建筑结构抗震设计扭转周期比控制指标研究

研究扭转周期比作为结构扭转控制指标的有效性。分析了扭转周期比对结构扭转效应的影响,讨论了扭转周期比作为扭转控制指标的合理性。在OpenSees平台上采用基于柔度法的纤维模型,对不同扭转周期比的计算模型进行了弹塑性动力时程分析,分析了扭转周期比作为扭转效应控制指标的有效性。弹性分析表明:扭转位移比能反映结构扭转效应;扭转周期比仅对相对偏心距较小的规则结构起控制作用;对考虑偶然偏心的扭转位移比进行限制后,无须再对规则结构的扭转周期比进行控制。非线性反应分析表明:结构的扭转非线性反应受弹性最大层间位移角的控制最为明显,受扭转周期比控制不明显。建议在有效控制扭转位移比的前提下取消扭转耦联周期比限制。     

结构耦联周期比影响因素分析

分析了我国规范对于评判和控制偏心结构在地震作用下的扭转效应提出的计算指标,结合对某结构模型的SATWE计算,分析了偏心率、单双向偏心以及扭转刚度对耦联周期比的影响,以使耦联周期比满足规范要求。     

高层建筑结构的扭转反应控制

高层建筑结构扭转反应控制是设计中的关键问题,但在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)中还没有这方面的具体规定。因此,有必要对《高层建筑混凝土结构技术规程》中控制结构地震扭转效应的主要方法进行解说和讨论:限制结构在考虑偶然偏心的水平地震作用下,每个楼层的最大位移和最大层间位移与该层平均位移和平均层间位移的比值(位移比)以及结构以扭转为主的第一振型周期Tt与以平动为主的第一振型周期Tl之比值(周期比);分析位移比、周期比和偏心率之间的关系,并说明计算偶然偏心影响和控制位移比、周期比的必要性和可行性,以及在单塔楼工程设计中的应用;对于多塔楼高层建筑结构,提出了控制扭转效应的设计建议:对上部无刚性连接的多塔楼结构,宜将各塔楼及裙房由裙房顶板处切开分别计算各自周期比;对上部有刚性连接的多塔楼结构,应采用整体结构模型计算并验算整体扭转和平动的周期比。     

抗震设计中的平扭耦联问题

偏心率、周期比(结构扭转为主的第1自振周期与平动为主的第1自振周期之比)和位移比(楼层最大水平位移(层间位移)与该楼层两端水平位移(层间位移)平均值之比)是平扭耦联问题中的三个关键参数。中美两国规范都把位移比大于1.2定义成平面不规则中的扭转不规则。但是,两国规范控制扭转效应的侧重点有所不同。美国规范不控制周期比,它对每层的动扭矩作了放大,以考虑扭转不规则对构件内力的影响,强调结构的地震反应和构件的内力;我国规范提出周期比不大于0.85~0.90的限值要求,强调结构的自振特性。本文详细地叙述了结构工程师关心的刚心和质心的定义和计算机求解方法,综合结构的自振特性和地震反应,以周期比、第1振型中的扭平分量比和位移比为控制指标,提出了结构动力规则性概念。明确指出结构的扭转不仅仅是几何规则性问题,本质上它更是一个动力规则性问题。结构可以是几何不规则的,但结构工程师要努力做到结构的动力特性是规则的。文中还列出了实现结构动力规则性的9     

论水平地震作用下对称和规则结构的抗扭设计

根据78抗震规范、89抗震规范以及抗震规范(GB50011—2001)、高规(JGJ3—2002)中有关结构抗扭设计的规定,对对称规则结构的定义、结构周期与位移的关系、结构偶然偏心的考虑、扭转周期比与扭转位移比的控制等进行了论述。澄清了当前设计中一些令设计者困惑的问题,为地震作用下对称规则结构的抗扭设计提供了理论依据与可行的设计方法。     

平面不规则高层RC框架结构抗扭设计分析与对策

扭转效应是平面不规则结构最明显的动力特性,对结构抗震非常不利。结构平面布置不对称和不规则引起的偏心、扭转周期比以及扭转位移比通常是控制建筑扭转效应的主要参数。以某L形框架教学楼结构平面布置为例,对水平地震作用下平面扭转不规则结构抗扭设计进行了分析与研究,结果表明,通过适当调整结构内外圈构件布置,可以满足规范对上述三个主要因素的要求,结构抗扭性能得到较明显改善。     

结构扭转效应影响因素探讨

《高层建筑混凝土结构技术规程》( JGJ3-2002)中通过第4.3.5条对结构周期比和位移比的规定来控制建筑结构的扭转效应.然而,不区分结构的质量偏心程度,而单独限制周期比在实际工程中遇到了一定的问题.通过引入理论公式,结合工程实例,分析了结构在质量偏心率小、周期比大与质量偏心率大、周期比小这两种情况下结构的扭转效应以及抗震性能,认为周期比并非控制结构扭转效应的主要因素,应更加注意结构质量偏心率以及结构布置形式.     

