高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計扭轉(zhuǎn)反應(yīng)控制措施論文
摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)常常會發(fā)生扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，由此而產(chǎn)生震害影響，因此需要合理調(diào)整結(jié)構(gòu)、改善扭轉(zhuǎn)振動性能，以提高高層建筑結(jié)構(gòu)對扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的抵抗能力。本文分析了建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)原因，并提出了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何做好扭轉(zhuǎn)反應(yīng)控制措施。
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；高層建筑
中圖分類號：TU355文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1006-6012（2015）11-0153-01
1建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)原因分析
1.1外力干擾
一般來講，衡量一個建筑物的質(zhì)量如何，抗震性是重要的指標(biāo)之一�？拐鹦员容^差的建筑物在地震發(fā)生時，整棟樓都會發(fā)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(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，若是樓體抗側(cè)剛度差、抗扭轉(zhuǎn)性差的話，會導(dǎo)致樓體發(fā)生斷裂、甚至坍塌的可能。所以說，地震是導(dǎo)致建筑發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)重要原因之一。
1.2建筑本身結(jié)構(gòu)問題
如果建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，比如剛度中心和質(zhì)量中心發(fā)生偏離，這個情況下，建筑也會存在扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。按照正常建筑結(jié)構(gòu)來講，建筑物剛心和質(zhì)心是必須在一定的軸線范圍之內(nèi)的，并減少地面扭轉(zhuǎn)分量，而且要做好剪刀墻的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)布置不勻稱情況，這些都會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計扭轉(zhuǎn)反應(yīng)控制措施
2.1加強(qiáng)或削弱結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度
在偏心率得到控制的情況下，對結(jié)構(gòu)抗扭剛度和抗側(cè)剛度的比例關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，加強(qiáng)樓層的抗扭剛度，從而使結(jié)構(gòu)抗扭的綜合能力得到增強(qiáng)，滿足周期比要求。所謂的加強(qiáng)抗側(cè)剛度是相對于位移角的規(guī)范限制而言的，如果高層建筑整體抗側(cè)剛度還達(dá)不到要求，但位移角剛已經(jīng)達(dá)到要求，這時候就需要加強(qiáng)抗側(cè)剛度；如果整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度已經(jīng)達(dá)到要求，但位移角剛還是小于常規(guī)的限值，就要適度削弱結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，以達(dá)到平衡狀態(tài)。
2.2小高層采用框架結(jié)構(gòu)
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能會存在比較狹長的結(jié)構(gòu)，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(cè)剛度加強(qiáng)的方法來控制扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。具體的做法是將邊框架的結(jié)構(gòu)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(shù)的方法來加強(qiáng)梁的線剛度，從而達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)的剛度。
2.3周期比控制
周期比，指的是以扭轉(zhuǎn)為主的固有結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)布置相對比較均勻?qū)ΨQ的建筑結(jié)構(gòu)，是非耦連和非耦連的周期比值，非耦連周期比與建筑質(zhì)量和剛度關(guān)系密切，通過周期比就能了解到抗扭剛度與抗側(cè)剛度的關(guān)系，周期比小澤則說明建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度較強(qiáng)；周期比較大，則說明建筑物抗扭強(qiáng)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(yīng)。另一種情況是耦連周期比，它是針對布置不勻稱，鋼心和質(zhì)心不重合的建筑結(jié)構(gòu)而言的，它跟非耦連周期比一樣，也是反映抗側(cè)剛度和扭曲剛度關(guān)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(zhuǎn)反應(yīng)。
2.4位移比控制
位移比值是反映每層樓扭轉(zhuǎn)程度的一個參數(shù)，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(dāng)建筑物樓層兩端不均勻時，地震產(chǎn)生的影響會令其發(fā)生扭轉(zhuǎn)，所以必須要控制好位移比。一般情況下來講，如果建筑結(jié)構(gòu)偏心小、布置規(guī)整，位移比較容易符合要求，但周期比不符合，這就說明結(jié)構(gòu)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(diào)整結(jié)構(gòu)布置；如果建筑結(jié)構(gòu)偏心大，但結(jié)構(gòu)布置不規(guī)整，位移比滿足要求、周期比也滿足要求，這就說明結(jié)構(gòu)不規(guī)則導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的存在，這就要求調(diào)整位移比來提供強(qiáng)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(nèi)，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(yīng)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(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在抵抗扭轉(zhuǎn)反應(yīng)力方面有著重要作用。鋼筋水泥抗震墻的布置要均勻、連續(xù)，而且要順著建筑物高度方向走，墻體剛度隨建筑物層數(shù)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(zhuǎn)反應(yīng)，避免結(jié)構(gòu)體出現(xiàn)薄弱部位。
2.6設(shè)置連梁
在建筑物外圍抗震墻開設(shè)洞口時，要在洞口頂部設(shè)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(yīng)。采取這種措施，可以保證連梁跟抗震墻連在一起，從而增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)整體的抗扭轉(zhuǎn)剛度。
3結(jié)束語
建筑物抗側(cè)剛度，特別是抗扭剛度是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要的問題。建筑物建筑抗側(cè)剛度不足，在地震發(fā)生時就會產(chǎn)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，危害到建筑的安全性。因此，在采取控制扭轉(zhuǎn)反應(yīng)措施時，要充分考慮偏心對建筑物的影響，如果建筑物質(zhì)量和剛度不勻稱時還需要計算水平地震對扭轉(zhuǎn)的營銷，并通過控制周期比、位移比、增強(qiáng)或削弱抗側(cè)剛度、布置抗震墻、采用框架結(jié)構(gòu)等措施來達(dá)到控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的目的。
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