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高层建筑结构的扭转反应控制 　　摘要：高层建筑结构扭转反应控制是高层建筑设计的重要内容，对于提高高层建筑抗震能力具有重要的作用和价值。笔者结合实际的工作经验，对高层建筑结构的扭转反应控制进行了系统的分析，希望本文的论述可以进一步提升高层建筑扭转反应控制工作的发展。 　　关键词：高层建筑；扭转反应；控制 　　国内外历次震害表明，当结构平面不规则、质量中心与刚度中心偏差较大或者结构的抗扭刚度较小时，地震时会产生较大的扭转效应，使得结构产生较严重的破坏。国内一些振动台模型的试验结果也表明了这一点。因此，《高层建筑混凝土结构技术规程》。（JGJ3-2002）（以下简称“高规”）针对扭转控制提出了一些控制措施及控制参数，防止结构出现较大的扭转反应而导致破坏。 　　一、扭转效应的产生原因 　　2.1地震等外部因素 　　地震波对建筑物的影响。地震波有纵波、横波、面波三种传播方式。其中横波是剪切波，横波会使地面左右抖动，具有很强的破坏性。而面波沿着地表传播，是对建筑物造成破坏的根本原因。 　　2.2建筑物内部因素 　　对于建筑物本身而言，引起扭转效应的最根本因素是建筑物本身抗扭转的刚度较小。扭转刚度对结构产生作用于结构的地震扭矩。从力学角度来看，构建离质心越远，其抗扭转刚度越大。刚度偏心产生的扭转效应，可以用结构楼层的位移比来体现其效果。地震作用于建筑物时，产生一个破坏力，该力作用于建筑物某点而不产生扭转效应时，这一点就被称为刚心。由此可见对于建筑物而言刚心不是一成不变的，而是随着一些因素的改变而变化的。当地震产生的力作用于建筑时，如果刚心与质心重合，则不产生扭转，而因为刚心存在不确定性，当刚心与质心不重合产生偏心距时，扭转效应的值就是偏心距和地震力的乘积，那么就有公式T=F*e。由公式可见，当地震作用力不变时，偏心距越大，扭转效应就越大。例如在上下结构的平面中，内收就会造成上下偏心，会对建筑产生极大的扭转效应。 　　二、建筑结构中偶然偏心率的研究与讨论 　　在规程中规定计算地震作用时应该考虑偶然偏心这项影响。因为这主要是考虑到在地震过程中由于地面的扭转反应使得质量分布与计算值的不同和在反应过程里抗侧力的结构退化的程度的不同等因素。所以我们应该在计算过程中考虑到偶然偏心的这种影响。 　　在当前，无论是国内还是国外对于地面的扭转运动分量的记录是很少的，都不能给出确切的计算值。我们在计算地震运动时，都只能考虑到其竖向与横向的因素，而没有考虑到扭转反应这项因素。这样计算后的值对于扭转反应是比较不安全的，特别是对于那些扭转强度较弱的建筑和平面的布置很长的结构。当发生地震时，地面的扭转会使得建筑的扭转反应运动明显加大。即使建筑结构布置的很匀称，也会发生扭转，造成危害，所以这对于我们是十分不安全的。像这样的例子在建筑结构中还有很多，由于我们不能准确的计算出扭转分量值，所以我们采用了近似的方法来控制事故的发生。 　　三、单塔楼中的扭转反应控制 　　针对单塔楼结构的扭转反应，需要根据规程中的要求对周期比和位移比进行严格控制。如果周期比和位移比无法进行有效的控制，则需要证明该建筑的结构及质量分布性较差，且其抗扭刚度较低。此时，需要根据具体要求不断调整结构。针对单塔楼的扭转反应的特性，在进行设计的时候，主要需要注意一下两方面的问题： 　　（1）针对建筑质量分布均匀、结构匀称，而周期比和位移比未达到规程要求的单塔楼结构，需要增加其抗扭刚度和抗侧刚度，并将周期比和位移比控制在规程的限值范围内。 　　（2）针对建筑质量分布不均匀、结构不匀称且周期比和位移比未达到规程要求的单塔楼结构，需要控制其周期比，并提升偏西率，从而满足位移比要求。在实际设计的过程中，需要同时减小周期比和位移比，而不是仅仅减小周期比。为了实现这一目标，可以根据建筑结构的实际特诊对周期比进行合理控制。具体可以通过下面的两种方法来实现：第一种方法是调整建筑的质量分布及结构的刚度，质量分布及结构刚度会建筑偏心率之间存在非常紧密的联系，但是由于无法直接计算出建筑的偏心率，对此，一般通过基本振型的控制对偏心率进行间接计算，从而根据所计算得到的偏心率对建筑的周期比和位移比进行合理调整；第二种方法则是通过提升建筑结构的抗扭强度，将其周期比能够被控制在规程要求的限值范围内，同时通过调整偏心率，保证位移比在合理范围内。 　　四、多塔楼中的扭转反应控制 　　在规程中并没有对多塔楼的扭转反应做过多的规定。所以在设计时，我们需要根据自己的调查来进行研究。目前主要有两种基本结构。一种是上部没有连接的多塔楼；还有一种是上部有连接的多塔楼。对于无连接的多塔楼，难以计算出它的周期比和位移比，因为我们无法将其和单塔楼建立起清楚的对应关系。而如果多塔楼上部有刚性连接的话，就会形成整体的多塔楼扭