高层建筑结构扭转振动效应控制研究
阐述高层建筑结构设计有关扭转的问题
阐述高层建筑结构设计有关扭转的问题作者：胡浩来源：《建筑建材装饰》2014年第18期摘要：本文笔者针对平时高层建筑结构设计中出现的扭转问题进行了分析。
希望对结构设计扭转方面引起重视。
关键词：高层；建筑；结构；扭转；设计前言我国高层建筑的不断发展，建筑高度的增加，建筑类型和功能愈来愈复杂，结构体系也更加的多样化，所有这些都说明了我国高层建筑结构设计和施工技术水平有了很大的提高。
层数增多，高度加大；高层建筑向多用途、多功能发展；建筑体量、外形标新立异等这些特点也使结构的扭转问题越来越突出，也引起人们的重视。
1引起结构扭转的因素扭转是导致结构破坏很重要的原因，由于无法预见和计算，减小结构的质量不均匀和刚度不均匀、加强结构的抗扭刚度和抗扭能力成为减小震害的重要措施，也是结构设计中十分重要的概念设计。
合理的建筑布置可使结构的扭转效应降到最低。
地震时，引起建筑结构扭转振动的因素主要有以下两个方面。
1.1外来干扰由于地面质量间运动的差别，可使地面的每一部分不仅产生平动分量，而且产生转动分量，同时地震时地面各点运动存在着相位差，这种转动分量和相位差迫使结构产生扭转。
但由于地震扭转分量的理论计算方法还不成熟，强震观测由于工作条件复杂，一些实际技术工作没有解决，所以在研究方面对地面运动转动分量引起的扭转效应难以定量分析。
各国的抗震规范均没有考虑地震扭转分量的计算。
1.2建筑结构本身因素结构的质量中心与刚度中心不重合，存在偏心，导致水平地震下结构的扭转振动。
而且，即使每层的质心与刚心重合，但各楼层的质心不在同一竖轴上，由于地面运动的扭转分量、刚度计算的误差、活荷载的偏心及其他估计不到的因素，也会引起整个结构的扭转振动。
平面刚度是否均匀是造成扭转破坏的重要原因，而影响刚度是否均匀的主要因素对框剪及剪力墙结构是剪力墙的布置，而对于框架结构则是柱网布置是否合理。
2结构扭转的性质对于结构的扭转破坏，在荷载作用时，由于整个建筑发生扭转振动，抗侧刚度较弱的一侧，位移加大，剪力增加，破坏程度加重。
高层结构抗扭设计两个“比”
高层结构抗扭设计的两个“比”摘要：结构设计人员在高层建筑设计中会通过七大比值来判断结构是否合理，本文主要通过“位移比”和“周期比”两个比值并结合相对扭转效应公式展开关于抗扭设计的论述，且介绍高层建筑结构设计中控制扭转的一些具体措施。
关键词：位移比周期比相对扭转效应抗扭措施1 位移比、周期比的概念位移比、周期比都是限制扭转，但概念不同。
位移比是控制结构整体抗扭特性和平面规则性的重要指标。
主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
侧重结构实际存在的扭转量值。
控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不出现过大的扭转效应。
控制结构周期比的实质是控制结构的扭转变形要小于结构的平动变形。
周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构刚度布局合理，以此控制地震作用下结构扭转振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。
扭转周期过大，说明该结构的抗扭能力弱（结构可能完全对称，不一定扭转，但抗侧刚度集中在平面中部的框架—核心筒等结构，但周期比可能会比较大）这也说明两个概念的差别。
侧重结构的抗扭能力。
2 位移比、周期比控制的标准及解说文献[5]给出了一个相对扭转效应式（为结构相对扭转效应，为结构相对偏心距，为周期比），若周期比 tt/t1小于 0.5，则相对扭转振动效应θr/u一般较小，即使结构的刚度偏心很大，偏心距e达到 0.7r，其相对扭转效应θr/u值亦仅为0.2 。
而当周期比tt/t1大于 0.85 以后，相对扭振效应θr/u值急剧增加。
即使刚度偏心很小，偏心距e仅为 0.1r ，当周期比 tt/t1等于 0.85 时，相对扭转效应θr/u值可达0.25 ；当周期比tt/t1接近 1 时，相对扭转效应θr/u值可达 0.5 。
由此可见，抗震设计中应采取措施减小周期比tt/t1值。
文献[5]中还绘制出θr/u与e/r及tt/t1的关系曲线，从图中可以看出结构相对扭转反应随着周期比的增大存在明显的动力增大效应。
浅谈高层建筑结构自振周期控制
浅谈高层建筑结构自振周期控制摘要：高层建筑结构设计不仅要满足构件承载力的计算，而且要保证建筑结构整体刚度，满足位移和周期比的要求。
高层建筑结构的自振周期是高层建筑结构在设计过程中的一个重要参数。
是判断高层建筑结构设计是否合理的一个重要依据。
本文结合自己多年结构设计经验，对结构主自振周期的判定、周期比值等进行了分析，以便合理控制结构的扭转刚度，保证结构的整体稳定性。
关键词：主自振周期；周期比；刚度引言：《高层建筑混凝土结构设计规程》（JGJ3—2010）第 3.4.5 条规定：结构平面布置应减少扭转的影响。
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本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
《高规》用周期比要求结构的平面布置以增强结构的抗扭能力，周期比不满足要求说明结构的扭转效应明显，即结构平面布置不合理，下面对如何确定结构的 T?t、T1 及比值进行分析。
1 高层建筑结构主自振周期的判定方法结构的基本自振周期决定于多方而因素。
如建筑物的高宽比、结构形式、平面布置、建筑物层数等。
在不同的荷载作用下结构的自振周期并不是一个常数，而是随着结构变形的改变而变化。
高层建筑结构体系是一个空间体系，振动形式十分复杂。
结构的自振周期短则刚度强，反之则刚度弱。
主自振周期是对结构影响较大的低阶周期，一般指前三振型对应的周期。
1.1通过计算振型方向因子判定《高规》3.4.5 的条文解释：扭转偶联振动的主振型，可以通过计算振型方向因子来判断，在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中，当扭转方向因子大于 0.5 时，则该振型可认为是扭转为主的振型。
以上条文说明明确给出了判断扭转振型的方法，平动振型即为平动因子大于 0.5 时所对应的振型。
这种方法能准确判定高阶振型，对判定第一自振周期的振型是不够精确的，从结构整体计算软件生成结构整体空间振动简图中可以明显看出，即使主平动方向因子达到 0.6、0.7 时结构的扭转效应也非常明显，只有因子达到 0.9 以上时结构的扭转效应才会很小。
高层建筑中的建筑噪声与振动控制
