关于扭转效应的理解
摘要：由于《建筑与市政工程抗震通用规范》某些条文的文字描述与《建筑抗震设计规范》存在差异，在实施过程中难免会遇到理解上的疑问与偏差，本文就结构考虑扭转效应的影响做相关的理解与阐述。
关键词：通用规范；扭转效应；理解偏差
0 引言
自住建部发布多部通用规范以来，在具体执行过程中，通用规范相关的条文与原相关设计规范条文的描述存在差异，在相应的理解上难免会存在偏差，本文就《建筑与市政工程抗震通用规范》[1]（以下简称抗通规）和《建筑抗震设计规范》[2]（以下简称抗规）中对结构考虑扭转效应的影响做相关的理解与阐述，以期与同行交流，为实际工程设计提供参考。
1 规范条文
如下截图所示，抗通规[1]第4.1.2条第2款提出：“计算各抗侧力构件的水平地震作用效应时，应计入扭转效应的影响”。
抗规[2]第5.1.1条第3款则提出：“质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响”。如下截图所示。
两本规范的表述略有差异，计入扭转效应的影响时：抗规[2]区分了“质量和刚度分布明显不对称的结构”及“其他情况”；抗通规[1]描述为“各抗侧力构件”。细读后觉得抗通规[1]的表述更加统一。即“各抗侧力构件”包括了“质量和刚度分布明显不对称的结构以及其他情况”。
抗通规[1]是全文强制性条文规范，必须严格执行。那么问题出现了，既然是“包括了”，在考虑扭转效应时是不是各抗侧力构件均需要计入双向水平地震作用呢？在回答此问题之前，我们需要了解扭转效应产生的原因，以及规范考虑扭转效应影响采取的相关具体措施要求。
2 扭转效应理解
结合抗规[2]、高规[3]的相关规定，我们对扭转效应产生的原因及规范对应的处理措施，我们逐一理解如下。
2.1 上部结构自身原因引起的扭转效应
①当结构竖向抗侧力构件布置不对称、或存在竖向收进等因素将导致结构质量和刚度偏心并引起的扭转效应，如图1a。
不规则结构扭转效应控制的对比分析与研究 于子武，李 进，李青宁 （西安建筑科技大学土木学院，陕西西安７１００５５） 【摘要】依据国内外规范对不规则结构扭转控制的条文规定，对不规则结构扭转控制进行分析与研 究。阐述了偶然偏心问题的来源，分析耦联、非耦联周期比与偏心率之间的关系。结果表明，我国现行规范 在偶然偏心问题和周期比限制方面仍存在不完善之处，计算结构扭转效应时无论单、双向地震输入都需要考 虑偶然偏心，在考虑偶然偏心的同时可以放宽对周期比的限制。 【关键词】 不规则结构；扭转效应；偶然偏心；位移比；周期比 【中图分类号】ＴＵ３５２．１ 随着我国城市建设的发展，高层建筑发展迅速，建筑功 能日趋多样化，建筑师也不再局限于简单规则的建筑外观， 这些都使得高层建筑结构形式日趋复杂。因此随着复杂体 型和不规则结构的高层建筑的逐渐增多，已成为结构工程师 设计工作的重点和难点。平面不规则包括凹凸不规则、扭转 不规则以及楼板局部不连续。结构平面不规则、不连续、不 对称造成结构受力情况非常复杂，大量震害调查表明，扭转 将产生对结构不利的影响，加重建筑结构的地震震害。１９７２ 年尼加拉瓜马那瓜地震中，１５层的中央银行采用框架结构， 两个钢筋混凝土电梯井和两个电梯间，均集中于建筑物的一 端，同时该端山墙上还砌有填充墙，造成结构很大的偏心，地 震时扭转振动强烈，造成严重破坏，修复费用达到原房屋造 价的８０％；另一幢ｌ８层的美洲银行，采用对称布置的钢筋混 凝土墙筒，震后该建筑仅３～ｌ７层连梁有轻微裂缝，几乎没 有其他结构性和非结构性破坏，与中央银行形成鲜明对 比…。因此，对建筑结构进行扭转分析、控制及设计是十分 必要的。 １各国抗震规范对结构（不）规则的判断准则及地 震扭转设计分析方法 １．１结构不规则性准则 结构不规则性判断准则ｐ 隐含了结构扭转效应的宏观 控制指标，对结构扭转效应起概念性控制，各国规范对结构 规则与否的判断大致分三个方面：结构平面布置（结构平面 刚度和质量分布）和立面体形；结构侧向刚度和质量沿高度 的分布；楼层承载能力。表１列出了几个国家规范对（不）规 则结构的规定。 表ｌ各国规范对（不）规则结构的规定 规范 平面不规则类型 定义 楼层的最大弹性水平位移（或层间位 中国 扭转不规则 移）大于该楼层两端弹性水平位移平 ＧＢ５０ｏｌ１ 均值的Ｉ．２倍 结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应 —２ｏ０１ 凹凸不规则 投影方向总尺寸的３０％ 楼板局部不连续 楼板的尺寸和平面刚度急剧变化 【文献标识码】Ａ 续表ｌ 规范 平面不规则类型 定义 垂直于某轴线的结构一端的最大层 扭转不规则 位移（考虑偶然扭矩的影响）大于结 构两端的层位移平均值的１．２倍 结构的平面及其抗侧力体系有凹角， 凹角不规则 且凹角的两边突出部分均大于该方 向结构平面尺寸的１５％ 美国 横隔板突然不连续或其刚度变化，包 ＵＢＣ９７ 括挖去的或开门的面积大于横隔板 楼板不连续 毛面积的５０％，或某楼层到相邻楼层 的横隔板有效刚度变化大于５０％ 抵抗侧向力的路线不连续，如垂直构 平面外分支 件的平面外分支 ． 垂直抗侧力构件与抗侧力体系的主 不平行体系 正交轴不平行也不对称 美国 比ＵＢＣ９７多定义严重扭转不规则类型 ＮＥＨＲＰ 扭转不规则 ｌｂ：即扭转位移比大于１．４时；其余均与 （２００３）和 ＵＢ（／｝ｃ／相同（抗震设计类别为Ｅ、Ｆ时不 ＩＢＣ２０ｏ３ 允许采用不规则结构ｌｂ） 各楼层的ｘ，ｙ向上，结构尉度偏心距 扭转规则 ｅ及刚度扭转半径ｒ满足：ｅ／ｒ￣０．３，ｒ ≥￡。（质量回转半径） 建筑结构在平面内沿两正交方向的 侧向刚度和质量分布接近对称 平面轮廓简洁紧凑，即无诸如Ｈ，Ｉ，ｘ 欧洲 凹角规则 等形状，总凹角或单一方向凹入尺寸 ＥＣ８ 不超过对应方向建筑总外部平面尺 （２００３） 寸的２５％ 楼板平面内刚度同竖向结构构件的侧 楼板连续性 向刚度相比足够大，以至于楼板变形对 竖向结构构件间力的分配影响很小 在给出了地震力分配情况下，加上偶 然偏心，任一楼层沿地震作用方向的 位移不超过平均楼层位移的２０％ 新西兰 在规范规定的等效横向静力作用下， ＮＺＳ一４２Ｏ３ 扭转规则 垂直于横向力方向的端部水平位移 比在３／７—７／３之间 ［收稿日期］２００９—０６—２６ ［作者简介］于子武（１９８４～），男，硕士研究生。 四ＪＩｌ建筑第３０卷３期２０１０．０６ １５１
