建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)

1、一、產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)的原因一、產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)的原因3.8 3.8 建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)1.1.建筑結(jié)構(gòu)的偏心建筑結(jié)構(gòu)的偏心兩方面：建筑自身的原因和地震地面運(yùn)動(dòng)的原因。兩方面：建筑自身的原因和地震地面運(yùn)動(dòng)的原因。m)(tug質(zhì)心質(zhì)心剛心剛心產(chǎn)生偏心的原因：產(chǎn)生偏心的原因：a.a.建筑物的柱體與墻體等抗建筑物的柱體與墻體等抗 側(cè)力構(gòu)件布置不對(duì)稱。側(cè)力構(gòu)件布置不對(duì)稱。b.b.建筑物的平面不對(duì)稱。建筑物的平面不對(duì)稱。c.c.建筑物的立面不對(duì)稱。建筑物的立面不對(duì)稱。 d. d.建筑物的平面、立面均不對(duì)稱。建筑物的平面、立面均不對(duì)稱。 e. e.建筑物各層質(zhì)心與剛心重合，建筑物各

2、層質(zhì)心與剛心重合， 但上下層不在同一垂直線上。但上下層不在同一垂直線上。 f. f.偶然偏心。偶然偏心。2.2.地震地面運(yùn)動(dòng)存在扭轉(zhuǎn)分量地震地面運(yùn)動(dòng)存在扭轉(zhuǎn)分量 地震波在地面上各點(diǎn)的波速、周期和相位不同。建地震波在地面上各點(diǎn)的波速、周期和相位不同。建筑結(jié)構(gòu)基底將產(chǎn)生繞豎直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)便會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)筑結(jié)構(gòu)基底將產(chǎn)生繞豎直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)便會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。振動(dòng)。 無(wú)論結(jié)構(gòu)是否有偏心，地震地面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭無(wú)論結(jié)構(gòu)是否有偏心，地震地面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)均是存在的。轉(zhuǎn)振動(dòng)均是存在的。 但二者有區(qū)別，但二者有區(qū)別，無(wú)偏心結(jié)構(gòu)的平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不是無(wú)偏心結(jié)構(gòu)的平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不是耦合的，而有偏心結(jié)構(gòu)的平動(dòng)

3、與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是耦合的。耦合的，而有偏心結(jié)構(gòu)的平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是耦合的。二、考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)的方法二、考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)的方法1 1、規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，平行于地震作用、規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方向的兩個(gè)邊榀，其地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù)。方向的兩個(gè)邊榀，其地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按一般情況下，短邊可按1.151.15、長(zhǎng)邊可按、長(zhǎng)邊可按1.051.05采用；當(dāng)采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，宜按不小于扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，宜按不小于1.31.3采用。采用。2 2、采用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法。、采用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法。3 3、考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平地震作用

4、效應(yīng)、考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平地震作用效應(yīng)不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響時(shí)的水平地震作用效應(yīng)不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響時(shí)的水平地震作用效應(yīng)mjjEKSS12( (一般情況下一般情況下 m=3m=3）考慮單向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)考慮單向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)mjmkkjjkEKSSS11TTkjTTTkjjk2225.1)1(4)1()1(8EKS-考慮扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)kjSS 、-分別為分別為j j、k k振型地震作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)；振型地震作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)； 可取前可取前9 9 15個(gè)振型。個(gè)振型。kj、-分別為分別為j j、k k振型的阻尼比；振型的阻尼比；jk-為為j j振型與

5、振型與k k振型的耦聯(lián)系數(shù)；振型的耦聯(lián)系數(shù)；T-為為k k振型與振型與j j振型的自振周期比；振型的自振周期比；考慮雙向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)考慮雙向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)22)85. 0(yxEKSSS22)85. 0(xyEKSSS取兩者中較大值取兩者中較大值)(yxSS-為僅考慮為僅考慮x(y)x(y)向水平地震作用時(shí)的地震作用效應(yīng)。向水平地震作用時(shí)的地震作用效應(yīng)。3.9 3.9 結(jié)構(gòu)豎向地震作用結(jié)構(gòu)豎向地震作用豎向地震運(yùn)動(dòng)是可觀的：豎向地震運(yùn)動(dòng)是可觀的： 根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，在震中距小于析，在震中距小于200km200km范范圍內(nèi)，同一地震的

