考虑振型之间的耦联。
6、按4.3.10 条2 款进行振型地震力的组合，叫CQC 组合，就是考虑振型之间的耦联。
扭转效应在高层建筑结构设计的运用
扭转效应在高层建筑结构设计的运用扭转效应是在高层建筑结构设计中广泛应用的一种技术。
它是指在建筑结构中，由于外力的作用，结构体出现了扭曲形变，从而产生了一种特殊的反力。
这种反力可以通过适当的设计，用来增强建筑物的稳定性和承载力，同时还可以有效地减少结构体的振动和位移，使建筑物更加安全稳定。
扭转效应的基本原理是：在建筑物中加入适当的扭转元素，如斜板或斜柱等，当水平方向的地震力或风力作用在建筑物上时，这些扭转元素将引起结构体的扭转变形。
这种变形产生的反力可使建筑物产生抗扭效应，从而使建筑物更加稳定。
从结构设计的角度来看，使用扭转效应可以使建筑物具有更好的承载能力。
如果没有采用扭转效应，建筑物可能会出现扭曲变形，影响整个建筑物的稳定性。
此外，扭转效应还可以降低建筑结构的自振频率，从而减少地震和风灾难的影响，确保建筑物能够承受不同程度的地震和风力。
在真实的设计应用中，扭转效应往往与其他结构设计技术一起使用，例如结构控制系统、框架结构等。
在这些结构中，扭转效应是一个重要的组成部分，它可以有效地增强结构的稳定性，减少振动幅度，并降低建筑物的位移。
此外，扭转效应还能够改善建筑物的空间灵活性，使设计更加灵活多样化。
在实际建筑结构设计中，扭转效应需要考虑许多因素，如建筑结构的强度、自重、自振频率、灵敏度、地震波、风力等。
只有在考虑了这些因素的影响后，才能确定合适的扭转元素，从而在结构中实现扭转效应。
在设计初期，建筑师和结构工程师通常会通过模拟计算和实验数据来评估建筑结构的稳定性，从而设计出最佳的扭转元素和结构方案。
在整个设计过程中，扭转效应是一项必不可少的结构设计技术，尤其对于高层建筑的结构设计来说，更加重要。
通过合理运用扭转效应，可以大大提高建筑物的结构安全和稳定性，确保建筑物的长期稳定运行。
扭转、偶然偏心理解
在抗震设计时，建筑结构的地震作用计算，在何种情况下应考虑偶然偏心的影响？在何种情况下应计算双向水平地震作用下的扭转影响？这一看似简单的问题，却有许多初学者（包括一些从事结构设计多年的老同志）在具体设计时也有被搞得晕晕乎乎、茫然不知所措的情形；考虑到此问题比较重要，且在应用中又存在较多疑问，现根据姜学诗先生编著的《混凝土结构设计问答实录》（机械工业出版社 2009.3版）的问题18以及一些其他设计资料编录如下：1.《砼高规》第3.3.3条规定：无论高层建筑结构的平面是否规则，在计算单向水平地震作用时，均应考虑质量偶然偏心的影响；高层建筑结构在采用底部剪力法计算结构的地震作用时，也应该考虑质量偶然偏心的影响；2.对于《抗规》中的建筑结构，《抗规》没有明确规定在计算单向水平地震作用时是否应该然偏心的影响，但是《抗规》在第5.2.3条就规则结构如何估计在水平地震作用下的扭转影响时作出如下规定：规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应应乘以增大系数。
一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。