高层建筑中的建筑噪声与振动控制高层建筑的崛起给城市带来了更多的生活空间和经济机会，但也带来了建筑噪声和振动的问题。
建筑噪声和振动对人们的健康和生活质量有着重要的影响。
因此，控制高层建筑中的建筑噪声和振动是一个迫切的任务。
一、建筑噪声建筑噪声是指建筑活动产生的噪音，包括施工噪声、机械噪声和装修噪声等。
高层建筑的施工过程中，常常会发出各种各样的噪音，如钻孔机的噪音、水泵的噪音等。
这些噪音不仅会给建筑工人带来工作压力，还会对周围的居民产生干扰和困扰。
为了控制高层建筑中的建筑噪声，可以从以下几个方面入手：1. 合理规划施工时间：在设计高层建筑施工计划时，应合理安排噪声产生的时间段，尽量避免在夜间或住户休息时间进行噪声较大的施工作业。
2. 采用噪声控制技术：高效的噪声控制技术可以减少噪声产生和传播的过程。
例如，在建筑设备上安装隔音装置，使用降噪材料进行隔音处理等。
3. 提高施工作业技术水平：通过改进施工作业工艺和技术，减少噪声的产生。
例如，使用先进的施工设备，合理安排作业流程等。
二、建筑振动建筑振动是指由建筑活动引起的土地振动，包括地震、施工振动等。
高层建筑的施工过程中，振动会对周围的土地、建筑物和人体健康产生一定的影响。
为了控制高层建筑中的建筑振动，可以从以下几个方面入手：1. 减少振动源：采用减振设备和技术，如在施工机械上安装减振装置，减少施工过程中的振动产生。
2. 引入振动隔离技术：通过设计和施工中的振动隔离措施，如在建筑物的基础上设置减振器、减震垫等，减少振动传导到建筑物的程度。
3. 定期监测和评估：建筑振动控制需要进行定期的振动监测和评估，以及相应的控制措施。
综上所述，要控制高层建筑中的建筑噪声和振动，需要综合运用技术手段和管理措施。
通过合理规划施工时间、采用噪声和振动控制技术、提高施工作业技术水平等，可以最大程度地减少影响人们健康和生活质量的建筑噪声和振动。
这样不仅可以保障居民的休息和工作环境，也可以确保高层建筑的稳定和安全运行。
高层结构设计中六个“比”的控制与调整
引言：高层建筑（10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物）的应用日益广泛，由于高层建筑相对较柔，水平荷载作用效应明显，在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求，这是结构设计人员必须去追求与面对的。
对于混凝土结构，一般需要控制一些参数，宏观控制的5大比值：周期比，位移比，刚度比，剪重比，刚重比。
微观控制的6大比值：轴压比，剪压比，剪跨比，跨高比，高厚比（剪力墙），长细比（柱），位移比。
对于高层结构设计来说，位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数，《建筑抗震设计规范GB 50011-2010》（以下简称为抗规）;《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》（以下简称为砼规）;《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》（以下简称为高规）均在相关章节对以上”六个比”进行了严格控制。
在初步设计和施工图设计阶段，结构设计和审图人员对以上”六个比”都非常重视，各类结构设计软件也对这”六个比”有详细的电算结果输出，便于设计人员进行分析与调整。
本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SATWE程序的电算结果，结合规范条文的要求，谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1.位移比（层间位移比）：1.1名词释义：位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
1.2控制目的：高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其最大位移和层间位移加以控制，位移比的大小是反映结构平面规则与否的重要依据，它侧重控制的是结构侧向刚度和扭转之间的一种相对关系，而非绝对大小，它的目的是使结构抗侧力构件布置更有效、更合理。
建筑结构的扭转地震效应
案例二：某大型桥梁的减震设计
大型桥梁在地震中容易发生较大的位 移和振动，因此需要进行减震设计。
同时，还需要考虑桥梁的结构形式、 跨度、墩台基础等因素，综合采取多 种减震措施。
设计时，可以采用减震支座、减震阻 尼器等减震装置，减小桥梁的振动幅 度和位移。
案例三：某历史建筑的加固改造
历史建筑由于年代久远，结构老 化，需要进行加固改造。
扭转地震效应是指地震过程中， 地面运动引起的建筑物扭转振动，
对建筑物造成破坏的现象。
扭转地震效应的重要性
随着城市化进程的加速，高层建筑越来越多，扭转地震效应对建筑结构的影响也越 来越显著。
建筑结构的抗震设计需要充分考虑扭转地震效应，以确保建筑物的安全性和稳定性。
研究建筑结构的扭转地震效应对于提高建筑结构的抗震性能、保障人民生命财产安 全具有重要意义。
加强连接
加强梁、柱、墙等构件 之间的连接，提高结构
的整体性。
增设支撑
增设支撑构件，提高结 构的抗扭刚度。
增加配重
设置防震缝
在关键部位小地震作用下的扭
矩。
抗扭材料选择
高强度钢材
采用高强度钢材，以提高结构 的抗扭刚度。
复合材料
采用复合材料，以增强结构的 抗扭性能。
欧洲建筑抗震设计规范（EC8）
欧洲联盟制定的抗震设计规范，旨在提高建筑物在地震中的安全性和稳定性。
抗震性能评估实践
震害调查与案例分析
通过对地震灾害中建筑物震害的调查和分析，总结抗震性能的优 缺点和经验教训。
数值模拟与仿真分析
利用数值模拟和仿真分析方法，对建筑物在地震作用下的响应进行 预测和评估。
实地检测与验证
结构响应
建筑结构的扭转地震效应表现为结构 构件的弯曲、剪切和扭曲变形，这些 变形会引发结构损伤和破坏。
高层建筑周期比控制
高层建筑的周期比控制摘要：在高层建筑结构设计过程中，为了防止建筑发生扭转破坏，针对《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3—2010)对高层建筑的周期比控制，提出了高层框架结构周期比控制的有效方法。
关键词：高层建筑；周期比；扭转；中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：周期比即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。
周期比是结构扭转刚度、扭转惯量分布大小的综合反应。
控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不会出现过大的扭转效应。
