各国规范关于结构地震下抗扭设计方法的对比

介绍了在地震作用下引起结构扭转振动的主要原因，对比了我国新旧建筑抗震设计规范以及美国、欧洲等抗震规范关于扭转效应计算以及抗扭设计的有关规定，从而为全面了解各国规范结构的抗震设计现状，进一步研究结构的扭转效应奠定基础。     

箱梁扭心位置计算

采用乌曼斯基第二理论，推导了箱梁扭转中心位置计算的显式公式，应用此公式不必经过复杂的积分运算便可直接求扭转中心，并用实例验证了该公式的正确性，为箱梁内力计算提供了方便，也可供工程实际应用。     

非对称抗震结构的扭转效应

文章分析了非对称结构由于刚心偏在一边、质心与刚心不重合，激起扭转振动。使远离刚心的刚度较小的构件侧移量、水平地震剪力显著增大的情况，并提出了减小扭转效应的措施。     

扭转调频气压液柱阻尼器对非对称建筑的振动控制

非对称结构在地震和强风作用下会产生平移-扭转耦联振动,当速度中心位于平面内时,将调频气压液柱阻尼器(tuned liquid column gas damper,TLCGD)的水平管道设计成封闭的区域包含该速度中心,这种新型的阻尼器称为扭转调频气压液柱阻尼器(torsional tuned liquid column gas damper,TTLCGD)。对于控制对称结构纯扭转振动,该装置同样适合。由广义Bernoulli方程推导出管道中的液体在地震作用下的运动方程并等价线性化。通过振型优化Den Hartog公式得到阻尼器的最优参数(阻尼比和调谐频率比),考虑邻近多个振型的相互影响,状态空间优化使得结果更为合理。用1个3层的偏心结构作为算例,进行优化计算。数值结果表明,这种优化方法得到的参数使得扭转调频气压阻尼器对结构的平移-扭转反应起到较好的减振效果。     

L形平面高层建筑结构抗震性能探讨

大量震害分析和观察表明,结构在地震时存在扭转振动,且平扭耦合效应也不可忽视,文中总结归纳现有的研究成果,利用某L形平面高层建筑结构1/30模型模拟振动台试验研究,对同类结构抗震性能进行了探讨。     

桩与滞回阻尼土相互作用时桩基扭转振动时域响应分析

考虑桩土相互作用效应,对均质滞回材料阻尼土中弹性支承桩桩顶扭转振动时域响应进行解析理论研究。首先建立桩与滞回阻尼土在谐和振动条件下的定解问题,然后先对土层动力平衡方程进行求解并得到土体振动扭转角形式解,接着依据平衡条件将该形式解耦合进桩身动力平衡方程,并通过对桩动力平衡方程的求解,最终得到桩顶扭转角和速度频率响应解析解和半正弦脉冲激励作用下桩顶速度时域响应的半解析解。通过与其他相关理论解的对比验证该解的正确性和适应性,并对桩土相互作用时桩顶扭转振动时域特性进行分析,重点探讨桩周土滞回阻尼、长径比、模量等常规参数对桩顶时域响应的影响,得到若干结论。     

混凝土结构周期比分析

为了深入研究混凝土结构设计中用于控制结构扭转效应的一个重要参数--周期比,推导出了2自由度框架结构模型的周期比和与之相关的扭转系数的理论公式,并分析了结构质量中心(质心)与刚度中心(刚心)的偏离和结构周边抗侧移构件刚度这2个因素对结构周期比的影响;同时采用计算机软件SATWE建立简化的三层框架结构模型,分别对调整楼面荷栽前后的荷载分布和刚度分布进行了分析.结果表明:理论推导和软件分析的结果一致,增加质量中心和刚度中心的偏离程度或增加结构周边抗侧移构件刚度,都能使结构周期比减小.     

各国规范关于结构地震下抗扭设计方法的对比

介绍了在地震作用下引起结构扭转振动的主要原因 ,对比了我国新旧建筑抗震设计规范以及美国、欧洲等抗震规范关于扭转效应计算以及抗扭设计的有关规定 ,从而为全面了解各国规范结构的抗震设计现状 ,进一步研究结构的扭转效应奠定基础     

扭转效应控制在高层建筑结构设计中的应用

本文结合工程实例,论述了高层建筑结构设计扭转效应的具体控制方法,在现有结构平面的条件下,即在不改变结构体系及平面开头的前提下,通过以上几种方法,可以使结构的抗扭刚度得到明显增强,使结构的刚度中心和质量中心尽可能重合,减小结构在地震作用下的扭转效应。     

错层结构扭转及地震反应分析

以错层住宅为研究对象,讨论了错层对结构的影响.在水平地震作用下,错层区域结构受力变得非常复杂.文中,对该类结构引起扭转振动因数和扭转效应进行分析,同时提出该种结构的地震反应分析计算方法.     

