扭转效应的控制和调整方法

பைடு நூலகம் 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。
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。
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。
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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——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。
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。
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 。