注：关于结构的“扭转刚度较小”的一般定义：一般是指框架--核心筒结构或类似的结构，当第一振型以扭转为主的振型TΘ时，或TΘ不为第一振型，但满足TΘ>0.7T x1或TΘ>0.7T y1时、对于较高的高层建筑，当满足TΘ>0.7T x2或TΘ>0.7T y2时，均属于扭转刚度较小的结构，应当考虑地震作用的扭转效应。
但如果考虑扭转影响的地震作用效应（例如，将地震作用效应乘以增大系数1.3）小于考虑偶然偏心引起的地震作用效应时，应采用后者，以保证抗震设计的安全，但两者不应当叠加计算，通常取两者的最不利计算结果来进行结构设计由于SATWE软件在进行结构地震作用计算时，会自动按扭转耦联计算，故当采用SATWE软件进行结构分析计算时，对于平面规则的建筑结构，根据《抗规》第5.2.3条的规定，实际上可以不必将地震作用效应乘以增大系数来考虑扭转的影响。
地震作用计算(扭转耦联振型分解反应谱法)
1g
n
[kyy ]与[kxx ]相似,而[ky ]( [k y ]T )
与[kx ]相似，只需将下标x换成y即可。
1.5偏心结构的地震作用
• 1.5.1振型分解反应谱法 要求解方程（1.8），采用振型分解法，令
{U} [ A]{q}
(1.9)
[ A] [{A}1{A}2...{A}j...{A}n ]
k rs
k n1 k n2
k rs xi i
k rs xi
yis
yir
i
k
1n xx
e
yn
k
2n xx
e
yn
k
nn xx
e
yn
k 1n k 2n
k nn
k
rs yj
x
s j
x
r j
j
{U}
ux uy , ux
u1x u2x , uy
u1 y u2 y
unx
uny
1
2 ,{U g}
1 ugx 1 ugy
k k 11
12
xx
xx
k 1n xx
k k 21
22
xx
xx
k 2n xx
k k n1
n2
xx
xx
k nn xx
[kx ] [k x ]T
k
e 11
xx
y1
k
e 21
xx
y1
k
e 12
xx
y
2
k
22 xx
e
y
2
k
e n1
xx
y1
k
e n 2
xx
y
2
扭转耦联效应
扭转耦联效应嘿，朋友们！今天咱来唠唠这个扭转耦联效应。
你说这扭转耦联效应啊，就像是一场奇妙的舞蹈。
想象一下，一个舞者在舞台上，身体的各个部位要协调一致地舞动，不能乱了套，这就是扭转耦联效应在起作用呢！咱平常生活里也到处都有它的影子呀。
就好比你骑自行车，你的手要控制方向，脚要用力蹬，这两者之间就得配合好，不然车子不就歪歪扭扭的啦。
这其实就是一种简单的扭转耦联呀！再说说盖房子吧。
那房子的结构得稳稳当当的吧，要是哪根柱子和梁没配合好，那这房子能结实吗？肯定不行呀！这也是扭转耦联效应在暗中发力呢。
在工程领域，那更是得重视这个扭转耦联效应了。
要是工程师们不注意，设计出来的东西松松垮垮，那可怎么得了！就像一个机器，各个零件得紧密配合，才能高效运转呀。
你看那些大桥，那么雄伟壮观，为啥能屹立不倒呢？就是因为设计师们把扭转耦联效应考虑得透透的呀。
每一根钢索，每一块砖石，都在自己的位置上发挥着作用，共同抵抗着各种力量。
咱们人不也一样嘛！身体的各个器官、各个系统，不都得协同工作嘛。
要是心脏不好好跳了，肺不好好呼吸了，那咱们不就完蛋啦！所以啊，可别小瞧了这扭转耦联效应。
它就像一个隐形的指挥家，指挥着万物有条不紊地运行着。
咱得尊重它，了解它，才能更好地利用它呀！它真的无处不在呀，小到一个玩具的转动，大到宇宙中天体的运行，都有它的身影呢。
