结构第一周期扭转调整方法
振型分解反应谱法
振型分解反应谱法振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。
该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。
振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。
适用条件〔1〕高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。
〔此为底部剪力法的适用范围〕〔2〕除上述结构以外的建筑结构，宜采用“振型分解反应谱法”。
〔3〕特别不规则的建筑、甲类建筑和标准规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。
刚重比刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参数刚重比=Di*Hi/GiDi-第i楼层的弹性等效刚度，可取该层剪力与层间位移的比值Hi-第i楼层层高Gi-第i楼层重力荷载设计值刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期比的调整将导致结构侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。
因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近标准限值时，应采用加强刚度的方法；当某主轴方向刚重比大于标准限值较多时，可采用削弱刚度的方法。
同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。
特别是当结构的周期比接近标准限值时，应采用加强结构外围刚度的方法标准上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。
见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。
刚重比不满足标准上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。
标准下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，防止结构的失稳倒塌。
见高规5.4.4及相应的条文说明。
刚重比不满足标准下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。
但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。
【设计经验】为什么结构计算第一振型应是平动
为什么结构计算第一振型应是平动动力学认为结构的第一周期应该是出现该振形时所需要的能量最小,第二周期所需要的能量次之,依次往后推.我认为规范规定Tt/T1<0.9就是为了让对结构产生作用的能量中的大部分只够激起结构的平动而不是扭转.按照动力学理论,结构第一周期只与结构本身的质量、刚度和边界条件有关,与外界力没有关系,地震只是提供一个激振力,基底剪力是反映这个激振效果的一个指标,这个除了以上的条件外,同时就跟地震参数有关,比如加速度的值.而结构最容易出现振动的振型就应该是第一振型,这个振型所需要的能量最小,最容易发生.这个就很容易理解为什么扭转振型不能太靠前,起码不能出现再第一振型.通高层设计中是可行的.关于第二平动周期与扭转周期比较接近的问题是相对的,我个人认为就是说能拉大到0.9以下最好,但是不能拉到0.9以下,也尽量不要超的太多.怎么理解主振型？pkpm采用了wilson教授的质量参与系数的概念（可以查看sap和etabs）,比如我们计算15个振型,质量参与系数达到了98%,那么15个振型当中就有一个质量参与系数最大的振型,比如是2振型,它对这个98%的贡献最大（比如达到40%）,那么我们就认为它就是主振型.而其它的振型的贡献可能相对很小.主振型的意义在于：它可能不是最容易被激励起的振型,但是它一旦被激励起了,那么它就是结构振动的主要成分,所以我们在抗震的时候我特别给与关注,尽量避免它与扭转振型靠近.这也就是我建议ljbwhu将T2与Tt拉大点的原因.在常规的高层结构设计中,由于各种限制,不容易出现以下这种情况：当结构中存在某些相对软弱的部分或者构件的时候,则结构的主振型会出现的比较靠后,这很容易理解,因为软弱的地方在激励能量相对小的时候就会局部振动,此时不是整体振动,所以该振型的质量参与系数很小,但是它们却是低阶振型.所以我前面的贴子提到了模型错误,这里的错误并不是指模型逻辑上的错误,而是某些构件的刚度、尺寸、材料等原因的错误,造成局部软弱.这种情况比较特殊,但是也可能出现,所以要避免.主振型：对于某个特定的地震作用引起的结构反应而言,一般每个参与振型都有着一定的贡献,贡献最大的振型就是主振型,贡献指标的确定一般有两个,一是基底剪力的贡献大小,二是应变能的贡献大小.一般而言,基底剪力的贡献大小比较直观,容易被我们接受扭转为主的振型中,周期最长的称为第一扭转为主的振型,其周期称为扭转为主的第一自振周期Tt.