结构的扭转效应
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一般平面凹凸不规则的处理
设防震缝
设防震缝
一般平面楼板不连续的处理 ) 整体结构采用“弹性楼板”的计算模型。 ) 设计时取“质量偶然偏心”和“双向地震组合”的大值。 ) 在高烈度区，应使楼板始终处在弹性工作状态。以确保剩余 的楼板在大震下能有效地、可靠地传递所受到的地震作用效 应。 ) 在高烈度区，对楼板不连续处的薄弱部位，应满足小震、中 震下的位移及承载力控制要求。 ) 对弱连系部位的结构，设计时应考虑两端主体结构变形差的 影响，应放大弱连接结构的设计效应。 ) 加强抗震延性构造措施：抗震等级、楼板加强、边缘构件加 强。
) 扭转不规则：通过“强制刚性楼板”假定，可以正确地得到结 构各楼层的 “ 最大位移 Umax” 、 “ 最小位移 Umin” 和 “ 平均位 移 U”。 ) 其中：平均位移U=(Umax+Umin)/2 ) 当 位 移 比 （ Uamx/U ） 增 大 并 趋 向 于 2 时 ， 由 下 图 可 见 Umax/Umin的比值将急剧增大，并呈发散状态，整个结构变 形、受力不均匀性也急剧增大，结构很容易在地震作用下被 “一点突破”而引发连续破坏，结构抗震性能呈急速下降趋势 。
位移——位移比大于1.5不满足规范要求
调整后的结构标准层平面——在周边增加有限的 剪力墙，结构按框剪设计
计算周期
计算位移——满足规范要求
扭转控制方法总结 ) 当结构扭转效应（位移比、周期比）较大，甚至不满足规范 要求时，一般只有调整结构的布置，有时还可能会改变结构 类型。如增加剪力墙、异形柱等等。 ) 当结构扭转效应超限，但是仍要按超限方案设计时，应增加 抗震措施和延性措施，即：增加结构的承载能力、提高结构 变形的延性、对局部薄弱部位进行加强等等。 ) 扭转较大的结构，在设计中应考虑“双向地震组合”以提高结 构的承载能力。
周期比（Tt/T1）较大
位移比X向较小、Y向较大
造成Y向位移比较大
8.2。刚度偏心对结构扭转的影响
) 结构的刚度中心是一个较为复杂的问题，每层可以有不同 的刚度中心，在设计中，虽然每层的刚度中心与质量中心 差异不大，但是层之间的刚度偏心也会产生较大的扭转效 应。如上下结构平面有内收、悬挑等，这都会造成上下刚 度偏心，从而对结构产生较大的扭转效应。 ) 同样刚度偏心产生的扭转效应，也可以用结构楼层的位移 比来体现其效果。 ) 通过调整结构布置，可以调整刚度偏心的程度，从而减少 结构的扭转效应。
扭转控制原则2 ) 扭转不规则特性2：扭转周期指标的分析 ) 结构扭转振型及周期是其扭转刚度、扭转惯量分布大小的综 合反映。 ) 任何情况下，当扭转振型趋向于结构第一振型时，说明结构 扭转刚度小、转动惯量大，扭转振型成为主振型，对结构抗 震抗风均不利，都是不允许的。 ) 在计算“周期比”时，应考虑“强制刚性楼板”以过滤结构的局 部振动。反之，如结构产生较大的局部振动，说明结构刚度 、质量分布不合理，产生局部薄弱部位。 ) 周期比应严格满足规范要求。
8.1。扭转刚度对结构扭转的影响
) 扭转（刚度）振型对结构一定产生作用于结构相应的地震 扭矩。 ) 地震扭转效应可以用结构楼层的位移比来体现其效果。 ) 扭转周期靠前，并不等于结构的扭转效应大。
) 结构的扭转周期出现的位置，反映了结构扭转刚度与平移 刚度之间的关系。
) 可以通过调整结构布置，来改善扭转刚度偏小、扭转周期 偏大的问题。
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16层框剪结构的扭转周期
点式建筑扭转刚度偏小
第1周期为扭转周期
扭转振型产生的扭矩
位移比较小 扭转刚度小并不意味位移比大