你说神奇不神奇？咱可得好好琢磨琢磨，怎么才能和它和谐共处，让它为我们的生活添彩，而不是添乱呢。
反正我觉得吧，扭转耦联效应就是生活中的一个奇妙存在，它让一切变得有序，变得有趣。
咱要是能把它玩转了，那可真是太棒啦！你们说是不是呀？。
混凝土梁的受弯扭转耦合作用研究
混凝土梁的受弯扭转耦合作用研究混凝土梁是一种常见的结构构件，广泛应用于房屋、桥梁、隧道等建筑领域。
在实际应用中，由于各种外力的作用，混凝土梁会发生受弯扭转耦合作用。
这种作用会对混凝土梁的强度和刚度等性能产生影响，因此混凝土梁的受弯扭转耦合作用研究具有重要的意义。
一、混凝土梁的受弯扭转耦合作用混凝土梁在受弯和扭转作用下会产生耦合效应，即弯曲和扭转两种形式的变形相互影响。
在弯曲情况下，混凝土梁的纵向受力会导致梁的扭转变形；而在扭转情况下，梁的纵向受力也会导致梁的弯曲变形。
这种受弯扭转耦合作用会对混凝土梁的强度和刚度等性能产生影响，因此需要进行研究和分析。
二、混凝土梁受弯扭转耦合作用的影响因素混凝土梁的受弯扭转耦合作用受到多种因素的影响，其中包括梁的几何形状、混凝土的强度和刚度、纵向受力的大小和方向等。
下面分别对这些因素进行介绍。
1. 梁的几何形状：混凝土梁的几何形状对其受弯扭转耦合作用有重要影响。
例如，梁的截面形状、截面尺寸、跨度等都会影响受弯扭转耦合作用的大小和形式。
2. 混凝土的强度和刚度：混凝土的强度和刚度对混凝土梁的受弯扭转耦合作用有重要影响。
如果混凝土的强度和刚度较高，那么梁在受弯扭转作用下的变形会较小；反之，如果混凝土的强度和刚度较低，那么梁在受弯扭转作用下的变形会较大。
3. 纵向受力的大小和方向：混凝土梁的纵向受力大小和方向也会影响其受弯扭转耦合作用。
例如，如果梁的纵向受力较大且方向与梁轴不一致，那么梁在受弯扭转作用下的变形会较大。
三、混凝土梁受弯扭转耦合作用的研究方法混凝土梁受弯扭转耦合作用的研究方法主要包括理论分析和实验研究两种方法。
1. 理论分析：理论分析是混凝土梁受弯扭转耦合作用研究的重要方法之一，可以通过建立数学模型和采用有限元分析等方法来研究混凝土梁的受弯扭转耦合作用。
例如，可以采用受弯扭转耦合弹性理论、层合板理论等方法进行分析。
2. 实验研究：实验研究是混凝土梁受弯扭转耦合作用研究的另一种重要方法，可以通过制作混凝土梁模型进行实验，来研究混凝土梁的受弯扭转耦合作用。
扭转和扭转耦联
扭转和扭转耦联
x
一、扭转
扭转是一种动态调整系统、部件或者元件的运动学状态和旋转位置的过程，是实现机械系统精度调整的一种方式。
扭转可以用来改变系统的形状，在汽车行业中，通常用来控制汽车的转向，调整车轮的位置。
这样可以使车辆更精确地行驶，更安全、更稳定。
扭转还可以用来改变机械系统的驱动力，改变运动轴的位置，改变工件的加工精度，改变设备的功能，优化复杂机械系统的结构等等。
二、扭转耦联
扭转耦联，即可以实现两个或者多个运动轴以及其驱动系统之间的相互扭转及连接耦联，以实现精确调节及控制转角的一种机械系统。
它可以将不同的动力系统以及不同的转矩、扭矩连接的形式并联运行，达到彼此运动的可控、精密、连续状态。
扭转耦联通常由一组齿轮、轴、滑触片等配件组成，通过一个可动的识别器或者输入角度，以及一组恒定的定位角度、旋转力矩大小等参数对系统驱动连接部件的状态进行改变，从而达到所需的角度变化和转动幅度。