平动为主的振型中,根据确定的两个水平坐标轴方向X、Y,可区分为X向平动为主的振型和Y向平动为主的振型.假定X、Y方向平动为主的第一振型(即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型)的周期值分别记为T1X和T1Y,其中的大者位T1,小者为T2.则T1即为《高规》第41315条中所说的平动为主的第一自振周期,T2姑且称作平动为主的第二自振周期.研究表明,结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值,对结构的扭转响应有明显影响,当两者接近时,结构的扭转效应显著增大[7].《高规》第41315条对结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比值进行了限制,其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱,以减小扭转效应.《高规》对扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第二自振周期T2之比值没有进行限制,主要考虑到实际工程中,单纯的一阶扭转或平动振型的工程较少,多数工程的振型是扭转和平动相伴随的,即使是平动振型,往往在两个坐标轴方向都有分量.针对上述情况,限制Tt 与T1的比值是必要的,也是合理的,具有广泛适用性;如对Tt与T2的比值也加以同样的限制,对一般工程是偏严的要求.对特殊工程,如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构,当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时,可对Tt与T2的比值加以限制,一般不宜大于1.0.实际上,按照《抗震规范》第31513条的规定,结构在两个主轴方向的侧向刚度不宜相差过大,以使结构在两个主轴方向上具有比较相近的抗震性能.当然,振型特征判断还与宏观振动形态有关.对结构整体振动分析而言,结构的某些局部振动的振型是可以忽略的,以利于主要问题的把握.注意上面这句话的意义说明了,某些局部振动可以忽略掉,那么如何判断某些局部振动呢？就转到我们上面所讨论的问题上来了,可以采用振型总剪力的大小来判断或者振型质量参与系数来判断.忽略某些总剪力很小或者质量参与系数很小的振型,而保留那些相对较大的振型,这样说的话,就没有必要强制制要求将总剪力最大的平动周期作为第一平动周期了！第一扭转周期的确定也没有什么疑惑.那个审图中心的意见有问题！1）如果一个结构X,Y方向周期相差很大时,前几个平动周期往往是一个方向的（如均为X方向或均为Y方向）.此时要求Tt/T1<0.9即可.（2）如果一个结构X,Y方向周期相差不大时,应使第一第二振型周期以平动为主（此时第一第二振型分别是X,Y向）,此时要求Tt/T1和Tt/T2均<0.9.这是容易作到的.另附手头一些资料,不知对大家有无帮助：（1）高规4.3.5条的条文说明主要意思：Tt与T1两者接近时由于振动耦连影响,结构扭转效应明显增大.（2）2002年9月版SATWE用户手册124页：振型的方向角0度是X方向,90度是Y方向.依次类推.它的意义在于使我们明确知道结构刚度的薄弱方向.两个第一侧移振型的方向角,代表了水平地震作用的两个近似的最不利方向.（3）2002年9月版SATWE用户手册124页：主振型的概念：对于地震引起的结构反应而言,参与振型贡献最大的就是主振型.衡量贡献大小有2个指标较合适,一是基底剪力贡献,二是应变能贡献.基底剪力贡献较易为工程技术人员接受.SATWE给出每个振型每个地震方向的基底剪力贡献.用于判断每个地震方向的主振型.PS:周期比计算方法：1)扭转周期与平动周期的判断：从计算书中找出所有扭转系数大于0.5的平动周期,按周期值从大到小排列.同理,将所有平动系数大于0.5的平动周期值从大到小排列；2）第一周期的判断：从列队中选出数值最大的扭转（平动）周期,查看软件的“结构整体空间振动简图”,看该周期值所对应的振型的空间振动是否为整体振动,如果其仅仅引起局部振动,则不能作为第一扭转（平动）周期,要从队列中取出下一个周期进行考察,以此类推,直到选出不仅周期值较大而且其对应的振型为结构整体振动的值即为第一扭转（平动）周期；值得注意的是,在判断复杂结构的第一平动周期时,还应考察该振型产生的基底剪力是否为各振型中的最大值,如果该振型产生的基底剪力很小,就不是第一平动周期.（详细见PKPM新天地2005.1期）3)周期比计算：将第一扭转周期值除以第一平动周期即可.。
钢筋混凝土框架结构受力分析及扭转控制
（ １ ）
引言 ：
钢筋混凝土框架结构作为建筑结构 中常用的结构体系，广泛应用于住 宅、 办公 楼 、 旅店、 工 业厂 房等 建筑 领 域中 。 因此 ， 本 文 阐述 了框 架结 构 在 竖向 荷载和水平荷载作用下的受力特点。其次， 本文重点针对框架结构的扭转控 制 理 论及 控制 思路 进行 了阐述 ，并结 合郑 州一 九鼎 １ 二 业园 ， ７ ＃ 工业 厂 房 程 实例 ， 对 框 架结 构 的扭转 控 制思 路进 行论 述 。
１框 架 结构 受力分 析