控制结构周期比的实质是，控制结构的扭转变形要小于结构的平动变形，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构刚度布局合理，以此控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。
当tt与t1两者接近时，由于振动耦连的影响，结构的扭转效应将明显增大。
因此，在抗震设计中采取措施减小周期比tt/t1值，使结构具有必要的抗扭刚度。
1耦联周期比和非耦联周期比对于平面布置均匀、对称的结构，质心和刚心重合，结构具有纯粹的平动和扭转振型，这种情况下结构的周期及周期比tt/tl为非耦联周期和非耦联周期比；对于平面布置不对称、不均匀的结构，质心和刚心不重合，平动振型和扭转振型相互耦连，平动振型中含有扭转成分，扭转振型中含有平动成分，不再是纯粹的平动和扭转振型，这种情况下的结构周期和周期比tt/tl则为耦联周期比和耦联周期比。
结构的非耦联周期比tt/tl与结构刚度和质量之间存在简单关系（k1，kt为抗侧刚度和抗扭刚度，m1，mt为质量和转动惯量），可见周期比能直接反映结构抗扭刚度与抗侧刚度的比例关系，周期比小意味着结构抗扭刚度强；反之，周期比大意味着结构抗扭刚度弱。
耦联周期比同样可以反映结构抗扭刚度与抗侧刚度之间的比例关系，它与非耦联周期比和偏心率有关，当结构位移比满足《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj 3-2010（以下简称《高规》）[1]的要求、偏心率不过大时，耦联周期比与非耦联周期比的差别很小。
高层建筑结构扭转耦联振动自振特性的超元法
Ｓ ｐ ｒ ｅｅ ｅ ｔｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆｍ ｏ ａ —ｒ ｑ ｅ ｃ ｅ ａ ｉ ｒ ｕ ｅ ｌ ｍ ｎ ｔ ｏ ｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｄ ｌｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｂ ｈ ｖ ｏ
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（． ａｚｏ ｉｏ ｎ ｎｖｒｉ ，ａｚｏ ７０ ７ ，Ｃ ｉａ １ ＬｎｈｕＪａｔ ｇＵ ｉ ｓｙ Ｌ ｎｈｕ ３ ００ ｈｎ ； ｏ ｅ ｔ
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求出结构 的 自振特 性。该法 自由度成 数倍 减少 ， 不论 是框 架 、 框一剪结 构 ， 还是 剪力墙 结构 ， 计算 侧移 刚度 矩阵具 有统一算 式， 计算简便 。
关键 词 ： 高层建筑结构 ； 扭转耦联振动 ； 自振特性 ； 超元法
中图分类号 ：Ｕ １ Ｔ ３１ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ８ ９ ３ ２ １ ） ４— ２ ０ １０ —１３ （００ ０ ０ ５— ３
第３ ６卷
第 ４期
四 川建 筑科 学研 究
Ｓｉｈ ｎ Ｂｕｌ ｉ ｃ ｅ ｃ ｃ ｕａ ｉｄｎｇ Ｓ ｉ ｎ ｅ
浅议高层建筑结构设计中控制扭振效应的主要措施
黧。
塑二蕊凰浅议高层建筑结构设计中控制扭振效应的主要措施吕坚口兰￡(长江大学工程技术学院，湖北荆州434020)在地震发生时，结构由于扭转效应产生的破坏是非常严重的，因此在高层建筑结构设计的过程中必须重视地震作用下结构的扭转振动效应。
在地震作用下，引起高层建筑扭转振动的原因有以下几个：不规则高层建筑都存在着质心和刚心不重合的问题；地震发生时，地面本身就存在扭转运动，这就不可避免的将引起建筑物的扭转振动；抗扭构件的非对称陛破坏碹将引起建筑物的扭转振动效应。
1注重概念设计由于地震及地震效应的随机性和复杂性，以及计算模型与实际情况的差异，使得地震时造成建筑破坏的程度很难准确预测。
因此，要进行精确的抗震计算是困难的，结构的抗震性能在更大程度上取决于良好的“概念设计”。
根据我国现行规范，概念设计应从以下几个方面把握：注意场地选择和地基基础设计，选择合理的抗震结构体系，尽量规则布置建筑结构，合理利用结构延性，同时重视非结构因素。
选择建筑场地时，宜选择有利地段，应避开不利场地。
在选择抗震结构体系时，对常用的抗震结构体系，如框架一抗震墙体系，筒体结构，巨型结构体系等，应注意使其具有明确的计算简图和合理的地震作用传递路径，因此应尽量使结构体型简单，平、立面布置应尽量规则、对称，质量和刚度变化宜均匀，具有良好的整体性。
最好能设置多道抗震防线，如增加结构超静定次数，设置人工塑性铰，利用框架的填充墙、耗能装置等。
同时，宜使结构体系具有合理的刚度和承载力分布，避免大的应力集中和塑性变形集中。
2抗侧力构件的合理布置水平地震作用是一种双向现象，因此结构必须能抵抗任何方向的水平地震作用，相应地，结构构件应布置成能提供任何方向的抗力。
通常将结构构件组成正交面内的结构网格，以保证在两主轴方向有相近的抗力和刚度特征。
设计中，对建筑结构刚度大小的选择，在试图将地震作用效应减至较小的同时，并应考虑到不能由于P～△效应而导致结构整体失稳的过大位移发展，也不应因结构刚度不足，层间位移过大，使非结构构件严重破坏而造成重大的经济损失。
高层结构计算中周期比的控制
高层结构计算中周期比的控制摘要：通过对高层结构计算中周期比的具体分析，找出结构抗震的薄弱部位，以解决目前高层结构计算中，扭转周期比超限的问题。
关键词高层，周期比，扭转1.引言周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。
所以说周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。
2008年汶川地震表明：建筑平面不规则和扭转刚度太弱的结构在地震中极易发生扭转脆性破坏，甚至发生结构整体倒塌事故。
因此在高层结构布置初期，就应该使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的扭转效应，增强抗扭转能力。
2.周期比的确定《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.4.5条：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。
周期比不满足规范的要求，说明该结构的扭转效明显，设计者应根据需要增大结构周边构件的刚度，或降低结构中间构件的刚度，最好同时进行，来增强结构的整体抗扭转能力。