6、豎向地面圍內(nèi)，同一地震的豎向地面加速度峰值與水平地面加速加速度峰值與水平地面加速度峰值之比度峰值之比av/ah平均值約為平均值約為1/21/2，甚至有時(shí)可達(dá)，甚至有時(shí)可達(dá)1.61.6。豎向地震作用的影響是顯著的：豎向地震作用的影響是顯著的： 根據(jù)地震計(jì)算分析，對(duì)于高層建筑、高聳及大跨結(jié)構(gòu)影根據(jù)地震計(jì)算分析，對(duì)于高層建筑、高聳及大跨結(jié)構(gòu)影響顯著。結(jié)構(gòu)豎向地震內(nèi)力響顯著。結(jié)構(gòu)豎向地震內(nèi)力N NE E/ /與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力N NG G的比的比值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為8 8度時(shí)為度時(shí)為50%50%至至90%90%，9 9度度時(shí)可達(dá)或超過(guò)時(shí)

7、可達(dá)或超過(guò)1 1；335m335m高的電視塔上部，高的電視塔上部，8 8度時(shí)為度時(shí)為138%138%；高層；高層建筑上部，建筑上部，8 8度時(shí)為度時(shí)為50%50%至至110%110%。 目前，國(guó)外抗震設(shè)計(jì)規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的目前，國(guó)外抗震設(shè)計(jì)規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有： 1. 1.長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)； 2.2.大跨度結(jié)構(gòu)；大跨度結(jié)構(gòu)； 3.3.高聳結(jié)構(gòu)和較高的高層建筑；高聳結(jié)構(gòu)和較高的高層建筑； 4.4.以軸向力為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱或懸掛結(jié)構(gòu)）；以軸向力為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱或懸掛結(jié)構(gòu)）； 5.5.砌體結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)； 6.6.突出于建筑頂部的小構(gòu)件。突出于建

8、筑頂部的小構(gòu)件。 我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定前三類結(jié)構(gòu)要考慮向上或向下我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定前三類結(jié)構(gòu)要考慮向上或向下豎向地震作用的不利影響。豎向地震作用的不利影響。計(jì)算結(jié)構(gòu)豎向地震作用的方法：計(jì)算結(jié)構(gòu)豎向地震作用的方法：靜力法：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重力的某個(gè)百分?jǐn)?shù)作為其豎向地震靜力法：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重力的某個(gè)百分?jǐn)?shù)作為其豎向地震 作用；作用；豎向地震反應(yīng)譜法：與水平地震反應(yīng)譜法相同。豎向地震反應(yīng)譜法：與水平地震反應(yīng)譜法相同。分析結(jié)構(gòu)表明：高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用可按與分析結(jié)構(gòu)表明：高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用可按與底部剪力法類似的方法計(jì)算。底部剪力法類似的方法計(jì)算。一、一、9 9度時(shí)的高層建筑豎向地震

9、作用的計(jì)算公式度時(shí)的高層建筑豎向地震作用的計(jì)算公式eqVEVKGFmaxieqGG75.0maxmax65.0HV-結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；EVKFmaxmax,HV-豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。H1G1HinGiGEVKFViFEVKnjjjiiViFHGHGF1-質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)i i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。 規(guī)范要求：規(guī)范要求：9 9度時(shí)，高層建筑樓層的豎向地震作用效度時(shí)，高層建筑樓層的豎向地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以應(yīng)應(yīng)乘以1.51.5的增大系數(shù)。的增大系數(shù)。二、平板型網(wǎng)架屋蓋與大于二、平板型網(wǎng)架屋蓋與大于24m24m屋架的豎向地震作用計(jì)算屋架的豎向地震作用計(jì)算反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果表明反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果表明1.1.比值雖不相同比值雖不相同, ,但相差不大但相差不大, ,故可取最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)；故可取最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)；2.2.比值與烈度和場(chǎng)地類別有關(guān)；比值與烈度和場(chǎng)地類別有關(guān)；3.3.比值與跨度有關(guān)，但在常用的范圍內(nèi)，變化不很大；為比值與跨度有關(guān)，但在常用的范圍內(nèi)，變化不很大；為了簡(jiǎn)化，略去其影響；了簡(jiǎn)化，略去其影響；iViGF-豎向地震作用系豎向地震作用系 數(shù)，按表采用；數(shù)，按表采用；-重力荷載代表值。重力荷載代表值。iG