高层结构抗扭设计现状与发展综述

对于高层结构的抗扭设计,现行抗震规范在结构布置、扭转作用、扭转刚度、抗扭承载力等方面都有所考虑.本文就其中的扭转位移比、扭转周期比、扭转刚度和扭转地震作用做一些讨论.建议应进一步研究扭转地震动和扭转地震作用下结构的弹塑性反应.     

“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。     

预应力混凝土核电厂安全壳结构扭转地震效应影响因素分析

为探究扭平分量比、扭转周期比、层间位移角、扭转位移比及扭转效应系数指标对地震作用下核电厂安全壳结构弹性扭转效应的影响,确定结构最不利扭转损伤薄弱部位。基于El Centro波、Taft波和南京地震波作用,利用有限元分析软件ANSYS,对核电厂安全壳结构在自重、自重和预应力共同作用两种工况下的弹性扭转地震效应进行分析。结果表明:层间位移角和扭转效应系数越大,且扭转位移比大于1.2时,核电厂安全壳结构的弹性扭转效应更为剧烈,扭转损伤不利部位发生在筒壁中间附近区域以及筒壁与穹顶相接处周围的区域;控制核电厂安全壳结构扭转效应指标与扭转动力参数密切相关,提高抗扭刚度及阻尼,将有利于降低扭转振动的幅度,从而增强结构的抗扭安全。研究结果可为在役核电站安全评估提供技术参考。     

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。     

超高层框架-核心筒结构的扭转刚度及其稳定

为了控制超高层框架-核心筒结构的侧向刚度和扭转刚度,以临界屈曲因子为参数,讨论了弯曲、扭转双重二阶效应对刚度的影响。推导了结构的临界屈曲因子与自振周期的关系,指出扭转临界屈曲因子是合理反映超高层框架-核心筒结构扭转刚度的力学参数,推荐采用扭转临界屈曲因子替代周期比评估结构的扭转刚度。选取两个超高层框架-核心筒结构工程案例及其参数测试模型,通过几何与材料非线性分析,分析了超高层框架-核心筒结构屈服后,临界屈曲因子、刚度折减、地震作用之间的相互关系。结果表明,偏小的扭转临界屈曲因子和扭转与弯曲临界屈曲因子比会引起更多的刚度折减,扭转临界屈曲因子有可能成为结构刚度设计的主导参数。根据刚度折减-地震水准关系曲线和刚度折减-临界屈曲因子关系曲线,给出了弯曲和扭转临界屈曲因子容许下限的建议值分别为7.5和2.5。     

成都博物馆基础隔震不规则结构扭转效应控制研究

针对成都博物馆不规则基础隔震结构,分别建立8度(0.2g)地震作用隔震模型及7度(0.15g)地震作用非隔震模型,在多遇地震作用下,对两种模型结构体系的振型(包括平动分量和扭转分量)、扭转位移、扭转加速度、扭转剪力以及结构构件扭矩进行了对比分析。研究结果表明:基础隔震措施有效地控制了不规则结构的扭转效应;以前二阶振型的扭平分量比(扭转振型分量与平动振型分量之比)小于0.15,扭转位移比(楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值之比)小于1.2,扭转剪力比(垂直于地震输入方向的构件扭转剪力与地震输入方向的构件剪力之比)小于0.2为控制指标来控制结构的扭转效应。     

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。     

履带式推土机用扭转减振器

履带式推土机传动系统扭转振动是机身振动与噪声的重要来源,为了防止扭转共振的产生,在发动机飞轮加一扭转减振器,不但能调整传动系统的固有频率还能有效衰减发动机激励的传递。介绍了目前常用的3种扭转减振器,弹簧扭转减振器、橡胶扭转减振器以及尼龙盘扭转减振器,从结构、工作原理、结构尺寸等方面对几种减振器进行了比较说明。     

偏心支撑对竖向不规则结构的抗扭转性能影响研究

为探究竖向不规则钢框架结构的抗扭转性能以及偏心支撑对其抗扭转性能的影响,建立收进层高度不同的L型竖向不规则钢框架结构并分别在其四周按不同布置方式加设D型偏心支撑,对结构进行抗扭转性能分析对比。结果表明:竖向不规则结构的立面收进层高度越大则下部结构的扭转效应越小、上部结构的扭转效应越大,收进层高度应尽可能地高以提高竖向不规则结构的抗扭转能力;同种偏心支撑的不同布置方式对结构抗扭转性能的提升效果不同,"V字形"布置方式下的总体效果最好。     

基于隔震技术的偏心结构扭转控制研究

针对偏心基础隔震结构的地震响应特性,分析该类结构的扭转响应。建立偏心隔震结构分析模型,利用弹塑性时程分析方法,以扭转位移比为响应指标,分析结构在多遇、设防及罕遇地震作用下的扭转响应。研究结果表明:本文中基础隔震结构X向以楼层位移为指标的扭转位移比略微增大,以层间位移为指标的扭转位移比放大现象明显,增大幅值最大为18. 2%,且超过1. 2; Y向的扭转位移比均减小且小于1. 2。结合本文分析的基础隔震结构,当上部结构为偏心结构时,使隔震层刚心和上部结构质心重合时,可减小Y向的扭转位移比,但X向的以层间位移为指标的扭转位移比放大现象明显。     