它具有良好的调整性和准确度，能够适应复杂系统中的不同结构要求，并能够在高加工精度和高可靠性的要求下工作，是当今工业自动化中常用的一种机械联接方式。
- 1 -。
混凝土梁受剪切-扭转耦合作用的试验研究
混凝土梁受剪切-扭转耦合作用的试验研究一、研究背景混凝土梁的受力性能一直是结构工程领域的重要问题之一。
其中，混凝土梁的受剪切扭转耦合作用是一个复杂的问题，具有重要的理论和实际意义。
在实际工程中，混凝土梁经常会遭受剪力和扭力的共同作用，而这种共同作用会导致梁的受力性能出现不同程度的变化。
因此，深入研究混凝土梁受剪切扭转耦合作用的力学特性和变形规律具有重要的工程和理论价值。
二、研究方法本次研究采用了试验方法对混凝土梁的受剪切扭转耦合作用进行了研究。
首先，制作了一批混凝土梁样本，并对其进行了力学性能测试，获得了梁的抗弯强度、抗拉强度、剪切强度等力学参数。
然后，通过在试验机上对梁样本进行剪切扭转耦合作用试验，获得了梁在受力过程中的应力-应变关系曲线和变形特征。
最后，根据试验结果对混凝土梁受剪切扭转耦合作用的力学特性和变形规律进行了分析和探讨。
三、试验设计1.梁样本制作本次试验采用的混凝土梁样本为矩形截面，尺寸为200mm×200mm×800mm。
梁的主要材料为C30级混凝土，配合比为1:1.5:2.5，水灰比为0.45。
样本的制作过程严格按照标准规定进行，确保梁的质量和尺寸符合要求。
2.试验方案设计本次试验采用的试验方案为四点弯曲试验。
具体操作步骤如下：（1）将梁样本放置在试验机上，调整好试验机的参数。
（2）在梁的两端分别加上荷载的支承和荷载的集中器，确保荷载的传递均匀。
（3）逐渐施加荷载，记录下梁在荷载作用下的应力、应变和变形数据。
（4）荷载达到最大值时，停止施加荷载，并记录下梁的破坏形态和破坏荷载。
3.试验参数设置本次试验的主要参数设置如下：（1）试验机最大荷载：200kN。
（2）跨度：600mm。
（3）荷载速度：0.5kN/s。
（4）试验温度：20℃。
四、试验结果分析1.应力-应变曲线通过试验得到的混凝土梁受剪切扭转耦合作用的应力-应变曲线如图1所示。
图1 混凝土梁受剪切扭转耦合作用的应力-应变曲线从图1中可以看出，在试验荷载作用下，混凝土梁的应变随着荷载的增加而逐渐增大，应力也随之增大。
无限长钢筋混凝土梁受弯扭耦合作用的分析
无限长钢筋混凝土梁受弯扭耦合作用的分析随着建筑结构的发展，钢筋混凝土梁已经成为了重要的承重构件。
在实际工程中，梁往往发生扭曲变形，这涉及到钢筋混凝土梁的受弯扭耦合作用问题。
为了满足工程实际需要，对于无限长钢筋混凝土梁受弯扭耦合作用的分析显得尤为重要。
一、梁的受力分析首先我们要了解钢筋混凝土梁的受力情况，以便于更好地进行分析。
在实际工程中，钢筋混凝土梁经常承受着不同方向的受力，分别是弯矩和扭矩。
这种受力会导致梁的变形，进而影响到梁的整体性能。
在钢筋混凝土梁的承载能力中，弯矩对于梁的承载能力的影响最大，而扭矩的影响要小一些。
但是，在某些情况下，由于外界作用力的存在，梁很可能同时承受弯矩和扭矩，这就导致了梁的受弯扭耦合作用问题。
二、受弯扭耦合作用分析下面我们将介绍一下无限长钢筋混凝土梁受弯扭耦合作用的分析。