结构 内力 的产 生 主要 由 外部 荷 载 引起 ， 外 部 荷 载有 两 种 ： 一种 是 竖 向荷 载， 包 括结 构 自重 和楼 （ 屋） 盖上 的均布 荷载 ； 另一 种是 水 平 荷载 ， 包 括风 荷 载
２ 框 架结 构扭 转控 制
国 内外历 次 震害 表 明 ， 当结 构 平 面不 规 则 、 质量 中心 和 刚度 中心偏 差 较
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刚度过小 ， 因此在控制结构扭转效应时， 主要从减小结构的刚度的偏心率及 调 整结 构 的抗 扭刚 度 。 质量 中心 和 刚度 中心偏 差 的控 制 ， 需 运 用 概念 设 计 ， 合 理 的布 置 结构 的 抗 侧 力构 件 ， 使 刚度 中心 和 质量 中心 位置 ， 偏差 不要 过 大 。 结构 的抗 扭 刚度 过 小 ， 是相 对 结 构 的抗 侧 刚 度 而言 ， 有 时 结构 的抗 扭 刚
钢筋混凝 土框架结构 受力分析及 扭转控 制
摘要： 钢筋混凝土框架结构广泛应用于建筑结构体 系中， 本文首先对框架结构受力进行 了阐述， 其次， 分析框架结构扭转反应控
高层结构周期比的调整
浅析高层结构周期比的调整摘要：通过周期比的相关概念分析，指出控制周期比的目的，实际是控制结构的扭转效应；控制周期比的实质，实际是避免结构的扭转破坏。
同时，对周期比计算时应注意的问题做了一些总结。
重点阐述了几种周期比有效调整的方式方法。
关键词：周期比；扭转周期；平动周期；振型；扭转刚度；侧移刚度abstract: through the analysis of related concepts of cycle ratio, and points out that the control cycle than the objective, practical is to control the torsion effect; the control cycle than real, practical is to avoid the damage of structure torsion. the methods for several cycles than effective adjustment method.keywords: periodic ratio；torsional period；translation period；vibration； torsional stiffness；lateral stiffness 中图分类号：tu973文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）引言国内、外历次大地震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构，在地震中极易遭受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明，过大的扭转效应会导致结构的严重破坏。
限制结构的抗扭刚度成为限制结构扭转效应的一个主要方面，而限制结构的抗扭刚度不能太弱，关键是限制结构的周期比。
1周期比的相关概念新《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5条规定：结构扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比，a级高度高层建筑不应大于0.9，b级高度高层建筑、超过a级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。
【结构设计】详细解读地震周期振型
详细解读地震周期振型动力学认为结构的第一周期应该是出现该振形时所需要的能量最小,第二周期所需要的能量次之,依次往后推.我认为规范规定Tt/T1<0.9就是为了让对结构产生作用的能量中的大部分只够激起结构的平动而不是扭转.按照动力学理论,结构第一周期只与结构本身的质量、刚度和边界条件有关,与外界力没有关系,地震只是提供一个激振力,基底剪力是反映这个激振效果的一个指标,这个除了以上的条件外,同时就跟地震参数有关,比如加速度的值.而结构最容易出现振动的振型就应该是第一振型,这个振型所需要的能量最小,最容易发生.这个就很容易理解为什么扭转振型不能太靠前,起码不能出现再第一振型.关于第二平动周期与扭转周期比较接近的问题是相对的,我个人认为就是说能拉大到0.9以下最好,但是不能拉到0.9以下,也尽量不要超的太多.怎么理解主振型？pkpm采用了wilson教授的质量参与系数的概念（可以查看sap和etabs）,比如我们计算15个振型,质量参与系数达到了98%,那么15个振型当中就有一个质量参与系数最大的振型,比如是2振型,它对这个98%的贡献最大（比如达到40%）,那么我们就认为它就是主振型.而其它的振型的贡献可能相对很小.主振型的意义在于：它可能不是最容易被激励起的振型,但是它一旦被激励起了,那么它就是结构振动的主要成分,所以我们在抗震的时候我特别给与关注,尽量避免它与扭转振型靠近.这也就是我建议ljbwhu将T2与Tt拉大点的原因.在常规的高层结构设计中,由于各种限制,不容易出现以下这种情况：当结构中存在某些相对软弱的部分或者构件的时候,则结构的主振型会出现的比较靠后,这很容易理解,因为软弱的地方在激励能量相对小的时候就会局部振动,此时不是整体振动,所以该振型的质量参与系数很小,但是它们却是低阶振型.