限制结构的抗扭刚度不能太弱。
关键是限制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Tl之比。
当两者接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应明显增大。
扭转耦联振动的主振型，可通过计算振型方向因子来判断。
在两个平动和一个扭转方向因子中，当扭转方向因子大于0.5时，则该振型可认为是扭转为主的振型。
高层结构沿两个正交方向各有一个平动为主的第一振型周期，Tl是指刚度较弱方向的平动为主的第一振型周期，对刚度较强方向的平动为主的第一振型周期与扭转为主的第一振型周期Tt的比值。
高层建筑结构当偏心率较小时，结构扭转位移比一般能满足本条规定的限值，但其周期比有的会超过限值，必须使位移比和周期比都满足限值，使结构具有必要的抗扭刚度，保证结构的扭转效应较小。
二建建筑的建筑震动控制
二建建筑的建筑震动控制在建筑工程领域中，建筑震动控制是一个至关重要的主题。
在特定环境下，如地震、风荷载、交通振动等外力作用下，建筑结构可能会发生震动，并对建筑物的安全性和使用性产生不良影响。
因此，二级建筑工程中的建筑震动控制显得尤为重要。
本文将介绍二级建筑工程中建筑震动控制的相关问题，并讨论一些常见的控制措施。
建筑震动是指建筑结构在地震、风荷载以及其他振动作用下发生的动态响应。
这种响应包括建筑结构的位移、速度、加速度等。
对于建筑结构而言，过大的震动响应可能导致结构的破坏，进而危及人员的生命安全。
因此，建筑震动控制在二级建筑工程中显得尤为重要。
为了降低建筑结构的震动响应，人们采取了多种控制措施。
一种常见的措施是采用减震器。
减震器是一种能够吸收和耗散地震能量的装置，可以减小建筑结构的震动响应。
目前常见的减震器包括摩擦摆式减震器、液体摆式减震器等。
这些减震器通过其特殊的结构和工作原理，能够有效地降低地震时建筑结构的震动幅度。
此外，改善建筑结构的抗震性能也是一种常见的控制手段。
在二级建筑工程中，人们通常采用加强柱、梁、墙体等结构构件的方法来提高整体结构的抗震能力。
这种措施可以增加结构的刚度和强度，从而减小整体结构在地震等外力作用下的震动响应。
同时，在建筑震动控制中，合理使用阻尼器也是一种重要的措施。
阻尼器是一种能够消耗建筑结构动能的装置，通过提供附加的阻尼力来减小结构的震动响应。
目前常见的阻尼器有粘滞阻尼器、液体阻尼器等。
这些阻尼器可以通过其特殊的材料和结构特点，有效地减轻建筑结构在地震等外力作用下的震动影响。
除了上述控制措施外，还有一些其他方法也可以用于二级建筑工程中的建筑震动控制。
例如，通过合理的建筑设计和结构布置，可以减小结构的共振效应，从而减小建筑结构在地震等外力作用下的震动响应。
此外，合理使用隔震系统和抗震支座等控制装置也可以有效地降低建筑结构的震动响应。
总之，二级建筑工程中的建筑震动控制是一个重要的问题。
高层建筑结构抗震设计现状及措施分析
05
高层建筑结构抗震设计的优化 建议与发展方向
高层建筑结构抗震设计的优化建议
优化结构体系
加强构件设计
采用合理的结构体系，如框架-核心筒结构 、筒中筒结构等，以提高结构的整体性和 抗震性能。
对关键构件进行详细设计，如梁、柱、墙 等，确保其具有足够的承载力和延性，以 防止构件在地震中发生破坏。
考虑地震动特性
高层建筑结构的消能减震措施
阻尼器
通过在建筑物结构中设置阻尼器，吸 收和消耗地震能量，降低结构的地震 反应。
调谐质量阻尼器
通过在建筑物顶部设置调谐质量阻尼 器，利用地震时产生的惯性力来抵消 地震能量，降低结构的地震反应。
高层建筑结构的加固措施
抗震加固
通过加强结构构件的连接和支撑 ，提高结构的整体性和抗震能力
02
高层建筑在地震中容易产生过大 的加速度和位移，导致结构破坏 和倒塌。
高层建筑结构抗震设计的基本原则
采取合理的建筑结构 形式和体系，增强结 构的整体性和稳定性 。
考虑地震动特性，采 取有效的抗震措施， 如隔震、减震等。
提高结构构件的强度 和刚度，确保构件之 间连接的可靠性和稳 定性。
高层建筑结构抗震设计的现状和发展趋势
细化，提高设计效率和准确性。
绿色环保
注重绿色环保理念，采用环保材料和节能 技术，降低高层建筑在建设和使用过程中 的能耗和环境影响。
多元化结构体系
探索和发展多种结构体系，以满足高层建 筑多样化的功能和造型需求，同时提高结
构的抗震性能。
跨学科合作
加强与地震工程、岩土工程等相关学科的 合作，共同研究高层建筑结构抗震设计的 关键技术和方法，推动该领域的发展。
国内外高层建筑抗震设计规范 和标准不断完善，强调结构的 性能设计和细部构造。
偏心隔震结构研究进展
1引言工程结构抗震研究约有１００多年的历史，其中结构利用振动控制技术的研究和发展仅有５０多年的历史。
隔震技术作为一种被动控制技术，已经成功应用到实际工程中，这些应用包括医院、计算机中心、美术馆、博物馆等国家公共建筑，还有超过１００ｍ的超高层住宅建筑［１，４］以及一些重要的桥梁建筑［２］等。
近１０年来，隔震支座开发及模型分析［２－７，１２］、隔震结构计算分析理论［８－１２］、支座及整体结构试验［１２－１７］和隔震技术应用［１８－２１］都得到蓬勃发展；近几次特大地震的惨痛教训使人们提高了对结构抗震的重视，也为隔震技术的推广使用提供了平台。
扭转效应对传统结构会产生不利影响，１９８５年的墨西哥地震中倒塌建筑中４２％与不规则建筑扭转反应相关［２４］。
随着隔震技术在工程结构中的不断应用以及工程结构自身特性，使隔震结构的动力特性变得复杂起来；对隔震结构的设计和分析提出了新的问题。
由于地震本身的规律并没有被完全掌握，新建的大部分隔震结偏心隔震结构研究进展杜克雄（恒达地产集团）摘要：不规则结构及隔震层偏心会使结构产生扭转效应，扭转效应对结构地震反应产生不利影响，因此有必要研究偏心隔震结构在地震作用下的动力特性及反应特征。
本文对近年来国内外学者的研究成果进行了归纳总结。
结合前人研究成果，指出关于模型选择、地震输入、参数影响及扭转放大系数四个方面的关键问题，以及提出重点的研究内容。
最后对偏心隔震结构的研究进行了展望。
关键词：偏心隔震结构；扭转效应；研究进展①釉上彩产品机械性能分析：由于釉上彩增加了一次烧结，釉浆经过了两次烧结，其膨胀系数发生了变化，釉应力整体移向压应力。
在火花塞装配时，压应力进一步释放，从而造成了抗折强度的下降。
若使用弹性价高的釉不仅能补偿坯釉接触层所产生的应力，也能补偿由于机械外力作用所产生的应力。
②火花塞的电强度分析：火花塞的电强度与火花塞绝缘体的配方、烧结等工艺存在着必不可少的联系。
但是釉浆的两次烧结必将带来坯体内部结构的变化。
高层建筑结构设计中扭转效应的控制措施