在无限长钢筋混凝土梁的受力条件下，我们可以将扭矩M和弯矩N分别表示为M = TρAN = My其中，T是梁的扭矩，A是梁的面积，ρ是梁的半径，My则是梁上某点的弯矩。
对于没有扭矩作用的钢筋混凝土梁而言，弯矩M会使得梁的下半部分产生受压应力，上半部分产生受拉应力。
但是在有扭矩作用的条件下，扭矩M会导致梁的纵向受拉区域变成了纵向受压区域，这就导致了梁的整体性能的变化。
在实际工程中，为了使得钢筋混凝土梁能够更好地承受受弯扭耦合作用，我们需要提高梁的承载能力。
做法有以下几点：1.增加纵向钢筋的数量和直径以提高抗弯强度。
2.增加横向钢筋的数量和直径以提高扭转刚度。
3.采用其他内置钢轴的方案，如CFT（混凝土钢管）。
4.针对不同的使用情况采取不同的几何形式，以达到更好的承载能力。
以上方法可以有效地提高梁的承载能力，从而更好地适应实际工程需要。
三、小结在现代建筑结构中，钢筋混凝土梁占据了重要的地位，而这种梁经常会承受着弯矩和扭矩的双重受力。
这时候，就需要对于无限长钢筋混凝土梁受弯扭耦合作用的分析进行更加深入的研究。
装配式建筑施工轴力耦合效应分析与优化
装配式建筑施工轴力耦合效应分析与优化随着现代建筑技术的快速发展，装配式建筑施工方式逐渐成为一种受欢迎的选择。
然而，在进行装配式建筑施工时，轴力耦合效应是需要被充分考虑和分析的问题。
本文将对装配式建筑施工轴力耦合效应进行分析，并提出一些优化措施。
I. 什么是轴力耦合效应？轴力耦合效应是指在结构元件（如柱子或梁）发生受压和受拉同时存在时，由于材料本身的非线性特性以及连接方式的限制，会导致结构产生一定程度上的位移或变形。
这种位移或变形将对结构的整体稳定性产生影响。
在装配式建筑中，由于结构元件通常是独立预制并在现场组装起来，因此轴力耦合效应更容易发生。
II. 轴力耦合效应的影响1. 结构强度：轴力耦合会使得结构承载能力减小，可能导致整个建筑物的不稳定甚至失稳。
2. 结构刚度：轴力耦合会产生结构的变形，进而影响建筑物的刚度和整体的稳定性。
3. 结构安全：由于轴力耦合可能导致结构发生位移或变形，如果不采取措施加以约束或防止，可能会对建筑物的安全性造成潜在威胁。
III. 轴力耦合效应分析方法1. 数值模拟方法：通过使用有限元分析软件，可以对装配式建筑进行详细的有限元分析，得出结构承载能力、刚度和位移等信息。
这种方法需要准确地输入材料特性和连接方式，并进行精细模型的建立，能够较为准确地预测装配式建筑施工中的轴力耦合效应。
2. 试验验证方法：通过搭建实际的装配式建筑样板房，进行加载试验并观察记录结构发生的位移和变形情况。
此方法对于验证数值模拟结果具有重要意义，可以提供实际工程中更直观的参考数据。
IV. 轴力耦合效应优化措施1. 合理设计结构连接方式：通过研究连接方式对轴力耦合效应的影响，选择合理的结构连接方式，如采用精确和刚性的连接件，能够减小轴力耦合效应。
此外，使用高强度材料或采用增量荷载的施工方式也可以有效降低轴力耦合效应。
2. 增加刚度：增加结构的刚度是减小轴力耦合效应的有效手段。
例如，在装配式建筑中可以采用加固措施，如通过作钢筋混凝土填充、设置纵向钢筋和混凝土裂缝控制装置等来提高结构的整体刚度。
建筑抗震设计的结构平面不规则内容
建筑抗震设计的结构平面不规则内容摘要：为了保证建筑的安全可靠，必须要对建筑进行抗震设计。