计算时某些构件的刚度、尺寸、材料等原因的错误,造成局部软弱,这种情况比较特殊,但是也可能出现,所以要避免.主振型：对于某个特定的地震作用引起的结构反应而言,一般每个参与振型都有着一定的贡献,贡献最大的振型就是主振型,贡献指标的确定一般有两个,一是基底剪力的贡献大小,二是应变能的贡献大小.一般而言,基底剪力的贡献大小比较直观,容易被我们接受扭转为主的振型中,周期最长的称为第一扭转为主的振型,其周期称为扭转为主的第一自振周期Tt.平动为主的振型中,根据确定的两个水平坐标轴方向X、Y,可区分为X向平动为主的振型和Y向平动为主的振型.假定X、Y方向平动为主的第一振型(即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型)的周期值分别记为T1X和T1Y,其中的大者位T1,小者为T2.则T1即为《高规》第41315条中所说的平动为主的第一自振周期,T2姑且称作平动为主的第二自振周期.研究表明,结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值,对结构的扭转响应有明显影响,当两者接近时,结构的扭转效应显著增大[7].《高规》第41315条对结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比值进行了限制,其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱,以减小扭转效应.《高规》对扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第二自振周期T2之比值没有进行限制,主要考虑到实际工程中,单纯的一阶扭转或平动振型的工程较少,多数工程的振型是扭转和平动相伴随的,即使是平动振型,往往在两个坐标轴方向都有分量.针对上述情况,限制Tt与T1的比值是必要的,也是合理的,具有广泛适用性;如对Tt与T2的比值也加以同样的限制,对一般工程是偏严的要求.对特殊工程,如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构,当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时,可对Tt与T2的比值加以限制,一般不宜大于1.0.实际上,按照《抗震规范》第31513条的规定,结构在两个主轴方向的侧向刚度不宜相差过大,以使结构在两个主轴方向上具有比较相近的抗震性能.当然,振型特征判断还与宏观振动形态有关.对结构整体振动分析而言,结构的某些局部振动的振型是可以忽略的,以利于主要问题的把握.注意上面这句话的意义说明了,某些局部振动可以忽略掉,那么如何判断某些局部振动呢？就转到我们上面所讨论的问题上来了,可以采用振型总剪力的大小来判断或者振型质量参与系数来判断.忽略某些总剪力很小或者质量参与系数很小的振型,而保留那些相对较大的振型,这样说的话,就没有必要强制要求将总剪力最大的平动周期作为第一平动周期了！第一扭转周期的确定也没有什么疑惑.。
高层建筑周期比控制
高层建筑的周期比控制摘要：在高层建筑结构设计过程中，为了防止建筑发生扭转破坏，针对《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3—2010)对高层建筑的周期比控制，提出了高层框架结构周期比控制的有效方法。
关键词：高层建筑；周期比；扭转；中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：周期比即结构扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比。
周期比是结构扭转刚度、扭转惯量分布大小的综合反应。
控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不会出现过大的扭转效应。
控制结构周期比的实质是，控制结构的扭转变形要小于结构的平动变形，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构刚度布局合理，以此控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。
当tt与t1两者接近时，由于振动耦连的影响，结构的扭转效应将明显增大。
因此，在抗震设计中采取措施减小周期比tt/t1值，使结构具有必要的抗扭刚度。
1耦联周期比和非耦联周期比对于平面布置均匀、对称的结构，质心和刚心重合，结构具有纯粹的平动和扭转振型，这种情况下结构的周期及周期比tt/tl为非耦联周期和非耦联周期比；对于平面布置不对称、不均匀的结构，质心和刚心不重合，平动振型和扭转振型相互耦连，平动振型中含有扭转成分，扭转振型中含有平动成分，不再是纯粹的平动和扭转振型，这种情况下的结构周期和周期比tt/tl则为耦联周期比和耦联周期比。
结构的非耦联周期比tt/tl与结构刚度和质量之间存在简单关系（k1，kt为抗侧刚度和抗扭刚度，m1，mt为质量和转动惯量），可见周期比能直接反映结构抗扭刚度与抗侧刚度的比例关系，周期比小意味着结构抗扭刚度强；反之，周期比大意味着结构抗扭刚度弱。
