高层建筑结构扭转效应控制参数讨论

《高层建筑结构扭转效应控制参数讨论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第9期广东土木与建筑No．92008年9月GUANGD0NGARCHITECTURECIVILENGINEERINGSEP20o8高层建筑结构扭转效应控制参数讨论蒋俊杰1陈春雷2(1、同济大学结构工程与防灾研究所上海200092；2、机械工业第六设计研究院河南郑州450007)摘要：对目前国内外高层建筑扭转控制参数进行较详细的阐述．明确了质量中心、刚度中心和强度中心的定义和计算方法，对设计偏心距和偶然偏心对结构扭转效应的影响进行了讨论，分析了位移比和周期比在扭转控制中的作用及存在问题，引进了动力规则性的概念及其

2、判断标准，为进一步的研究奠定基础。关键字：高层建筑结构；扭转效应；控制参数历次震害调查结果表明．建筑结构在地震作用下耦联系统的自由振动后．提出了平扭振动的解耦条不仅会发生水平和竖向振动．还可能发生扭转振动。件．且用试验结果作了验证_1_1951年Lin利用结构扭转反应是造成结构抗震性能退化．导致结构破环甚质心和刚心的概念．首次提出了刚心分析法．分析了至倒塌的重要原因。文献『31通过地震波平动分量的平扭耦联对边缘柱、墙等抗侧力构件内力的影响[23。谱密度函数得到扭转分量的谱密度函数．指出该扭转刚心分析法的基本假定

3、为：①现浇钢筋混凝土楼板在分量对结构的影响与结构自身动力特性有密切关系自身平面内是无限刚性的，出平面外是无限柔性的；1972年尼加拉瓜Managua地震典型地说明了②刚心定义为在水平力作用下楼层平面仅发生平动扭转反应带来的危害其中1幢18层的内筒结构而不发生转动的力的作用点．且刚心和结构的刚度中仅在3～17层的连梁上出现轻微裂缝(如图1a)：而心及扭转中心重合这两条基本假定一直沿用至今。与这幢楼相距很近质心为竖向荷载合力的作用点．更确切地说是的1幢15层中央银]r-指本层的竖向构件中轴向力的合力作用点第i层行大

4、厦．采用了剪力I的质心坐标可用下式确定：I墙偏心布置的框架一蚕l=∑轨／∑ym=ENm／∑剪力墙结构(如图式中：为本层第k竖向构件中的轴力；钆、为第lb)地震中因扭转效k竖向构件对应的坐标．为本层的竖向构件求和。应很大．结构破坏较L上式表明第i层的质心位置不仅与本层的质量分布严重．造成重大的经有关．还与本层及其以上所有层的质量分布有关．这』￡：济损失[引(a)美洲银行大厦(18层)就是累积质量中心的概念刚心是指水平力作用下楼层平面仅发生平动而不发生转动的力的作用点单层结构的刚心可用下式计算：‰=∑／∑=∑砼y，

5、／∑式中：—K是指第r竖向构件沿或Y方向的侧移刚度系数；、是指第r竖向构件的坐标值。(b)中央银行大厦(15层)强度中心是指竖向构件屈服强度的分布中心。图1结构平面示意图由于构件之间材料的强度差异性．强度中心常与质量中心不完全吻合．因此结构的强度偏心也会对结构1质心、N,b~n强度中心的扭转效应产生放大作用研究证明．对于一个单层结构．在刚性楼板的假早在上世纪30年代Ayre在美国地震协会通报定下，其刚度中心、剪切中心和扭转中心是一致的；中就提出了结构质心和刚心的概念。在研究了平扭但对于一个2层及以上的结构．却无

6、法证明刚心一定62008年9月第9期蒋俊杰等：高层建筑结构扭转效应控制参数讨论SEP2008No．9与扭转中心重合l6目前在多层和高层建筑抗震设计中．结构刚心的确定主要有2种方法：①把多、高3位移比和周期比层建筑当作单层建筑的简单叠加．忽略本层与上下层之间的影响：⑦在刚性楼板假定下，当结构尽在JGJ3-2002(高层建筑混凝土结构技术规程》(以i层受到水平力作用．仅第层不发生转动只发生平下简称《高规》)第4．3．5条规定，在考虑偶然偏心影响动而允许其它层同时发生转动及平动的力的作用的地震作用下．楼层竖向构件的最

7、大水平位移和层点显然后一种方法更接近实际受力状况间位移．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2设计偏心距和偶然偏心距层建筑、混合结构高层建筑以及部分复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1．2倍．不应大于该楼层平刚度中心与质量中心的间距为结构的实际偏心均值的1．4倍结构扭转为主的第1自振周期与平距．然而由于地震波本身带有扭转分量．以及施工质动周期之比．A级高度高层建筑不应大于0．9．B级量和材料性能的不确定使得结构偶然偏心成为必然。高度高层建筑、混合结构高层建筑

8、以及部分复杂高有研究表明．地震波的扭转分量在侧扭刚度比力≤1层建筑不应大于0．85GB50011-2001((建筑抗震设时会产生大于0．05bfb为地震输入方向的结构宽度)计规范》第3．4．1条指出楼层的最大弹性水平位移的偶然偏心距_3=(或层间位移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层目前美国UBC一97、欧洲EC一8、加拿大NBCC一间位移)平均值的1．2倍为扭转不规则结构．楼层最95