15层狭长结构
狭长建筑扭转刚度偏小，容易产生左右摇摆的扭转振动
转换层结构的调整——转换层3层
第4层——加强层
上部标准层
考虑质量偶然偏心——位移比
位移偏大
第10层的内力 偶然偏心作用下的地震内力的对比
此时，设计时应选择“双向地震组合”，此时第10层的内力 双向地震组合下的地震内力
17层不等高嵌固的框架结构——标准层
第1层
上大下小造成刚度突变
周期——周期比0.86，满足规范要求
位移比变化图
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1.0 1.5 Umax/U 1.8 2.0 Umax/Umin
扭转控制原则1 ) 扭转不规则特性1：扭转变形指标的分析 ) 判别结构扭转不规则的扭转变形，是质量、刚度、平面分布 确定后结构固有特征。 ) 控制结构扭转变形的实质是，控制结构扭转变形要小于结构 平动变形，控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主 振效应，避免结构扭转破坏。 ) 在计算 “ 位移比 ” 时，应考虑 “ 强制刚性楼板 ” 和 “ 质量偶然偏 心”。 ) 当位移比大于1.2时，说明结构质量和刚度分布已处于明显不 对称状态，此时应计入“双向地震组合”的影响。
错层结构造成较严重的刚度偏心 错层及楼板不连续的结构将产生较大的刚度偏心
第2层
第4层
立面
错层部位楼层的位移比增大
结构顶部内收造成刚度偏心，位移比增大
第12层
顶层
位移比顶部增大——X向
位移比顶部增大——Y向
8.3。结构扭转的控制
) 结构的扭转效应与结构平面不规则性密切相关。平面不规 则主要分为： ) 扭转不规则。 ) 凹凸不规则。 ) 楼板局部不连续。 ) 其中 “ 凹凸不规则 ” 和 “ 楼板局部不连续 ” 都可以通过调整结 构布置来改善。在抗震规范、高规中也有明确的判别条件 ，比较容易掌握。
一般平面凹凸不规则的处理
设防震缝
设防震缝
一般平面楼板不连续的处理 ) 整体结构采用“弹性楼板”的计算模型。 ) 设计时取“质量偶然偏心”和“双向地震组合”的大值。 ) 在高烈度区，应使楼板始终处在弹性工作状态。以确保剩余 的楼板在大震下能有效地、可靠地传递所受到的地震作用效 应。 ) 在高烈度区，对楼板不连续处的薄弱部位，应满足小震、中 震下的位移及承载力控制要求。 ) 对弱连系部位的结构，设计时应考虑两端主体结构变形差的 影响，应放大弱连接结构的设计效应。 ) 加强抗震延性构造措施：抗震等级、楼板加强、边缘构件加 强。
) 扭转不规则：通过“强制刚性楼板”假定，可以正确地得到结 构各楼层的 “ 最大位移 Umax” 、 “ 最小位移 Umin” 和 “ 平均位 移 U”。 ) 其中：平均位移U=(Umax+Umin)/2 ) 当 位 移 比 （ Uamx/U ） 增 大 并 趋 向 于 2 时 ， 由 下 图 可 见 Umax/Umin的比值将急剧增大，并呈发散状态，整个结构变 形、受力不均匀性也急剧增大，结构很容易在地震作用下被 “一点突破”而引发连续破坏，结构抗震性能呈急速下降趋势 。
位移——位移比大于1.5不满足规范要求
调整后的结构标准层平面——在周边增加有限的 剪力墙，结构按框剪设计
计算周期
计算位移——满足规范要求
扭转控制方法总结 ) 当结构扭转效应（位移比、周期比）较大，甚至不满足规范 要求时，一般只有调整结构的布置，有时还可能会改变结构 类型。如增加剪力墙、异形柱等等。 ) 当结构扭转效应超限，但是仍要按超限方案设计时，应增加 抗震措施和延性措施，即：增加结构的承载能力、提高结构 变形的延性、对局部薄弱部位进行加强等等。 ) 扭转较大的结构，在设计中应考虑“双向地震组合”以提高结 构的承载能力。