耦联周期比同样可以反映结构抗扭刚度与抗侧刚度之间的比例关系，它与非耦联周期比和偏心率有关，当结构位移比满足《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj 3-2010（以下简称《高规》）[1]的要求、偏心率不过大时，耦联周期比与非耦联周期比的差别很小。
简析高层建筑结构设计环节如何做好扭转效应的控制
简析高层建筑结构设计环节如何做好扭转效应的控制发表时间：2018-04-26T15:08:47.967Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第33期 作者： 刘翔[导读] 对于高层建筑而言，结构因扭转反应剧烈而引起的震害很多。
华南理工大学 510641 摘要：对于高层建筑而言，结构因扭转反应剧烈而引起的震害很多，控制结构在地震用用下的扭转反应涉及到对地震地面运动扭转分量影响的近似考虑、控制结构扭转振动特性和提高结构抵抗扭转振动的能力。基于此，本文就高层建筑结构设计环节如何做好扭转效应控制的相关要点展开论述。关键词：高层建筑；结构设计；扭转效应控制
1.扭转效应概述
扭转不规则在平面不规则类别中占第一位。国内外历次大震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和扭转刚度太弱的结构，在地震中受到严重的破坏。根据相关试验结果表明，扭转效应会导致结构的严重破坏。在实际工程中，由于建筑造型的要求、建筑场地的限制或建筑功能的需要，在高层建筑结构设计中，大多数结构的平面布置和竖向布置很难达到规范所要求的“规则”标准。此时，结构设计人员必须做好扭转效应的控制，使其满足有关规范的要求。 2.高层建筑结构设计中扭转效应的控制方法 2.1侧力结构布置必须均匀、对称
在高层建筑设计中，布置抗侧力构件时须遵循均匀、分散、对称的原则，尽可能使结构的质量中心与刚度中心接近。在实际工程中质量中心与刚度中心偏离太大，结构的抗侧力构件布置不均匀会造成地震作用下扭转效应明显，位移比与周期比超限。
平面刚度是否均匀是地震是否造成扭转破坏的重要原因，而影响刚度是否均匀的主要因素是剪力墙的布置，剪力墙不要集中布置在结构的一端，刚度很大的剪力墙偏置的结构在地震作用下扭转效应很大。对称布置的剪力墙、井筒有利于减少扭转。周边布置剪力墙，或周边布置刚度很大的抗侧力构件，都是增加结构抗扭刚度的重要措施，有利于抵抗扭转。 2.2增加结构的抗扭刚度
从力学概念可知构件离质心越远，其抗扭刚度就越大，将建筑物四角的剪力墙或连梁加强都是行之有效的措施。对于具体的工程为了加大结构的抗扭刚度，如某36层超高层办公楼，地下3层，高148m，无结构转换层。场地地震基本烈度为7度，场地类别为Ⅱ类。调整后的结构平面图如图1所示。
PKPM中七个比的控制和调整
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：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。
5）在进行上述调整的同时，应注意使周期比满足规范的要求。
探讨高层建筑结构的扭转反应控制
探讨高层建筑结构的扭转反应控制发表时间：2018-11-16T20:36:09.900Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：王黎明朱瀚李家丞廖文清吴波[导读] 摘要：高层建筑结构扭转反应控制是高层建筑抗震结构设计的重要内容，在高层建筑工程中，建筑结构的扭转反应是引起震害的常见原因。
中国建筑第二工程局有限公司北京市 100160摘要：高层建筑结构扭转反应控制是高层建筑抗震结构设计的重要内容，在高层建筑工程中，建筑结构的扭转反应是引起震害的常见原因。
因此，需要合理控制高层建筑结构的扭转反应，保证建筑结构的稳定性。
本文对高层建筑结构的扭转反应控制进行探讨，以供参考。
关键词：高层建筑；结构；扭转反应；控制1建筑结构扭转原因分析（1）外力干扰。
一般来讲，衡量一个建筑物的质量如何，抗震性是重要的指标之一。
抗震性比较差的建筑物在地震发生时，整栋楼都会发生剧烈震动，动能传递速度较慢，地面的平动分量也不足。
建筑物在振动的同时，楼体会发生扭转效应，若是楼体抗侧刚度差、抗扭转性差的话，会导致楼体发生断裂、甚至坍塌的可能。
所以说，地震是导致建筑发生扭转效应重要原因之一。
（2）建筑自身结构的影响。
建筑物的设计中需要充分加强结构的合理控制，如刚度中心、质量中心的合理设计，需要保证二者重合要求，避免建筑体的扭转效应导致的负面影响。
一般建筑体需要保证钢心、质心在规定的轴线范围内，避免地面扭转导致的危害，保证剪刀墙不合理设计引起结构不稳。
针对建筑体的抗震设计中，需要保证布置均衡、避免偏心的危害。
2高层建筑结构扭转反应控制措施2.1加强或削弱结构抗侧刚度在偏心率得到控制的情况下，对结构抗扭刚度和抗侧刚度的比例关系进行调节，加强楼层的抗扭刚度，从而使结构抗扭的综合能力得到增强，满足周期比要求。
