扭轉效應

影響結構扭轉效應的主要因素有:樓層偏心距、偏心層樓層位置、強度偏心距、結構基本週期、頻率比等。反應扭轉振動效應在文獻中引入了θr/u:即結構頂部相對扭轉響應。

θr/u=θr/u(e/r,Tt/Tl)

其中,e/r為相對偏心矩,Tt/Tl為扭轉振動為主的第一週期與平動為主的第一週期之比。在一定範圍內,e/r值越大則也越大,即扭轉效應也越顯著。這與結構平面佈置中,要求結構佈置均勻,對稱,力求剛度中心與長期荷載作用中心儘可能接近,以便減少扭矩是一致的。 ^[1] 

提高構件的抗扭剛度可以降低扭轉效應,為有效提高扭轉剛度,應儘可能合理地佈置具有較高抗扭剛度的構件在結構的適當位置。其次,結構抗扭剛度不能太弱,關鍵是限制結構扭轉為主的第一自振週期Tt與平動為主的第一自振週期Tl之比。當兩者接近時,由於振動耦聯的影響,結構的扭轉效應明顯增大。抗震設計中應採取措施減小Tt/Tl的比值,使結構具有必要的抗扭剛度。週期是表達結構動力特徵的重要指標,在宏觀上反映結構物剛度。一般結構設計經驗,前兩個週期是平動週期,第三週期是扭轉首週期。

L形建築結構的前兩個週期均為平扭混合週期。對於這樣的異常情況的處理,要求我們對建築結構週期有深入的理解。T1,T2,T3,…的排列,表面上是按週期長短順序排列,但深層含義是按結構振動方向的強弱排列,所以上面T1,T2,T3,…排列,表明X平動最弱,Y平動強之,扭轉再強之。另外結構振動是由不同振型疊加而成的,不同振型的參與度是不同的。T1對應第一振型,其參與度是最大的,往後逐漸減少。《高規》4.3.5“複雜高層建築結構扭轉為主的第一自振週期Tt與平動為主的第一自振週期T1之比不應大於0.85”,目的就是控制建築結構的扭轉效應。

偏心率是影響結構扭轉效應的重要因素之一。分析表明L形建築結構偏心率比規則建築結構大,因此,有關規範規定不規則建築結構的偏心率不應大於15%,旨在控制扭轉效應. ^[1]