开口截面双索面斜拉桥动力特性研究

开口截面斜拉桥的自由扭转刚度较低,其翘曲刚度和自由扭转刚度相比不可忽略,采用模型的不同将严重影响扭弯频率比,而扭弯频率比对颤振起至关重要的影响,故扭转刚度的正确计算是抗风分析的关键。在分析开口截面斜拉桥的结构构造特点的基础上,考虑各种参数（索的非线性,索的振动,主梁质量中心和剪切中心间的偏心）对斜拉桥的自振特性的影响,对开口截面的桥面采用三种有限元模型,建立了空间三维计算模型．并将其应用于江苏省灌河特大桥的动力特性的计算。通过对三种有限元建模方式的计算结果的比较,说明三主梁模型应用于开口截面双索面斜拉桥是适用的。     

多弹性扭转支承开口薄壁杆的扭转屈曲

研究了截面形心和剪切中心重合的多弹性扭转支承开口薄壁杆在轴向压力作用下的扭转屈曲,把作用在开口薄壁杆上的弹性扭转支承去掉,代之以相应的未知扭矩,采用Laplace变换推导出了其扭转变形的位移函数,并求得了多弹性扭转支承开口薄壁杆在轴向压力作用下扭转的屈曲特征方程。     

冷弯薄壁型钢住宅结构整体扭转效应分析

为了研究冷弯薄壁型钢住宅结构平面质量中心、楼层形心与刚度中心偏差较大时,结构整体扭转效应的不利影响,将楼层平面内水平荷载(风、地震)作用下结构位移分解为平动和转动2种状态,得到相应状态下各组合墙体所承担的剪力,然后将其效应进行叠加,推导出了结构的线弹性层间扭转角及组合墙体剪力和侧移变形计算公式.对某冷弯薄壁型钢多层住宅结构在水平荷载作用下的层间扭转效应进行了简化计算,并运用ANSYS进行了数值模拟分析.结果表明:水平扭转效应对该类结构影响显著,简化计算公式和有限元程序数值模拟所得结果具有较好的一致性,简化计算公式可供实际工程中对该类结构整体扭转效应的计算分析时参考.     

Consideration of the problem of shearing and torsion of thin-walled beams with arbitrary cross-section

In structural analysis it is often necessary to determine the geometrical properties of cross-sectional areas. The location of the shear center is of greater importance for a thin-walled cross-section. The purpose of this paper is the computation of the shear center of arbitrary thin-walled cross-sections using the finite element method. The coupling problem of shearing and torsional deformation of thin-walled beams based on Saint Venant's theory is considered. This problem of coupled shearing and torsional deformation was analyzed using the finite element method in which the matrix of shear rigidity and torsional rigidity were determined. The shear center can be obtained by determining the coordinate axes so as to eliminate the nondiagonal terms. Then, applying the stiffness matrix of shear rigidity and torsional rigidity obtained in the above, the stiffness matrix of the space framework elements in which the shear deformation is taken into consideration is developed.     

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     

水平地震作用下不对称不规则结构抗扭设计方法研究

对水平地震作用下不对称不规则结构的抗扭设计进行了详细分析与研究。结果表明,设计这类结构时应主要考虑:由楼板(刚性隔板)的扭转角引起的竖向构件的扭转不超过许可值;边端框架或剪力墙的层间位移角应小于规范限值;控制不同烈度地震作用下的楼板平面内应力在许可范围内。从楼层扭转位移比的定义,楼层扭转角与楼层质心距端部框架或剪力墙距离之积,可以看出现行抗震规范仅采用扭转位移比来控制楼层的扭转是不够的。     

竖扭耦合的大跨度桥梁颤抖风振响应分析

以 Scanlan的颤抖振分析理论为基础 ,推导了桥梁截面偏心时大跨度桥梁竖弯、扭转相互耦合的颤抖风振基本方程及响应均方值表达式 ,以金门大桥为算例 ,证明了求解方法的正确性 .     

荷载相关的结构刚度中心概念及算法

通过研究给定的立面分布荷载在建筑结构楼面上的作用点位置对结构反应的影响,提出了荷载相关的结构刚度中心概念,荷载相关刚心同时依赖于结构的刚度性质和荷载分布。为了全面衡量结构的变形和内力反应,选取结构的总应变能作为扭转反应的量化指标,通过结构总应变能的极小化导出了荷载相关刚心的计算式。算例表明：当沿立面分布的水平荷载的作用位置由“传统刚心”移动到与其对应的“荷载相关刚心”上时,结构的扭转变形将明显减小,故结构中各楼层质心与其荷载相关刚心之间的偏心距可作为衡量地震作用下结构抗扭布局合理性的有效指标,并可用于指导结构的抗震设计。