周期比（Tt/T1）较大
位移比X向较小、Y向较大
造成Y向位移比较大
8.2。刚度偏心对结构扭转的影响
) 结构的刚度中心是一个较为复杂的问题，每层可以有不同 的刚度中心，在设计中，虽然每层的刚度中心与质量中心 差异不大，但是层之间的刚度偏心也会产生较大的扭转效 应。如上下结构平面有内收、悬挑等，这都会造成上下刚 度偏心，从而对结构产生较大的扭转效应。 ) 同样刚度偏心产生的扭转效应，也可以用结构楼层的位移 比来体现其效果。 ) 通过调整结构布置，可以调整刚度偏心的程度，从而减少 结构的扭转效应。
扭转控制原则2 ) 扭转不规则特性2：扭转周期指标的分析 ) 结构扭转振型及周期是其扭转刚度、扭转惯量分布大小的综 合反映。 ) 任何情况下，当扭转振型趋向于结构第一振型时，说明结构 扭转刚度小、转动惯量大，扭转振型成为主振型，对结构抗 震抗风均不利，都是不允许的。 ) 在计算“周期比”时，应考虑“强制刚性楼板”以过滤结构的局 部振动。反之，如结构产生较大的局部振动，说明结构刚度 、质量分布不合理，产生局部薄弱部位。 ) 周期比应严格满足规范要求。
8.1。扭转刚度对结构扭转的影响
) 扭转（刚度）振型对结构一定产生作用于结构相应的地震 扭矩。 ) 地震扭转效应可以用结构楼层的位移比来体现其效果。 ) 扭转周期靠前，并不等于结构的扭转效应大。
) 结构的扭转周期出现的位置，反映了结构扭转刚度与平移 刚度之间的关系。
) 可以通过调整结构布置，来改善扭转刚度偏小、扭转周期 偏大的问题。
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16层框剪结构的扭转周期
点式建筑扭转刚度偏小
第1周期为扭转周期
扭转振型产生的扭矩
位移比较小 扭转刚度小并不意味位移比大
15层狭长结构
狭长建筑扭转刚度偏小，容易产生左右摇摆的扭转振动
转换层结构的调整——转换层3层
第4层——加强层
上部标准层
考虑质量偶然偏心——位移比
位移偏大
第10层的内力 偶然偏心作用下的地震内力的对比
此时，设计时应选择“双向地震组合”，此时第10层的内力 双向地震组合下的地震内力
17层不等高嵌固的框架结构——标准层
第1层
上大下小造成刚度突变
周期——周期比0.86，满足规范要求
位移比变化图
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1.0 1.5 Umax/U 1.8 2.0 Umax/Umin
扭转控制原则1 ) 扭转不规则特性1：扭转变形指标的分析 ) 判别结构扭转不规则的扭转变形，是质量、刚度、平面分布 确定后结构固有特征。 ) 控制结构扭转变形的实质是，控制结构扭转变形要小于结构 平动变形，控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主 振效应，避免结构扭转破坏。 ) 在计算 “ 位移比 ” 时，应考虑 “ 强制刚性楼板 ” 和 “ 质量偶然偏 心”。 ) 当位移比大于1.2时，说明结构质量和刚度分布已处于明显不 对称状态，此时应计入“双向地震组合”的影响。
错层结构造成较严重的刚度偏心 错层及楼板不连续的结构将产生较大的刚度偏心
第2层
第4层
立面
错层部位楼层的位移比增大
结构顶部内收造成刚度偏心，位移比增大
第12层
顶层
位移比顶部增大——X向
位移比顶部增大——Y向
8.3。结构扭转的控制
) 结构的扭转效应与结构平面不规则性密切相关。平面不规 则主要分为： ) 扭转不规则。 ) 凹凸不规则。 ) 楼板局部不连续。 ) 其中 “ 凹凸不规则 ” 和 “ 楼板局部不连续 ” 都可以通过调整结 构布置来改善。在抗震规范、高规中也有明确的判别条件 ，比较容易掌握。