所谓的加强抗侧刚度是相对于位移角的规范限制而言的，如果高层建筑整体抗侧刚度还达不到要求，但位移角刚已经达到要求，这时候就需要加强抗侧刚度；如果整体结构的抗侧刚度已经达到要求，但位移角刚还是小于常规的限值，就要适度削弱结构抗侧刚度，以达到平衡状态。
pkpm名次解释(周期比、位移比、刚度比)
周期比规范条文：新高规的4.3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。
对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比:1）根据各振型的平动系数大于0.5，还是扭转系数大于0.5，区分出各振型是扭转振型还是平动振型2）通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt，周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T1 3）对照“结构整体空间振动简图”，考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动，如果仅是局部振动，不是第一扭转/平动周期。
再考察下一个次长周期。
4）考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大5）计算Tt/T1，看是否超过0.9 (0.85)周期比控制什么？如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。
一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性周期比不满足要求，如何调整？一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。
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，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。
F验算周期比的目的，主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应。
F多塔结构周期比：对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法验算。
如果上部没有连接，应该各个塔楼分别计算并分别验算，如果上部有连接，验算方法尚不清楚。
F体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。
F当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动，此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。
以过滤局部振动产生的周期。
位移比1、“楼层位移比”1）定义——“楼层位移比”指：楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值；2）目的——限制结构的扭转；3）计算要求——考虑偶然偏心（注意：不考虑双向地震）。
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结构第一周期扭转调整方法2011-04-21 16:34:10| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅规范条文：新高规的4.3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。
一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。
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，总的调整原则是要加强结构外圈，或者削弱内筒。
周期比：主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。
见高规4.3.5及相应的条文说明。
周期比不满足规范要求，说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。
周期比不满足规范要求时的调整方法（转）：1、程序调整：SATWE程序不能实现。
2、结构调整：只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。
由于结构外围的抗侧力构件对结构的抗扭刚度贡献最大，所以总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，或适当削弱结构中间墙、柱的刚度。
利用结构刚度与周期的反比关系，合理布置抗侧力构件，加强需要减小周期方向（包括平动方向和扭转方向）的刚度，削弱需要增大周期方向的刚度。