典型扭转不规则建筑的原因分析及改善措施

由于结构设计中控制扭转的重要性,分析了周期比、位移比、偏心率等指标对扭转性能的影响。对长宽比较大、高宽比小、偏心布置等建筑分析了其扭转不规则的原因,通过实例对比,给出了改善抗扭性能的措施建议。对高宽比较大的建筑建议控制偶然偏心下的层间位移角,超高层建筑可对层间位移比大的楼层放大扭矩作用,提高抗扭性能。     

辽阳市某商务综合楼塔楼抗扭转性能分析

辽阳市某商务综合楼塔楼是一幢椭圆形平面高层办公楼,其平扭耦联周期比较接近,制约了建筑平面的布置.对其弹塑性抗扭转性能进行了深入对比分析,表明通过合理的结构布置,未设置端跨纵向抗扭转剪力墙的塔楼在多遇和罕遇地震作用下均具有较好的抗扭转性能;分析并验证了塔楼周期比,偏心率与扭转效应θr/u之间的关系,提出规范以周期比作为结构的扭转控制指标有其不够合理的地方,建议考虑直接以θr/u作为扭转效应的主要控制指标.最后,对于平扭耦联周期比较接近结构的抗扭设计提出了一些建议,可供同类工程设计参考.     

高层建筑结构扭转效应控制参数讨论

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判断标准,为进一步的研究奠定基础。     

中美抗震规范对扭转不规则界定的讨论

结构扭转效应严重对抗震是不利的。美国规范最早在结构不规则性定义中规定了扭转不规则一类。我国从GB50011-2001建筑抗震设计规范开始，编入了这方面的内容。本文首先比较中美两国抗震规范对扭转不规则的含义。以此为基础，进一步讨论了按照我国建筑抗震设计规范判断扭转不规则时，是否应当考虑地震偶然偏心作用的影响。     

黏滞阻尼器控制偏心结构扭转耦联振动效果分析

为了有效控制地震作用下偏心结构扭转耦联振动所引起的灾变问题,在理论分析和数值计算的基础上,建立了地震作用下偏心结构的扭转耦联运动方程,通过研究黏滞阻尼器对偏心结构扭转耦联振动的控制效果,对比分析4种黏滞阻尼器常用布置方案下偏心结构的地震响应,量化了黏滞阻尼器和钢支撑共同保护作用下对偏心结构减震效果的影响。研究结果表明:设置有黏滞阻尼器的偏心结构,在双向地震作用下偏心结构最大层位移和层间位移角均得到有效的控制;在多遇地震作用下黏滞阻尼器人字型布置方式对控制偏心结构扭转效果明显,罕遇地震作用下不同布置方式的控制效果相差不大,其结果可为地震作用下类似的偏心结构扭转效应的振动控制提供借鉴参考。     

高层建筑结构的扭转反应控制及工程实例

结构在地震中的扭转反应控制是高层建筑抗震设计中的一个重要内容。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)主要通过考虑偶然偏心和控制周期比、位移比来控制结构的扭转反应。控制扭转的技术措施主要分两类:一是调整质量中心和刚度中心的偏心;二是增大结构的抗扭刚度或者适当减小结构的抗侧刚度。根据理论分析及实际工程经验,得出如下结论:抗震设计时宜取考虑偶然偏心和考虑双向地震两者中不利结果进行设计;宜控制结构的前两个振型以两正交主轴方向上的平动振型为主;对于平面狭长的框架结构,加大两边榀的框架梁比加大边榀的柱在提高结构的抗扭刚度上能起到更好的效果;剪力墙结构可以通过加大外圈连梁高度,角窗部位增设暗梁来提高结构的抗扭刚度。     