⾼层建筑结构设计中扭转效应的控制措施2019-09-13摘要：⽂章对结构扭转机理及扭转变形做了简单分析，结合⼯程实践，提出了⼀些⾼层建筑结构设计中扭转效应的控制措施。
关键词：⾼层建筑；结构设计；扭转效应；控制措施Abstract: the paper analyses the mechanism and torsional deformation structure reverse do a simple analysis, combined with the engineering practice, this paper puts forward some high-rise building structural design of controlling torsion effect of the measures.Keywords: high building; Structure design; Torsion effect; Control measures中图分类号：S611⽂献标识码：A ⽂章编号：1引⾔国内外历次震害表明，当结构平⾯不规则、质量中⼼与刚度中⼼偏差较⼤或者结构的抗扭刚度较⼩时，地震时会产⽣较⼤的扭转效应，使得结构产⽣较严重的破坏。
国内⼀些振动台模型的试验结果也表明了这⼀点。
因此，《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》(JGJ3―2002)(以下简称《⾼规》)针对扭转控制提出了⼀些控制措施及控制参数，防⽌结构出现较⼤的扭转反应⽽导致破坏。
下⾯结合⼯程实例讨论下在⾼层建筑结构的设计中如何对结构的扭转进⾏控制。
2结构扭转机理及扭转变形分析2.1结构扭转机理根据材料⼒学可知，当⼀个构件受到扭矩作⽤时，离构件刚度中⼼越远的地⽅剪应⼒越⼤，剪切变形也越⼤。
在整体建筑结构中，当结构受到扭矩作⽤时，竖向构件将承受剪⼒。
如图1所⽰的⼀均匀对称的结构，质⼼和刚⼼重合于O点，当结构受到⼀扭矩T，那么将在各柱中产⽣F1和F2的剪⼒。
高层混凝土连体结构设计分析
高层混凝土连体结构设计分析摘要：连体高层建筑这一结构，在近年才开始出现并广受欢迎，但在我国并未大量涌现，因为对连体结构来讲，需要很好协调各建筑物承受的作用力，扭转效应非常明显，受力复杂度较高，设计时难度很大。
连体结构的地震扭转效应特别明显，设计过程中就要借助不同软件的分析计算获得高适合度的设计方案。
关键词：高层混凝土；连体结构设计引言因为连体结构需保证各建筑物所承受的作用力相协调，有很明显的扭转效应，受力也较复杂，在结构设计时非常有难度。
本文以某综合办公楼为例对高层连体结构进行研究。
经研究发现，连体结构通常会有很明显的地震扭转效应，需要在设计时就通过多种软件的计算，分析最适合的结构设计方案。
一、工程简介某栋办公大楼设计时建筑抗震设防为丙类，二级安全结构，建筑物应为不可分割的平面不规则结构，建筑物两侧竖向连体部分是竖向不规则结构。
大楼在建成后平面形状呈“U”形，地上有16层，地下1层，建筑物长88m，宽约62m，整个地上部分的建筑面积有32000m2。
东西两侧竖向楼体的第11层至15层相连，整体呈现为凯旋门式的结构，建筑屋面的上部是6m高的钢结构飘架。
这是一个复杂的高层建筑，完工后，结构抗震的等级为一级，超出预想范围。
二、建筑主体结构确定工程将主体确认为“高层框架—剪力墙”结构。
剪力墙的筒体位置定为楼层的四角。
在楼、电梯间布置4个右下至上厚度为350～200mm的钢筋混凝土质的剪力墙。
周圈部分的框架柱利用建筑物的外立面，保持4m的柱距，而中间部分的框架柱的柱距为8m×8.8m，因为缩小柱距可让整个建筑结构的抗扭增加。
建筑物楼板及楼层梁处使用等级为C30的混凝土，而剪力墙和柱右下至上的混凝土强度为C50～C30。
连体部分共有6层楼，由于结构关系刚度较大，所以选用强连接的方式将连接体与塔楼相连。
三、建筑物连体部分的设计实施方案高层连体结构在设计过程中最复杂的就是连体处受力结构的分析。
建筑物从竖向来说，连体部分的层数较多且自身跨度较大，由于荷载作用所承受的内力很大。
高层建筑基础隔震支座受拉问题的分析与控制
中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号：1001-6945（2023）08-75-04经过几十年发展，以叠层橡胶隔震技术为首的隔震技术已经应用于许多落地工程，部分工程经受过真实强震考验，用事实证明隔震技术的优越性和经济性。
然而从早些年建筑发展来看，我国的高层建筑尤其是复杂高层建筑应用该技术很少。
除了经济发展水平原因外，主要原因是房屋高度过高、地震力较大时，结构在强震下产生非常大的倾覆力，使柱底支座产生很大的轴向拉应力而使橡胶支座发生变形、破坏。
当支座高度较高、剪切变形过大时，结构甚至有倒塌风险。
因此，如何控制橡胶支座的受拉应力对隔震技术在高层建筑中的应用和推广变得尤为关键。
对此，国内外专家学者做了大量深入研究，并取得了丰富的研究成果。
王曙光等[1]对十层框架按不同柱网下角部支座进行对比，通过时程分析得出，柱网间距越小，支座就越容易受拉。
还对剪力墙不同方案进行对比，认为规范要求剪力墙结构支座间距不宜过大的规定是不利于支座受拉控制的；熊伟[2]对一框筒隔震结构进行分析发现，层高越高，支座轴力呈线性增长，降低上部结构层高对控制支座受拉是有利的；程华群等[3]认为可采用高抗拉性能支座或普通橡胶支座与滑板支座混合应用来解决支座受拉大的问题；苏键等[4]提出可利用支座承压能力来抵抗拉应力的设计方法。
从以上可以看出，不少学者对控制隔震支座受拉问题研究，多从支座材料、上部结构等方面入手。
尽管不少新型隔震支座已申请专利，但很多没有实用性，且造价高，无法大规模推广。
传统设计思路和流程中，高层隔震建筑往往根据结构竖向压力和厂家试验数据确定支座的初步布置方案，并根据受力结果调整支座的大小。
当结构体型复杂时，边角处竖向力较小部位的支座拉应力反而非常大，为控制拉应力而盲目增大支座的直径是非常不经济合理的，必须探索更好的思路来解决这一问题。
对此，基于某国内第一高隔震楼隔震设计为依据，提出了适当降低隔震支座竖向刚度的方法可有效降低支座在地震作用下的受拉作用，方法简单，方便有效。
高层建筑结构扭转效应控制指标研究的开题报告
高层建筑结构扭转效应控制指标研究的开题报告一、研究背景：高层建筑是城市中重要的标志、也是城市发展的重要组成部分，但伴随着高层建筑的增加，由于建筑自身的特点和环境的复杂性，高层建筑所面临的风险也不断增加。
其中，高层建筑结构扭转效应是影响高层建筑安全稳定的重要因素之一。
因此，对高层建筑结构扭转效应进行控制研究，具有非常重要的现实意义和应用价值。
二、研究目的：本研究旨在针对高层建筑结构扭转效应，开展相关的控制指标研究，以提高高层建筑的安全性和稳定性，为高层建筑安全运行提供保障。