当结构的第一或第二振型为扭转时，可按以下方法调整：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，说明结构的抗扭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）的抗侧移刚度过小，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抗侧移刚度相差较大，结构的抗扭刚度相对其中一主轴（第一振型转角方向）的抗侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（第三振型转角方向）的抗侧移刚度则过小，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。
5）在进行上述调整的同时，应注意使周期比满足规范的要求。
6）当第一振型为扭转时，周期比肯定不满足规范的要求；当第二振型为扭转时，周期比较难满足规范的要求。
==============================================昨天，有一个纯剪力墙结构的工程问过来，冲令狐顺便透露了一个小技巧——如何判断“纯”扭转周期。
======================================================================周期、地震力与振型输出文件(侧刚分析方法)======================================================================考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数(X+Y) 扭转系数1 1.4675 88.39 0.61 ( 0.00+0.61 ) 0.392 1.3954 93.54 0.44 ( 0.00+0.44 ) 0.563 0.8524 0.57 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.004 0.3356 92.82 0.06 ( 0.01+0.05 ) 0.945 0.3174 91.93 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.006 0.2319 2.03 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.007 0.1594 103.11 0.09 ( 0.02+0.07 ) 0.91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。
======================================================================【局部内容】如果看这个您判断扭转周期是第二周期吗？有人会断定第四周期才是第一扭转周期吗？【最最直接的判断方法】看各个振型里面各个位移分量的质量参与系数，根据他们可以判断第二周期究竟是平动为主还是扭转为主；可惜PKPM不提供这样的输出结果。
sap2000和etabs的输出结果就比较详细一些。
对于一般工程，估计大部分设计人员都不会使用etabs进行复核，那么在这种情况下，如何判别结构的固有周期特性？【问题】遇到这种情况怎么看数据文件呢？冲令狐是这么看的：继续看WZQ.OUT文件的下面的内容步骤一：看两个方向的基底反力各振型作用下X 方向的基底剪力-------------------------------------------------------振型号剪力(kN)1 2.862 10.063 8468.624 6.925 5.626 3616.597 12.15各振型作用下Y 方向的基底剪力-------------------------------------------------------振型号剪力(kN)1 2884.642 2076.293 1.094 6.815 4538.906 5.997 33.10============================================================【局部数据】步骤二：看振型对应的位移============================================================耦联时的振型Floor : 层号Tower : 塔号X-Disp : 耦联振型在X 方向的位移分量Y-DISP : 耦联振型在Y 方向的位移分量Angle-Z: 耦联振型绕Z 轴的转角振型 1-------------------------------------------------------Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z(mm) (mm) (rad)24 1 0.015 0.454 0.02523 1 0.013 0.466 0.02422 1 0.012 0.449 0.02321 1 0.012 0.427 0.02220 1 0.011 0.404 0.02119 1 0.011 0.380 0.02018 1 0.010 0.355 0.01917 1 0.010 0.330 0.01716 1 0.009 0.305 0.01615 1 0.008 0.279 0.01514 1 0.008 0.253 0.01413 1 0.007 0.226 0.01212 1 0.006 