——文章来源网络，仅供个人学习参考 PKPM中七个比的控制和调整
1、 轴压比： 查看: 混凝土构件配筋及钢结构验算简图
调整标准: 抗规6.3.7和6.4.6，高规 6.4.2和7.2.14
主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6，高规 6.4.2和7.2.14。
轴压比不满足时的调整方法：
1）程序调整：SATWE程序不能实现。
2）人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。
2、周期比：查看:WZQ.OUT
调整标准:高规4.3.5, A级扭转第一周期不应大于平动第一周期的0.9,B级不应大于0.85
主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，见高规4.3.5。周期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。
周期比不满足时的调整方法：
1）程序调整：SATWE程序不能实现。
2）人工调整：只能通过人工调整改变结构布置，提高结构的扭转刚度；总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度。
第一或第二振型为扭转时的调整方法： ——文章来源网络，仅供个人学习参考 1）SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2）结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及以后。见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”。
3）当第一振型为扭转时，说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴（第二振型转角方向和第三振型转角方向，一般都靠近X轴和Y轴）方向的侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内部的刚度。
4）当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚度相对其中一主轴（第一振型转角方向）的侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（第三振型转角方向）的侧移刚度则过小，此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度，并适当加强结构外围（主要是沿第一振型转角方向）的刚度。
浅谈结构计算中几个重要参数的调整方法
摘要：为保证钢筋混凝土结构的科学性与合理性，对结构计算结果的正确判断与调整是设计中的关键。以下针对规范中对轴压比、周期比、层间位移角、位移比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等几个重要参数的规定，提出最佳的调整方法，与同行探讨。
关键词：钢筋混凝土结构；结构计算；参数调整
Will: to ensure the reinforced concrete structure more scientific and reasonable
structure calculation results of the judging correctly and adjustment of the design is
the key. The following for specification to axial compression ratio, cycle of
displacements Angle than, than, stiffness ratio, the displacement between layers, shear
bearing capacity, and just weight than, cut the heavy than than the provisions of
several important parameters, put forward the best adjustment method, and peer
discussion.
Keywords: reinforced concrete structure; Structure calculation; Parameters
adjustment
1 轴压比
主要为控制结构延性。规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》)6.3.6和6.4.2。
