基于结构对扭转不规则控制方法的讨论.doc

关于结构对扭转不规则控制方法的讨论 摘要：这几年伴随着苏州经济的腾飞，在市区，园区，以及新区你都能看到很多形状各异的高楼大厦在不断的拔地而起。可是建筑外形越复杂，平面凹凸越严重，那对于建筑本身的结构整体性能刚度比周期比位移比剪重比 刚度比的控制：结构整体上下匀称度的指标。周期比的控制：抗扭刚度的大小，不至结构地震时轻易产生扭转破坏。位移比的控制：扭转不规则时的一控制参数，反映了结构的扭转效应剪重比的控制：保证结构有足够的抗剪能力（与抗震影响系数有内在联系),不至太脆弱刚度比的控制 周期比：第一扭转周期与第一侧振周期的比值。规范规定：T扭/T1≤0.9（A级高度），T扭/T1≤0.85（B级高度）。 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，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。所以一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。总之，周期比控制不是在要求结构足够结实，主要为控制结构的扭转效应。 复杂结构的周期比控制多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法验算。如果上部没有连接，应该各个塔楼分别计算并分别验算，如果上部有连接，验算方法尚不清楚体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动，此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。以过滤局部振动产生的周期 对于一些周期比不满足要求的（接近限值）建筑，也可以按照下面的方法来调整： （1）提高抗扭刚度，使扭转周期减小。主要方法有加强结构周边刚度：a在四周布置剪力墙，b增加周边剪力墙的长度，c增加周边剪力墙的厚度，d增加周边剪力墙连梁的高度（有降低剪力墙的延性的隐患），或框架梁的高度，e在结构凹槽部位增加拉梁或连接板。 （2）降低结构的平移刚度，使平移周期增大。前提是原来结构的刚度很大，层间侧移值远小于限值，剪重比远大于规范规定。主要方法是：a在结构内部减少剪力墙的布置，b在内部剪力墙上开结构洞口或增大洞口的高度，宽度。 位移比控制 位移比楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角与本楼层平均值的位移比的大小反映了结构的扭转效应，抗规第3.4.3.1条规定：平面不规则而竖向规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，并应符合下列要求：1)扭转不规则时，应计及扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍；高规的4.3.5条规定，在考虑质量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角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。复杂结构的位移控制，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，此时如果采用“强制刚性楼板假定”，结构分析严重失真，位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。对于错层结构或带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，计算失真。总之，结构位移特征的计算模型之合理性，应根据结构的实际出发，对复杂结构应采用多种手段。剪重比 控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。剪重比与地震影响系数由内在联系:λ=0.2αmax剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能自然满足规范要求。 “有效质量系数”与“振型数”有关，如果“有效质量系数”不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范之所以规定剪重比，主要是因为长期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，但采用振型分解法时无法对此作出准确的计算。因此，出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值如果不满足要求，则说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位，必须进行调整。 综上所属，对于那些平面凹凸不规则，竖向刚度不规则的复杂结构，我们只有从刚重比，周期比位移比剪重比严格遵守规范， 第 1 页 共 5 页