抗震结构扭转控制及设计方法的国内外规范对比分析

对国内外规范中有关结构扭转控制及设计的条文规定进行了深入对比,较为全面地分析了各国_规范关于结构扭转设计的现状,得到一些有益的启示;对我国现行规范的相关规定进行了讨论,提出了一些建议,可为我国规范的进一步修订提供参考．主要结论有：我国规范的扭转位移比限值可以突破1．4（或1．5）,但其量值还有待进一步研究;《高规》中的平扭周期比限值是否必要或可否在位移比较小时放松要求值得研究;计算结构扭转效应时无论单、双向地震输入时都需考虑偶然偏心;构件的扭矩计算应加以考虑,对边缘竖向构件的箍筋可予以加强．     

考虑平-扭耦联效应黏弹性阻尼器最优位置研究

为了研究控制平-扭耦联效应黏弹性阻尼器最优位置问题,推导不同偏心形式单层偏心结构,采用不同方式布置黏弹性阻尼器减震结构考虑平-扭耦联效应的振动方程,建立基于结构平动与扭转位移响应相关性的目标函数。利用随机振动理论中的李雅普诺夫方程和最优控制理论,建立并求解偏心结构平面几何中心位移响应协方差矩阵,通过求得目标函数最小值找到阻尼器的最优偏心位置。在此基础上编制相应程序对典型算例进行数值计算,分析不同偏心形式下,地震荷载输入条件、等效阻尼比、静力偏心率、扭平频率比、结构周期、结构尺寸效应对考虑平-扭耦联效应时黏弹性阻尼器最优位置的影响规律。     

偶然偏心引起的结构地震扭转效应研究

本文对均匀对称结构进行了偶然偏心下的静力和动力分析,得到偶然偏心对结构地震反应的影响规律。偶然偏心会增大结构地震反应,而增大效应与结构平面形状b/r和扭转刚度的相对大小Ω有密切关系。规范定义的边榀增大系数,对比动力和静力分析的结果,有可能低估结构的实际反应。边榀增大系数计算方法。对此,本文从静动力分析的包络线出发,提出了考虑偶然偏心的边榀增大系数计算方法。     

平面扭转不规则结构偶然偏心问题的讨论

针对《建筑抗震设计规范》规定的平面扭转不规则结构,考查了水平地震作用下不同结构效应受偶然偏心影响的增幅变化规律,在分析结果的基础上,对现行规范的相关规定提出了改进建议。     

“底部架空、上部出挑”结构扭转反应控制指标探讨

为了研究"底部架空、上部出挑"结构的地震扭转反应,通过理论分析,肯定了扭转位移比作为控制结构发生扭转脆性破坏控制指标的有效性。扭转周期比作为规范规定的另一个扭转振动效应的控制指标,对于"底部架空、上部出挑"结构而言,扭转周期比指标的有效性存在问题。通过理论推理,分析了此类结构扭转周期比超限的根本原因。结果表明,利用扭转周期比控制此类结构的扭转振动不尽合理,本文从抗震概念设计、能量原理的角度对"底部架空、上部出挑"结构的抗扭设计方法及控制措施进行了初步分析,以期对后续深入研究工作的开展打下基础。     

平面不规则布置对单层钢结构厂房抗震性能影响分析

以某典型单层钢结构厂房结构为分析实例,建立结构的整体空间分析模型,并提取典型刚架建立平面二维分析模型,通过调整结构的质量和刚度布置,形成若干不同类型、不同偏心率的平面不规则结构,基于弹性反应谱地震作用分析,同时结合规范探讨平面不规则布置对单层钢结构厂房抗震性能的影响。研究结果表明:在不同的偏心类型中,结构的扭转位移比与结构的偏心率大小有直接联系。同时,受平面不规则效应影响的不利构件的受力状态随偏心率增加的变化趋势与结构的扭转位移比的变化趋势一致。因此,认为控制位移比指标是控制单层钢结构厂房平面不规则性影响的关键;质量和刚度偏心率的控制是限制单层钢结构厂房扭转位移比的主要措施。     

钢筋混凝土框排架结构空间地震反应分析

针对钢筋混凝土横向框排架、纵向框架-剪力墙结构的某火力发电厂主厂房,提出在水平地震作用下结构的空间整体计算模型,进行平扭耦联的空间地震反应分析,以研究该类结构的动力特性。在三种地震波输入下,计算结构的层位移、层间变形及层剪力,对比平面模型和空间模型的计算差别,提出结构的空间作用比及考虑扭转作用的空间工作调整系数;得出对于偏心不规则结构,不考虑空间扭转效应的设计是不安全的,获得了具有实用价值和理论意义的成果。