福州大学-第7章-结构扭转

第七章结构扭转的近似计算王素裹一、产生扭转地震反应的原因1.建筑结构的偏心两方面：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。m)(tug质心刚心产生偏心的原因：a.建筑物的柱体与墙体等抗侧力构件布置不对称。b.建筑物的平面不对称。c.建筑物的立面不对称。d.建筑物的平面、立面均不对称。e.建筑物各层质心与刚心重合，但上下层不在同一垂直线上。f.偶然偏心。2.地震地面运动存在扭转分量地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同。建筑结构基底将产生绕竖直轴的转动，结构便会产生扭转振动。无论结构是否有偏心，地震地面运动产生的结构扭转振动均是存在的。但二者有区别，无偏心结构的平动与扭转振动不是耦合的，而有偏心结构的平动与扭转振动是耦合的。结构扭转计算方法精确计算方法——矩阵位移法将结构作为空间体系，引入扭转角作为基本未知量，利用矩阵位移法理论进行结构内力与位移分析简化计算方法——简化剪力法先按无扭转情况计算出各抗侧力结构的剪力，再引入剪力修正系数对此进行修正，由此考虑扭转的影响。——处理平面内扭转问题。基本假定和适用条件基本假定忽略层间相互作用，各层可单独考虑楼板自身平面内刚度无穷大各抗侧力结构只能在自身平面内产生抵抗力结构平面在扭转作用下产生的转角较小，近似认为：sinθ=tgθ=θ,cosθ=1适用条件各层抗侧力结构的结构布置基本一致各层水平荷载的合力作用点基本在同一竖直线上质量中心——等效水平地震作用的合力作用点iiiimiimxwxxmwiiiimiimywyymw刚度中心——各抗侧力结构抗侧移刚度的中心确定方法：假想面积法0yiiyiDxxD0xkkxkDyyD扭转偏心距:质量中心与刚度中心之间的距离水平距离垂直距离6、7、8度采用上式（计算偏心距）9度采用下式''00xmexx''00ymeyy00.05xxxeeL00.05yyyeeL抗侧移刚度：结构平面内的抗侧力结构在产生单位层间位移时所需的层间剪力值yiyiyixkxkxkVDVD考虑扭转作用的剪力修正结构平面的相对层间平移：δ，与坐标轴一致为正相对层间转角：θ，逆时针为正yyiVD22yxyiixkkVeDxDy当结构平面有沿y轴方向的偏心剪力时平面内各抗侧力结构的层间剪力22yiyiiyiyyxyiyiixkkDDxVVVeDDxDy22xkkxkyxyiixkkDyVVeDxDy当结构平面有沿x轴方向的偏心剪力时平面内各抗侧力结构的层间剪力22xkxkkxkxxyxkyiixkkDDyVVVeDDxDy22yiiyixyyiixkkDxVVeDxDy工程设计考虑最不利情况考虑扭转影响的某抗侧力结构的层间水平剪力，实际等于不考虑扭转影响所计算的相应剪力值乘以本结构的剪力系数。022xkxkkxkxxyxkxkxkyiixkkDDyVVVeVDDxDy022yiyiiyiyyxyiyiyiyiixkkDDxVVVeVDDxDy层间剪力修正系数平行于y轴平行于x轴221ixyiyiyiixkkxeDDxDy221kyxkxkyiixkkyeDDxDy剪力修正法计算要点确定结构平面的质量中心和刚度中心，确定扭转偏心距计算剪力修正系数按无扭转计算各抗侧力结构的层间剪力对无扭转得到的剪力进行修正工程设计时，剪力修正系数1时修正，1时按无扭转确定剪力设计值结构平面布置时，宜将抗侧刚度较大的构件布置在距刚度中心较远的地方，增强结构的抗扭能力抗扭计算需要逐层进行尽量使质量中心与刚度中心相近或重合，减小扭转影响双向偏心时受扭计算双向偏心时，利用单偏心受扭计算进行叠加[1(1)(1)]yxkxkxkxxxkMDVVMD[1(1)(1)]yixyiyiyyyiDMVVMD