高層建筑結構設計扭轉反應控制措施論文

高層建筑結構設計扭轉反應控制措施論文

　　摘要：高層建筑結構常常會發生扭轉反應，由此而產生震害影響，因此需要合理調整結構、改善扭轉振動性能，以提高高層建筑結構對扭轉轉動的抵抗能力。本文分析了建筑結構的扭轉原因，并提出了在高層建筑結構設計中如何做好扭轉反應控制措施。

　　關鍵詞：建筑結構；扭轉效應；高層建筑

　　中圖分類號：TU355文獻標志碼：A文章編號：1006-6012（2015）11-0153-01

　　1建筑結構扭轉原因分析

　　1.1外力干擾

　　一般來講，衡量一個建筑物的質量如何，抗震性是重要的指標之一。抗震性比較差的建筑物在地震發生時，整棟樓都會發生劇烈震動，動能傳遞速度較慢，地面的平動分量也不足。建筑物在振動的同時，樓體會發生扭轉效應，若是樓體抗側剛度差、抗扭轉性差的話，會導致樓體發生斷裂、甚至坍塌的可能。所以說，地震是導致建筑發生扭轉效應重要原因之一。

　　1.2建筑本身結構問題

　　如果建筑物的結構設計不合理，比如剛度中心和質量中心發生偏離，這個情況下，建筑也會存在扭轉反應。按照正常建筑結構來講，建筑物剛心和質心是必須在一定的軸線范圍之內的，并減少地面扭轉分量，而且要做好剪刀墻的結構形式。有些建筑物，在計算抗震作用時沒有考慮偏心的影響作用，或是存在結構布置不勻稱情況，這些都會產生扭轉效應。

　　2高層建筑結構設計扭轉反應控制措施

　　2.1加強或削弱結構抗側剛度

　　在偏心率得到控制的情況下，對結構抗扭剛度和抗側剛度的比例關系進行調節，加強樓層的抗扭剛度，從而使結構抗扭的綜合能力得到增強，滿足周期比要求。所謂的加強抗側剛度是相對于位移角的規范限制而言的，如果高層建筑整體抗側剛度還達不到要求，但位移角剛已經達到要求，這時候就需要加強抗側剛度；如果整體結構的抗側剛度已經達到要求，但位移角剛還是小于常規的限值，就要適度削弱結構抗側剛度，以達到平衡狀態。

　　2.2小高層采用框架結構

　　在結構設計中可能會存在比較狹長的結構，一般可以采用盡可能將其伸縮縫脫開的方法。但是在條件不允許的情況下，可以采用將端部開間抗側剛度加強的方法來控制扭轉反應。具體的做法是將邊框架的結構斷面增大，延長框架梁的高度。如果在建筑施工條件允許的情況下，可以采用增加框架的跨數的方法來加強梁的線剛度，從而達到增強結構抗扭轉的剛度。

　　2.3周期比控制

　　周期比，指的是以扭轉為主的固有結構的振型周期和平均振型的周期的比值，周期比控制有兩種情況。一種是結構布置相對比較均勻對稱的建筑結構，是非耦連和非耦連的周期比值，非耦連周期比與建筑質量和剛度關系密切，通過周期比就能了解到抗扭剛度與抗側剛度的關系，周期比小澤則說明建筑結構的抗扭剛度較強；周期比較大，則說明建筑物抗扭強度較弱。因此，通過控制周期比就可以控制建筑物的抗扭反應。另一種情況是耦連周期比，它是針對布置不勻稱，鋼心和質心不重合的建筑結構而言的，它跟非耦連周期比一樣，也是反映抗側剛度和扭曲剛度關系的，但沒法計算非耦連周期比，所以只能通過控制耦連周期比來控制扭轉反應。

　　2.4位移比控制

　　位移比值是反映每層樓扭轉程度的一個參數，指的是每樓層的最大位移、最大層間位移與該樓層平均位移和平均層間位移的比值。當建筑物樓層兩端不均勻時，地震產生的影響會令其發生扭轉，所以必須要控制好位移比。一般情況下來講，如果建筑結構偏心小、布置規整，位移比較容易符合要求，但周期比不符合，這就說明結構布置出了問題，要么抗扭剛度不足，要么剛度分布不均勻，需要調整結構布置；如果建筑結構偏心大，但結構布置不規整，位移比滿足要求、周期比也滿足要求，這就說明結構不規則導致扭轉效應的存在，這就要求調整位移比來提供強大的抗扭剛度。一般來講，高層建筑底部樓層的位移比可以控制在1.5以內，個別可以1.6，但不可以超過1.8，而高層建筑上面各樓層位移比應控制1.4～1.5之間。

　　2.5布置抗震墻

　　在不違背建筑方案的前提下，要在建筑物的外體上布置能夠起到抗震作用的鋼筋水泥墻，鋼筋水泥抗震墻作為抗側力結構構件，在抵抗扭轉反應力方面有著重要作用。鋼筋水泥抗震墻的布置要均勻、連續，而且要順著建筑物高度方向走，墻體剛度隨建筑物層數增高而逐漸減小，只有按照上述要求來布置抗震墻，才能真正起到抵抗扭轉反應，避免結構體出現薄弱部位。

　　2.6設置連梁

　　在建筑物外圍抗震墻開設洞口時，要在洞口頂部設置連梁，連梁的配筋率要足夠夠，并且連梁的截面高度要與建筑外圍洞口高度相適應。采取這種措施，可以保證連梁跟抗震墻連在一起，從而增強建筑結構整體的抗扭轉剛度。

　　3結束語

　　建筑物抗側剛度，特別是抗扭剛度是高層建筑結構設計最重要的問題。建筑物建筑抗側剛度不足，在地震發生時就會產生嚴重的扭轉效應，危害到建筑的安全性。因此，在采取控制扭轉反應措施時，要充分考慮偏心對建筑物的影響，如果建筑物質量和剛度不勻稱時還需要計算水平地震對扭轉的營銷，并通過控制周期比、位移比、增強或削弱抗側剛度、布置抗震墻、采用框架結構等措施來達到控制扭轉效應的目的。

　　參考文獻：

　　[1]潘東輝.高層建筑結構振動效應控制研究[J].工程力學,2011,(12):25.

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