基于层间扭转角的高层建筑扭转分析

高层建筑发展迅速,地震作用下高层建筑扭转问题现象明显。目前规范只给出了位移比、周期比的定义,并不能完全控制由结构扭转角产生的不利影响。用公式推导出扭转角参考值,同时用有限元方法建立3个分析模型,通过改变结构刚度布置,对比分析层间扭转角及楼层位移的变化规律,提出在规范中增加层间扭转角作为结构扭转控制指标的建议。     

议如何改善建筑结构抗震扭转设计

多年建筑施工经验得知,不规则结构的房屋建筑极容易受到地震作用力的影响,进而发生建筑结构扭转变形,引发建筑倒塌等安全问题。为了避免建筑结构在地震力的作用和影响下发生扭转变形和破坏,本文从建筑结构扭转的原因入手,对建筑结构抗震和抗扭转设计作详细分析,归纳、总结出相关结论,供同行参考借鉴。     

高层建筑结构的扭转反应控制研究

对于高层建筑来说,扭转反应是一种比较多发的震害诱因,所以,在设计建筑结构的过程中,需要重点对扭转反应进行控制,通过对建筑结构的科学调整,实现控制结构扭转效应,提升建筑的稳定性。本文主要以建筑结构发生扭转反应的原因为研究基点,从抗侧刚度、框架结构、周期比、位移比、抗震墙等几个方面研究控制扭转反应的主要途径,并且对单塔楼和多塔楼中扭转反应控制问题展开了探讨。     

平面不规则结构弹塑性扭转振动效应敛散性研究

目前对平面不规则结构扭转振动效应研究集中于弹性阶段,对结构非弹性受力阶段的扭转效应控制缺乏明确的评价方法和指标。提出通过考察θr/u在弹塑性阶段的变化来对结构扭转振动响应进行评价,并以此为基础定义了结构弹塑性扭转振动效应的敛散性。采用PERFORM-3D对三种典型的结构平面布置进行弹塑性扭转振动效应敛散性计算,对计算结果进行对比分析,验证了敛散性分析对结构弹塑性扭转振动效应评价的有效性和必要性,并进一步对结构弹塑性扭转振动效应敛散性的主要影响因素进行简要分析。最后,探讨了敛散性指标作为结构的弹塑性扭转振动效应评价指标的合理性和优越性。     

无扭转的不对称结构

本文提出了水平地震作用下,由无扭转结构拼接组成的不对称结构,其扭转效应,取决于各部分无扭转结构的自振特性。两个或数个自振特性相同的无扭转结构,拼接成的各种不同形状的不对称结构,均不会产生扭转效应。本文提出的观点,将有助于地震区不对称结构的设计,并对抗震缝的设置有积极的指导意义。     

地震作用下偏心结构扭转控制的研究与应用

偏心结构在地震作用下的扭转反应使结构产生严重的破坏或倒塌,采用控制装置对偏心结构进行扭转反应控制是一条有效、经济、可行的方法。本文分别从被动、半主动、主动和混合控制等几个方面总结了国内外对偏心结构扭转控制的研究以及实际应用情况。分析了偏心结构扭转控制方法在研究与应用中存在的问题,提出了今后有待加强研究的几个方面。     

论高层建筑的扭转控制

针对高层建筑出现的扭转问题,分析了结构扭转产生的原因,探讨了结构扭转的性质,通过对以上两方面的分析探讨,得出了减轻扭转破坏的措施,并介绍了新规范中关于抗扭设计的规定,从而防止扭转效应的产生,减轻结构破坏的程度。     

局域大空间复杂体型高层结构整体模型振动台试验研究

本文采用模拟地震振动台试验方法对局域大空间复杂体型高层结构的动力特性、地震反应规律和开裂破坏模式等进行了系统研究,重点分析了地震作用下结构的扭转振动反应及其空间分布规律。研究结果表明:局域大空间对结构的动力学特性具有显著的影响,扭转振型可能成为结构一阶振型;在地震作用下,结构动力反应较大,且具有明显的局域及整体扭转振动,结构局域大空间部位的局部扭转反应可能大于结构顶部的总体扭转反应,易造成大空间部位主要抗侧构件发生扭转破坏。对于此类复杂体型结构,必须采取有效措施增加结构局域大空间部位的抗侧抗扭刚度,以确保结构满足抗震设防要求。     

平面扭转不规则砌体结构扭转效应分析

对平面扭转不规则砌体结构在地震作用下的扭转效应计算方法进行了推导,提出以扭转影响系数来考察扭转效应与平动效应的关系。结合算例,对不同偏心率情况下的砌体结构的扭转效应进行了分析,总结出偏心率与最大扭转影响系数的关系。     

多层框架隔震结构的地震扭转反应分析

本文分析了多层框架基础隔震结构单轴偏心的地震扭转反应 ,建立了地震作用下多层框架隔震结构扭转反应的运动方程 ,在隔震和非隔震情况下 ,计算了结构模型不同偏心的地震反应。结果表明 ,对存在扭转变形的结构来说 ,采用基础隔震可明显减少结构的扭转反应