文章对建筑中存在的质量偏心、刚度偏心、强度偏心等引起结构平面不规则的因素进行探讨，并且结合结构平面不规则在地震作用力下的平扭耦联效应，进而研究建筑物的动力特性，掌握建筑结构平面不规则造成的结构扭平周期比、扭平分量比、最大位移比的变化，最终为建筑抗震设计中如何减少结构平面不规则提出建议。
关键词：建筑抗震设计；结构平面不规则；平扭耦联引言合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的。
地震地面运动作用下，建筑物的损伤破坏首先会出现在结构抗震系统的薄弱部位，薄弱部位的损伤破坏会进一步加剧结构抗震性能的退化，从而导致结构整体的倒塌。
建筑物的薄弱部位主要来源于结构配置的缺陷或不规则，不规则结构在地震时易造成震害。
本文介绍了我国抗震规范中平面不规则的一些内容，并比较了不同国家的同类规范。
结构平面不规则的内容平面质量偏心楼层各部分构件截面尺寸不同，必然产生质量偏心。
即使是名义上的质量对称结构，由于质量分布具有随机性，以及施工质量和材料等各种条件的不确定性，可以认为结构一定存在质量偏心。
假设自重是一个随机变量，由概率分析可知，当仅考虑质量分布的不均匀性带来的偶然偏心，可以认为0.05 倍垂直于地震作用方向边长作为偶然偏心距具有一定的保证率。
平面刚度偏心“名义刚度”是在设计计算采用的理想化模型中按照构件弹性模量与截面尺寸通过公式计算得到的刚度值，“实际刚度”是施工建造完成后的结构在确定荷载分布和约束条件下的荷载位移比值。
由于建筑材料性质的不稳定性、构件尺寸控制的误差、施工工艺和条件的限值、构件受荷历程的差别、构件实际约束与理想化模型的差异等因素的存在，造成了结构实际刚度的不确定性。
即使名义上均匀对称的结构，实际上也存在一定程度的偏心，即抗侧刚度的分布发生改变，同时抗扭刚度、扭侧刚度比等也会随之改变。
平面强度偏心结构的质量和刚度不对称分布是比较直观的偏心现象，而结构由于抗侧力构件的强度不同而造成的强度偏心很容易被忽略。
建筑构造的扭转效果掌控举措
建筑构造的扭转效果掌控举措在美国已经规定如果发生地震，在计算地震作用时，应该考虑加上偶然偏心的影响。
虽然这项近似方法仍然存在着一些不足，但是在实际应用中却对扭转反应起到了不小的作用，使得建筑在抵抗扭转运动时增强了抵御能力，减少了结构反应。
这样一来，对于当前的建筑工程是有所帮助的。
对于目前的一些高层建筑，在计算其地震作用时，我们都应该考虑偶然偏心对建筑的影响，无论建筑工程的质量好与坏，建筑是否匀称等。
另外，如果建筑工程的质量与刚度都不匀称的话，我们还应该计算出水平地震对扭转的影响。
但是在计算水平地震作用时，我们就不必再计算出偶然偏心对建筑的影响，因为这对于计算就过于严格。
建筑结构中的周期比与位移比我国高规除了通过规定建筑的平面规则性外，主要通过周期比和位移比来定量控制建筑物的扭转效应。
位移比的设置是为了反应结构的平面布置的规则性，避免因过大偏心造成大的扭转效应。
高规规定上限比值是 1.4，当最大层间位移小于规范规定的40%时，可放宽到1.6。
但是这时扭转形变已近相当大了。
1.6就相当于建筑物某层一端位移为1，另一端为4。
周期比的设定是为了反映建筑物本身抗扭刚度的情况。
1周期比的控制周期比，顾名思义指的是以扭转为主的固有结构的振型周期与以平均振型的周期的比值。
在计算过程中，我们不需要考虑偶然偏心对计算的影响。
