建筑结构在双向地震作用下的扭转振动效应

利用振型分解反应谱方法研究了高层建筑结构在双向水平地震作用下扭转与平移振动的耦联反应及其近似计算方法,分析了影响扭转振动效应的动力增大因素。结构顶部对扭转响应主要与相对偏心距以及抗扭周期与侧振周期的比值有关,且都随着二者的增大而增大,结构在双向水平地震作用下反应是单向水平地震作用的1.2至1.6倍,提出了两 效的单向组合方式,建议有效控制顶部相对扭转响应并提出了考虑扭转振动效应的抗震措施。

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2 02年 1 0 0月第 1卷第 4期 8

沈阳建筑工程学院学报 (自然科学版 ) J un l f h n agA c adCv n .Unv Naua Si c) o ra o e yn rh n i.E g S i.( tr c n e l e

Oc t. 2002 V0 18. NO. 1. 4

文章编号：6 1 0 1 2 0 )4— 2 1 3 1 7—2 2 (0 2 0 0 4—0

建筑结构在双向地震作用下的扭转振动效应何浩祥。张玉怿李宏男，,(沈阳建筑工程学院土木系，宁沈阳 10 1; 2大连市开发区规化局工程质量监督站，宁大连 1 6 0; 1辽 105 .辽 16 03大连理工大学，宁大连 16 2 )、辽 10 4

摘要：用振型分解反应谱方法研究了高层建筑结构在双向水平地震作用下扭转与平移振动的耦利联反应及其近似计算方法，析了影响扭转振动效应的动力增大因素 .构顶部相对扭转响应主要与分结相对偏心距以及抗扭周期与侧振周期的比值有关，都随着二者的增大而增大，构在双向水平地震且结作用下反应是单向水平地震作用的 12至 16倍，出了两种有效的单向组合方式 .议有效控制顶 . .提建部相对扭转响应并提出了考虑扭转振动效应的抗震措施 . 关键词：层建筑结构；转振动效应；向水平地震作用；震设汁高扭双抗中图分类号： U3 13 T 1 .文献标识码： A

地震时的地面运动是多维的，时会使建筑有结构产生扭转振动破坏 .此在进行结构的抗震因分析时仅考虑单向分量地震动作用是不够的，还应考虑多向分量对结构的影响 .

矩阵可表示为 rK 0 K]

K= l0

KK

KK+ K

l () 1+ K z

文献[]文献[] 1和 2对多维地震动下偏心结构弹性扭转振动进行了充分的研究，献[]出了文 3提

F 0 0 m q l l I

结构在单向水平地震作用下考虑扭转与水平振动耦联反应的近似计算公式，分析了影响扭转效应动

M= l 0I

z 0I 0 J J

() 2

L

0

力增大的主要因素，提出了设计建议 .者按文并笔献[] 3的研究方法，讨论双向偏心结构在双向水平地震作用下考虑扭转与平移振动耦联反应的方法 .

式中，K, K为凝聚后结构的和 Y向侧向 K,

刚度和扭转刚度，z,为结构的层数，为第 i的 K,层抗侧或扭转刚度；为凝聚后结构质量；为凝聚 后的转动惯量，回转半径， VJ / Z

1双向水平地震作用下平扭振动耦 联反应近似计算公式1 1计算模型的建立 .笔者的近似计算方法适用于结构竖向布置较均匀，斜交抗侧力构件较少的刚性楼板建筑，只并考虑一阶侧移振型与一阶扭转振型的耦联反应 . 建筑结构平面的坐标原点位于建筑质心 c 上、刚心 C。两坐标值和分别是结构沿 -的丁和 Y方向的偏心距 .建立结构的平衡方程后，总体对刚度矩阵和总体质量矩阵做凝聚处理，保留顶仅

定义结构侧振和扭转的特征值分别为、

K

、

K

、

K

z转效应

,y

,了 ,

1 2双向偏心结构在双向水平地震作用下的扭 .偏心系统的自由振动方程为 . 懈+K x=0 .

其特征方程为 K Mx=Z,中= ( , x式“, 0 .解得系统三个特征值 l,、应的三 )可， 3相 2个振型为=

( l,“, 0)[ P (一 ) (一 ) = ,、 一

部的三个自由度“,结构的刚度矩阵与质量， 0.收稿日期：0 2 5—0 2 0—0 9基金项目：家杰出青年基金 (0 2 8 3国 5052 )作者简介：浩祥 ( 98一)男 .士研究生何 17,硕

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