0.201 0.01111 1 0.006 0.175 0.01010 1 0.005 0.151 0.0089 1 0.005 0.127 0.0078 1 0.004 0.104 0.0067 1 0.003 0.082 0.0056 1 0.003 0.062 0.0044 1 0.002 0.028 0.0023 1 0.005 0.015 0.0012 1 0.000 0.000 0.0001 1 0.000 0.000 0.000振型 2------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z(mm) (mm) (rad)24 1 -0.026 0.433 -0.02923 1 -0.024 0.386 -0.02922 1 -0.023 0.364 -0.02821 1 -0.022 0.346 -0.02620 1 -0.021 0.328 -0.02519 1 -0.020 0.308 -0.02418 1 -0.019 0.289 -0.02217 1 -0.018 0.269 -0.02116 1 -0.017 0.248 -0.01915 1 -0.015 0.227 -0.01814 1 -0.014 0.206 -0.01613 1 -0.013 0.185 -0.01512 1 -0.012 0.164 -0.01311 1 -0.011 0.143 -0.01110 1 -0.009 0.123 -0.0109 1 -0.008 0.104 -0.0088 1 -0.007 0.085 -0.0077 1 -0.006 0.067 -0.0066 1 -0.005 0.051 -0.0045 1 -0.003 0.035 -0.0034 1 -0.002 0.022 -0.0023 1 -0.006 0.012 -0.0012 1 0.000 0.000 0.0001 1 0.000 0.000 0.000振型 3------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z(mm) (mm) (rad)24 1 0.960 0.010 -0.00323 1 0.918 0.007 -0.00322 1 0.886 0.007 -0.00321 1 0.852 0.007 -0.00320 1 0.816 0.007 -0.00319 1 0.778 0.007 -0.00217 1 0.696 0.007 -0.00216 1 0.653 0.007 -0.00215 1 0.607 0.007 -0.00214 1 0.560 0.007 -0.00113 1 0.512 0.007 -0.00112 1 0.463 0.006 -0.00111 1 0.414 0.006 -0.00110 1 0.364 0.006 -0.0019 1 0.315 0.005 0.0008 1 0.266 0.005 0.0007 1 0.218 0.004 0.0006 1 0.171 0.004 0.0005 1 0.126 0.003 0.0004 1 0.084 0.002 0.0003 1 0.048 0.002 0.0002 1 0.002 0.000 0.0001 1 0.000 0.000 0.000振型 4------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z(mm) (mm) (rad)24 1 0.037 -0.098 0.04223 1 0.031 -0.028 0.04122 1 0.027 -0.015 0.03321 1 0.022 -0.010 0.02520 1 0.017 -0.005 0.01619 1 0.012 0.000 0.00818 1 0.007 0.005 -0.00117 1 0.002 0.010 -0.00916 1 -0.003 0.014 -0.01615 1 -0.008 0.018 -0.02314 1 -0.012 0.021 -0.02813 1 -0.016 0.024 -0.03212 1 -0.018 0.025 -0.03511 1 -0.021 0.025 -0.03710 1 -0.022 0.025 -0.0369 1 -0.022 0.024 -0.0358 1 -0.022 0.021 -0.0327 1 -0.021 0.018 -0.0286 1 -0.020 0.014 -0.0245 1 -0.018 0.010 -0.0194 1 -0.015 0.006 -0.0133 1 -0.046 0.001 -0.0081 1 0.000 0.000 0.000============================================================【局部数据】步骤三，进行判断通过以上的数据，我们可以确认：1、第二周期是平动加扭转，第四周期是纯扭转；2、第一周期和第二周期的变形结果通过对比可以看出二者只是x向平动成分的方向有所改变；3、第二周期作为第一扭转周期不太合适，第四周期定为扭转周期比较合适。