而对于周期比的控制有两种情况。
一个是对于结构的布置均匀，相对比较对称的建筑结构，对于它的周期比值为非耦连与非耦连的周期比值。
另一种是针对建筑结构布置不匀称，刚心与质心不重合的情况。
这种情况的比值为耦连与耦连的周期比值。
对于第一种情况非耦连的周期比和建筑结构的质量与刚度存在着简单明了的关心。
这样一来，周期比就能直接的反映出抗扭刚度和抗侧刚度之间的关系。
如果周期比相对较小，则意味着其建筑结构的抗扭刚度较强；而如果周期比值相对较大，则代表结构的抗扭刚度弱。
而对于第二种耦连周期比也同样能反映出抗侧刚度与抗扭刚度之间的关系。
建筑结构扭转的成因及其在抗震设计中的应用
建筑结构扭转的成因及其在抗震设计中的应用建筑结构的质量问题一直为社会各界所关注，尤其是近些年来，地震灾害频发，建筑物在地震中的损毁情况比较严重，对人们的生命财产安全造成了很大的威胁，所以要在建筑结构的设计阶段就采取有效的控制措施，增强其抗震的结构扭转强度，提高稳定性，从而有效降低在地震中的损毁程度。
本文重点论述了建筑形成扭转现象的成因，同时根据实际的情况提出了一些解决的措施，以期能够为相关的实践提供些许理论基础。
标签建筑结构；扭转成因；抗震设计；有效措施建筑结构的扭转问题通常会导致建筑不同程度的破坏，增强建筑物的抗扭强度是有效抵御地震所带来的房屋风险的有效途径，同时也是现代社会中的建筑设计的重要环节，克服扭转效应的根本在于找到产生这种问题的原因，首要在于建筑的位置布局的不科学性，其次是从建筑本体入手来探寻影响建筑结构稳定性的因素。
一、建筑结构中的扭转现象的基本情况建筑结构之所以会出现扭转的现象关键的成因在于布局的不合理性，在建筑设计阶段的位置安排方面受到地势、地形、风力、重力的影响，建筑物就会逐渐出现扭转的问题。
还有一些建筑物表面凹凸不平，并且为了追求视觉上的震撼力，建造成不规则的形状，对称性比较差，长时间以来的平衡力就逐渐变弱，受到外力的作用就很容易发生变形的问题。
当地震来临的时候，地面的稳定性非常差，且不通的地面就有不同的差别性，地面产生一定的转动分量，这个力是导致建筑物发生扭转的直接动力。
另外当建筑物本身的刚度达不到要求的时候，也会造成建筑物的大幅度扭转。
建筑物的刚度中心和质量中心不再一条直线上的时候，就会引起建筑结构的扭转震动，地震发生时地面运动激烈，地面运动时产生的扭转分量以及活荷载的偏心力等因素共同作用于建筑物而造成建筑的严重损毁。
建筑物的平面刚度是决定建筑扭转程度的关键因素，而决定建筑物平面刚度的是建筑结构布置中的剪力墙是否科学合理。
建筑遭受地震作用的过程中发生扭转，同时伴有一个扭转作用力，该力会进一步增大建筑抗推刚度，建筑物的主要作用力就会向建筑整体性较差的一边倾斜，扩大剪力的强度，导致建筑物的破坏程度更加地严重。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
建筑结构强度偏心引起的扭转耦联作用
在实际工程中，由于建筑功能的要求，受场地的限制，以及城市建筑形式日益多样化，要求丰富多彩，避免千篇一律，以及某些多层厂房中设备与工艺布置的需要等，设计者不可避免的面临着在地震区可能有明显扭转藕连反应的不对称建筑的设计任务。
扭转对建筑的危害已逐渐被人们认识。
1985年19月墨西哥城地震三栋高层钢结构建筑的破坏与刚度偏心引起的扭转效应有很大关系。