三、研究内容：（1）高层建筑结构扭转效应的基础研究通过对高层建筑结构扭转效应的机理、特性和影响因素等方面进行深入研究，为后续开展控制指标研究提供基础支撑。
（2）高层建筑结构扭转效应控制指标的筛选与评估在深入研究高层建筑结构扭转效应的基础上，针对其控制指标进行筛选和评估，选定合适的控制指标，为高层建筑结构扭转效应的控制提供技术支撑。
（3）高层建筑结构扭转效应控制技术的研究在筛选确定合适的控制指标基础上，开展高层建筑结构扭转效应控制技术的研究，包括基于控制指标的结构设计、结构加固、风洞试验等方面内容。
四、研究方法：本研究采用文献研究、数值模拟、实验研究等方式开展，其中实验研究将采用风洞试验的方式。
五、研究预期成果：通过开展本研究，预期取得以下成果：（1）系统阐述高层建筑结构扭转效应的机理和控制原理，为高层建筑安全稳定提供科学依据。
（2）针对高层建筑结构扭转效应，筛选出合适的控制指标，为实际应用提供参考。
（3）开展高层建筑结构扭转效应控制技术的研究，寻求可行的技术方案，为高层建筑的安全运行提供保障。
（4）开展风洞试验研究，提供高层建筑结构扭转效应控制指标的可行性验证和实验数据支持。
六、研究进度安排：第一年：完成高层建筑结构扭转效应机理和特性的基础研究。
第二年：通过筛选和评估等方式，确定高层建筑结构扭转效应控制指标。
第三年：开展高层建筑结构扭转效应控制技术的研究。
扭转效应在高层建筑结构设计中控制措施
扭转效应在高层建筑结构设计中控制措施摘要：高层建筑结构设计中，其抗侧刚度特别是抗扭刚度一直受到设计人员的重视。
本文介绍了改善高层建筑扭转效应的原则，提出了高层建筑结构设计中扭转效应的控制措施。
关键词：高层建筑；结构设计；扭转效应；控制措施；高层建筑结构设计中，其抗侧刚度特别是抗扭刚度一直受到设计人员的重视。
这时结构方案的选用就显得非常重要，应尽量采用平面规则、对称的结构，建筑立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向刚度突变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。
但在实际工程中，因建筑造型及建筑功能的需要，往往有许多的建筑平面及竖向规则性达不到规范中“规则建筑”的要求。
在此情况下，应对结构体系进行优化，使其满足抗震要求，特别是使其扭转效应控制在规范允许范围之内。
本文主要讨论高层建筑，特别是超限高层建筑结构设计中改善扭转效应的几种措施。
1改善高层建筑扭转效应的原则《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.4.4条对结构平面的扭转不规则提出了要求。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.4.5条更是明确要求在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大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、混合结构高层建筑等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、混合结构高层建筑等不应大于0.85。
由材料力学可知，抗扭构件离质心越远，其抗扭刚度越大。
所以在布置抗扭构件时，尽量加大周边构件截面，增大抗扭刚度；在设计结构方案时，应尽量使结构质心刚心偏心率减小，以减小扭转效应。
在工程实践中，以剪力墙结构为例，可首先考虑将四周角部墙肢加长，尽量形成L、Z、T等形状。
高层住宅建筑抗震结构设计的相关探讨杨海华
高层住宅建筑抗震结构设计的相关探讨杨海华【摘要】随着城市化建设步伐的不断推进，城市建设中出现了大规模的高层建筑物。
为了提高高层住宅建筑的抗震性能，维护人们的生命财产安全，需要不断优化抗震结构设计。
【关键词】高层住宅建筑；抗震结构；抗震设计引言在建筑设计，尤其是高层建筑设计中，做好抗震结构设计是非常必要的。
在当前经济发展的带动下，我国的城市化进程不断加快，城市规模的扩大和城市人口的增加使得城市的人地矛盾日益凸显。
在这样的背景下，高层建筑得到了迅猛发展，并且迅速成为城市建筑发展的主流方向。
但是，建筑高度越高，其自身的重量也就越大，对于震动的抵抗能力越差，如果高层建筑的设计还按照普通建筑设计的方法，一旦遭遇地震，必然会导致建筑的损坏或倒塌，引发严重的后果。
因此，在设计人员应该充分重视建筑抗震结构设计，确保结构能够在强度、刚度、延性等方面达到最佳，实现“小震不动、中震可修、大震不倒”的目的，保障建筑的使用安全。
1高层住宅建筑抗震结构设计要点1.1合理的选址在高层建筑结构的抗震设计中，选择合适的建筑场地是提升建筑结构抗震性能的首要工作内容。
在进行建筑物结构设计时，必须要选择对建筑有利的场地，避免在不利地段建设大型民用建筑，以防止地震破坏隐患的出现。
对于一些软基地段，也必须要进行充分的处理，才能够进行合适的建筑设计。
另外对于地震可能引起的次生灾害问题，也必须要予以正确的处理，进一步保证选址的正确性。
建筑场地的选择过程中应该避开软土、液化土、山岳、斗破、采空区以及河岸边缘等相关地段，避免因为上述地段范围中土体的密实度、坚硬度以及凝结度等相关性能的不够优秀而导致建筑结构在应对地震灾害的过程中出现土地承重荷载能力不够的现象，对于一些容易发生滑坡、地陷、低劣以及泥石流等山体事故的危险地段也尽量不要选择其作为建筑结构的设计场地，同时有效的避免建筑场地选择在地震断裂带上的明显位置，以免降低建筑工程结构对地震灾害作用力的抵抗性。
高层建筑结构的扭转反应控制
高层建筑结构的扭转反应控制随着城市化进程的加速，高层建筑在城市景观中占据了越来越重要的地位。
然而，高层建筑在地震、风等外力作用下易产生严重的扭转反应，影响结构安全。
因此，如何有效控制高层建筑结构的扭转反应成为了一个亟待解决的问题。
本文将探讨高层建筑结构的扭转反应控制，首先阐述其基本原理，接着结合实际案例分析具体方法，最后对全文进行总结和展望。
高层建筑结构的扭转反应控制主要基于力学原理和数学模型。
在地震、风等外力作用下，高层建筑结构产生扭矩，导致结构发生扭转。
通过采用合理的结构设计和控制措施，可以减小结构扭矩，从而降低扭转反应。
数学模型在扭转反应控制中扮演着重要角色。
通过建立数学模型，可以对高层建筑结构进行动态特性分析，预测其在不同外力作用下的扭转反应，为后续的控制方案设计提供依据。
在高层建筑结构的扭转反应控制中，首先需要合理设定控制参数。
控制参数包括结构的基本周期、振型、阻尼比等，这些参数与结构的动态特性密切相关。
通过调整这些参数，可以有效抑制结构的扭转反应。