而国内乌鲁木齐军区卫生学校；阳江地震中，北津的一座二层砖楼房；海城地震中，海城农电据办公楼和唐山地震中的许多建筑多出现了扭转的震害。
显然,研究解决不对称建筑的抗震设计计算问题是十分必要的,尤其在当前城市建设中不断涌现出各种体型复杂的多层及高层建筑的情况下,这个任务是迫切的。
在弹性范围内对扭转震动，我们已经开展了大量的研究，并且扭转耦连效已被认识清楚。
但在塑性范围内对扭转效应的研究却很少，尽管扭转造成的危害已被指出，但定量的分析还没有做到。
引起扭转的原因有以下几种：质量偏心、刚度偏心、强度偏心和地面运动的转动分量[1]。
虽然在弹性范围内第三种情况不存在，但在弹塑性范围内，即使第一和第二种因素不存在，当结构进入塑性，各部分强度和刚度出现变化从而引起偏心扭转振动。
目前还没有地面运动的转动分量记录但可以用人工合成法合成。
在实际建筑结构中，这些因素往往是共同作用在建筑结构上，从而产生复杂的振动。
但强度偏心还很少被认识，强度偏心是指建筑结构强度分配上的不对称，它不等于刚度偏心，刚度偏心是在弹性范围内而强度偏心是在塑性范围内对结构进行分析。
在建筑结构经受强地震时，若结构不存在刚度偏心，由于结构强度偏心，使得结构某一部分先进入塑性状态，出现刚度偏心，从而导致产生扭转震动；若结构本身存在偏心，当结构刚度大的部分先进入塑性状态则有利，当刚度小的部分先进入塑性状态则不利。
2引起强度偏心的原因
当采比例刚度设计法设计时，强度中心与刚度中重合。
比例刚度设计是指将对应的非偏心结构的侧向地震作用直接按抗侧刚度比例分配给抗侧结构的抗侧单元，即不考虑扭转的强度设计方法[2]。
在这种情况下建筑结构如果存在刚度偏心，那么她就存在强度偏心，而且强度偏心与刚度偏心是一致的。
在实际工程中，只有整个建筑结构的结构形式和材料都相同，才会出现这种情况。
但随着现代社会发展的商业化、工业化和城市化，房屋建筑逐渐由单层、多层向高层发展，房屋的结构形式也由简单的砖混结构变得日趋复杂，框架，剪力墙，框―剪，框―筒，筒体，巨型桁架等复杂结构。
它们的极限变形角不同，钢筋混凝土墙的极限变形角约1/3000，准弹性极限变形约为1/2000；而钢筋混凝土框架的弹性层间侧移角极限值可达1/500，钢框架就更大一些。
它们的刚度相差悬殊，钢或钢筋混凝土属弯曲杆系，在水平力的作用下，框架中的杆件（梁和柱）以弯曲变形为主，靠梁和柱的抗弯刚度来为框架提供抗推刚度，因而抗推刚度甚小；而钢支撑是属于轴力杆系，在水平力作用下，其中各杆件主要承受轴力，由于杆件抵抗轴向变形的刚度远大于抗弯刚度，因而支撑具有比框架大得多的抗推刚度；剪力墙属于平面构件，由于它的长条形水平截面具有较大的抗剪截面积和截面惯性矩，直接为剪力墙提供了很大的抗推刚度；芯筒属于立体构件，抗推刚度更大。
剪力墙、钢支撑或芯筒的弹性初始刚度通常为钢或钢筋混凝土框架的10-20倍[3]。
建筑材料有砖石，混凝土，钢筋混凝土和钢材等。
这些结构形式之间，这些材料之间的刚度和强度一般不成比例。
即使是同一种材料，同一种结构形式，由于截面尺寸和形状的不同，刚度和强度一般也不成比例。
正是由于结构形式和材料以及屈服特性和延性的不同使得建筑结构的刚度中心和强度中心不重合。
强度偏心决不仅仅是刚度偏心当建筑结构不存在刚度偏心时，也可能存在强度偏心，这样当结构进入塑性状态就会出现扭转振动。