结构的动态特性分析是扭转反应控制的关键步骤。
在实际工程中，可以利用有限元方法对高层建筑结构进行模态分析，获取结构的振型、周期等特性。
结合数学模型，可以进一步预测结构在地震、风等外力作用下的扭转反应。
针对高层建筑的结构设计方案，应综合考虑建筑师的美学需求、结构设计的安全性和经济性等因素。
通过优化设计方案，可以减小结构扭矩，降低扭转反应。
例如，可以通过调整结构平面布局、采取对称设计等方法来优化设计方案。
阻尼器是一种有效的扭转反应控制措施。
通过在结构中合理配置阻尼器，可以吸收结构振动的能量，减小结构扭矩。
在实际工程中，可以根据高层建筑的结构类型和外力作用特点，选择合适的阻尼器类型和布置方式。
以某高层建筑为例，该建筑高度为100米，采用框架-核心筒结构形式。
在地震作用下，该建筑产生了较大的扭转反应。
为了控制其扭转反应，采取了以下措施：在核心筒和框架连接部位增设阻尼器，以吸收地震能量。
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相应非耦联的周期为：
互＝２７ｃ／√以、瓦＝２兀／√旯，、互＝２兀／√以 （３）
在以下的分析中，当结构只存在平行于】，轴的 偏心时，ｕ、，与Ｕ不耦联，正／Ｌ为对应于文献［１０］
的非耦联周期比；当结构只存在平行于ｘ轴的偏心 时，ｕ。与∽不耦联，正／正，为对应于文献［１０］的非 耦联周期比；当结构双轴都存在偏心时，定义正／Ｌ 和正／正，中的较小值为非耦联周期比。
聚处理，仅保留结构顶部的三个自由度ｕ。、ｕ一
阢，设Ｋ。、髟一鹭分别为结构在质心处沿主轴
方向经过凝聚后的结构顶部的侧向刚度与扭转刚
度，Ｍ和Ｍ分别为结构经过凝聚后的结构顶部质 量和转动惯量，且Ｍ和Ｍ存在以下关系：
鸠＝ｒ２Ｍ
（１）
式中：，为结构转动半径。
结构非耦联的侧振和扭振的特征值分别为：
九ｘ＝Ｋｘ｜Ｍ、九。＝Ｋ。｜Ｍ、－＝Ｋｔ｜Ｍｔ 嗡
ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｒｉＲ ｒａｔｉｏ，ｉｓ ｉｎｃｏ印ｏｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｅｘｃｌｕｄｅ ｔａＵ ｓ仇ｌｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｓｅＶｅｒｅ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉ够，ａｎｄ ｉｔｓ １ｉｍｉｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｉｎ ｓｅｉｓｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ． Ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅｓ ｏｆ ｍｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
施需进一步讨论。规程为避免严重扭转不规则结构的出现，除对位移比进行限制外，还限制了扭转为主第一周期
与平动为主的第一周期的比值，即高层结构设计应满足平扭耦联周期比的要求。通过改变结构的偏心率、扭转刚
度和侧向刚度等因素，并分析耦联周期比和非耦联周期比的差别，发现规程在某些情况下并不能保证对扭转振动
效应的控制效果。因此用耦联周期比限制结构扭转不规则性的措施不尽合理，设计中可采用平动变形能和扭转变
图１双向偏心结构平面
Ｆ培１ ｓｔｎＪｃｔｕｒａｌ ｐｌａｎｅ ｗｉｔｈ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｅｃｃｅｎ仃ｉｃ时 由式（４）的特征方程可得到耦联的三个特征值 兄ｌ、如和乃。相应耦联的周期为：
正＝２兀／√Ａ、疋＝２兀／√如、码＝２兀／√乃 （５）
当ｅ。≠ｏ且ｅ、，≠ｏ时，将＾、五和五分别代入 下式振型向量中的五ｉ，可得到对应的振型：
ｉｒｒｅｇｕｌ撕够ａｒｅ ｐｒｏｂｌｅｍａｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎ廿０１ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｒｅＶｉｓｉｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎ—ｃｏｎｔＩＤｌｌｅｄ ｆｉｒｓｔ ｐｅｒｉｏｄ ｔｏ ｔｌｊａｎｓｌａｔｉｏｎ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｆｉｒｓｔ ｐｅｒｉｏｄ（ｉ．ｅ．ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｒｉｏｄ ｒａｔｉｏ），
动周期一致，两种偏心情况的耦联第二周期在图２ 中均为一条纵轴上数值等于１的直线。结果还表明， 耦联的第二周期是平动周期，其转动方向因子为 零；第一和第三周期都包含了扭转分量，而第一周 期是以平动为主，第三周期是以扭转为主。根据计 算结果，得到随偏心率变化的耦联周期比，如图３ 所示。图３清楚地表明扭转为主周期与平动为主周 期的比值随偏心率的增大，大致呈线性下降的趋 势，而且双向偏心情况受偏心率的影响更显著。偏 心率为零时，耦连周期比保持不变，仍为ｏ．９；偏 心率为０．２时单向偏心结构的耦连周期比降至ｏ．８１， 双向偏心则降至０．７５。而高规对Ａ级高度的周期比 限值规定为ｏ．９，对Ｂ级高度、混合结构和复杂结 构规定为０．８５，可见相差０．０５就具有一定的差别， 但是从以上计算可见，结构在偏心率ｏ．２时，其周
（ｉ．ｅ．ｅｃｃｅｎ仃ｉｃ咄ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｓｔｉｆｍｅｓｓ，ａｎｄ １ａｔｅｒａｌ ｓｔｉ腼ｅｓｓ），ｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔ、）ｌ，ｅｅｎ ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｅｄ
ｐｅｒｉｏｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｕｎｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｒｉｏｄ ｍｔｉｏ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｍｅ ｐｒｏＶｉｓｉｏｎｓ ｃａｒｍｏｔ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｃｅｎａｉｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｓｐｅｃｔ，ｔｈｅ ｃｏｕｐｌｅｄ·ｐｅｒｉｏｄ—ｒａｔｉｏ ｉｎｄｅｘ ｉｓ ｎｏｔ ｗｅｌｌ一ｆｏｕｎｄｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ １ａｔｅｒａｌ ｅｎｅ玛ｙ ｔｏ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｓ ａｎ ａｌｔｅｍａｔｉＶｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｍｌｃｔｕｒｅｓ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｔｏｒｓｉｏｎａｌ Ｖｉｂｍｔｉｏｎ；ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｒｉｏｄ ｒａｔｉｏ；ｕｎｃｏｕｐｌｅｄ ｐｅｒｉｏｄ
万方数据
工
程
力
学
２结构各因素对周期比控制措施的 影响
偏心对其动力特征影响很大，而采用过大的偏 心会使得扭转效应超过位移比的限制，在过大偏心 情况下对周期比的讨论是没有意义的，应限制偏心 的范围。由于位移比会受到平面布置的影响，不能 直接用于本研究的结构模型，文献［１０】建议９，．／“的 限值为ｏ．５（９、“分别为地震作用下结构的扭转角 和质心处的平动位移），本研究将其等效于位移比的 规定，认为满足该限值的扭转效应也基本满足高规 位移比的限制。由于施工、使用或地面运动的扭转 分量等因素引起的偶然偏心的不利影响，高规规定 偶然偏心大小为ｏ．０５倍垂直地震作用方向的建筑 物长度，对于质量均匀分布的矩形平面结构，０．０５ 倍长边的偶然偏心距离约在ｏ．１ｒ～ｏ．２ｒ之间。根据 这个偶然偏心的大小，选取偏心率不超过ｏ．２作为 研究的讨论范围。 ２．１偏心率和单双向偏心的影响
第２４卷第７期Ｖｂｌ．２４Ｎｏ．７
工程
力
学
２００７年７月
ＪｕＮＩＣＳ
１１６
文章编号：１０００—４７５０（２００７）０７—０１１６－０６
高层建筑结构扭转振动效应控制研究
蔡健，＋潘东辉，黄炎生
（华南理工大学土木工程系，广东，广州５１０６４０）
摘要：《高层建筑混凝土结构技术规程》限制高层建筑结构扭转不规则性的规定存在问题，控制扭转振动的措
１结构动力特征的计算
１．１结构非耦联的动力特征
本文采用文献［１０］假设和做法：（１）刚性楼板， 故每一楼层只有三个自由度；（２）高层结构每层平 面的刚心和质心重合，使得每一楼层的平动和扭转
不耦联；（３）以质心为原点Ｄ，沿结构的主振型方
向建立坐标系翮】，，按照通常的方法建立结构的运
动方程，然后对总体刚度矩阵和总体质量矩阵作凝
其对应的振型为［ｏ，１，ｏ］１。，另外两个振型为
［以Ｐ。，ｏ，五，一屯］１。
各振型的转动方向因子为：
Ｄｔ｛＝虻Ｍｔ｜眯÷Ｍ＋Ｙ；Ｍ＋瞄Ｍ●
Ｑ、）
式中：ｘｉ、一和伊，分别为第，振型在ｘ方向的平
动分量、】，方向的平动分量和转动分量。 本研究采用高规的定义，如某振型的转动方向
因子大于０．５时，就认为该振型和周期是以扭转为 主；如某振型的转动方向因子小于０．５时，就认为 该振型和周期是以平动为主［９］。在三个耦联周期中， 扭转为主的周期与平动为主的第一周期之比就是 高规定义的耦联周期比。
形能的比值代替耦联周期比作为控制扭转振动的指标。
关键词：高层建筑结构；扭转振动效应；耦联周期比；非耦联周期比；能量比
中图分类号：Ｔｕ３７５：１ｕ３１１＿３
文献标识码：Ａ
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｏＮ ＴｏＲＳＩｏＮＡＬ ＶＩＢＲＡＴＩｏＮ ＣｏＮＴＲｏＬ ｏＦ ＴＡＬＬ ＢＵＩＬＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ
设ｆ，／ｔ＝ｌ、正／ｚ＝０．９，区分只存在沿坐标
轴单向偏心和双向偏心两种情况，且双向偏心时两 个主轴方向偏心率相等ｑ／ｒ＝ｑ，／ｒ。根据以上推
导，计算出不同偏心率下耦联周期的大小，结果见 图２。从图上可以看出，不管结构存在单向还是双 向偏心，随偏心率的增大，耦联周期越来越偏离原 来的非耦联周期，第一和第三周期差距的增大速度 更快，且双向偏心的影响比单向偏心要大；由于 正，／正＝ｌ，耦联的第二周期保持和原来的非耦联平
１．２结构耦联的动力特征 假定结构刚心发生偏移，如图１所示，对于该
偏心结构有以下的运动方程成立：
Ｋｘ
Ｑ
—ｅｖＫ ｘ
Ｍ０ ｏ
ｏ
Ｋｙ
ｅｘＫｙ
＝
缈＋ 名．
０Ｍ
纺
—ｅｖＫｘｅｘＫｖＫｔ＋ｅ：Ｋｘ＋ｅ：Ｋｖ
—．．，。．．Ｌ Ｏ ０ ｏ嗨
＠ 式中：乃和｛乃｝分别为偏心结构的特征值和振型。
厂
Ｉ ｅ， ／。
＼ —／ 。叭暖心、／’ ＼
ｍｔｉｏ；ｅｎｅ增旷ｒａｔｉｏ
地震中结构的扭转运动会导致严重的破坏，因
此结构的扭转问题受到很大的关注，国外对此进行
了大量的研究‘１～引，各国规划４￣９１对扭转效应都有明
确的规定。文献［１０】通过研究结构平扭耦联振动产 生的动力放大作用，发现非耦联的扭转周期和平动
周期之比（以下简称非耦联周期比）大于一定的数值 时扭转振动效应会急剧增加，从而提出限制非耦联 平扭周期比，使结构具有必要的扭转刚度来控制扭 转效应。对于实际结构，除规则对称的结构外，难 以确定结构的非耦联周期比，非耦联周期比不能作
ＣＡＩ Ｊｉａｎ，＋ＰＡＮ Ｄｏｎｇ．ｈｕｉ，ＨＵＡＮＧ Ｙａｎ—ｓｈｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｎｎｅｎｔ ｏｆｃｉＶｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅ血ｇ，ｓｏｕｌｈ Ｃｈｉｎａ ｕｎｉＶｅｒｓ时ｏｆＴｅｃｌｌｎ０１０９ｙ，Ｇ咖ｇｚｈｏｕ，（ｍａｎｇｄｏｎｇ ５１０６４０，ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ’Ｉ．ｈｅ ｐｒｏＶｉｓｉｏｎｓ ｍ’１１ｅｃｌｌｎｌｃａｌ ＳｐｅｃｌｆｉｃａｔｉＯｎ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓ仃ｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ’Ｉ’ａＵ ＢｕｌｌｄｉＩｌｇ ｏｎ ｔｏｒｓｌｏｎａｌ
｛竹）＝卜以勺（乃一勺），勺巳（乃一以），（乃一以）（乃一勺）］１