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由某设计实例看周期比对结构扭转的影响 顾春波 河海大学土木工程学院，南京（210098 ） E-mail ：guchunbo2000@ 摘 要：论述了高规中“对A 级高层建筑以扭转为主的第一振型周期和以平动为主的第一振 型周期比值不大于0.9”要求的基本意义，并对一工程实例采用push-over 方法预测了不满足 周期比要求时在地震荷载作用下可能发生的破坏形式，说明了重视周期比限值的重要性。 关键词：扭转效应，周期比，静力非线性分析，性能点 中图分类号：TU318+.2 随着高层建筑的日益增多、结构越来越复杂和建筑高度的日益增加，高层建筑的抗扭 性能引起人们越来越多地重视。我国高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002[1] （简称高规） 4.3.5 条中以位移比和周期比两项指标对高层建筑的扭转性能进行控制。位移比指的是考虑 偶然偏心影响时，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均位移值的比值。其 中A 级不宜大于 1.2 倍，不应大于 1.5 倍；B 级不宜大于 1.2 倍，不应大于 1.4 倍。周期比 指的是结构扭转为主的第一自振周期T 与平动为主的第一自振周期T 之比，A 级高度高层 t l 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 。 前者主要限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转 效应；后者主要限制结构的抗扭刚度不能太弱，当 T /T 接近时，由于振动耦连的影响，结 t l 构的扭转效应会明显增大。而当周期比T /T 大于0.85 以后，即使刚度偏心很小，相对扭振 t l 效应 [2] θr / u 也会随周期比的增大急剧增加 。所以在结构设计中应采取有效措施减少周期 比，使结构具有必要的抗扭刚度。 事实上，高层建筑结构在地震作用下的扭转振动是难以避免的。这是由于地震波传播 时，地面运动的相位差将引发建筑物的扭转振动[3]，与此同时，建筑物质量分布不均匀变化、 结构质心与刚心的偏差、各楼层间质心和刚心在水平位置上的变化、设计假定的确定是否 [4] [5] 正确等都将引起扭振效应 。 周期比的限值和原高规——钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91 ）相对 照，是一项新增内容。但本人在近年的工作中，发现在高层建筑结构方案设计时，设计人 员容易比较注重结构质量及刚度不对称引起的偏心，而对减少结构周期比T /T 值重视不够。 t l 由于4.3.5 条并非强制性规定，有时设计人员甚至忽视了对周期比的检查。其实位移比和周 期比应是相辅相成的两个指标。若在设计工作后期才发现结构周期比值过大，此时仅仅调 整构件截面尺寸往往是不能解决问题的，而如果对结构平面布置甚至结构型式进行调整， 则会对整个设计工作造成极大的影响，使设计工作陷入被动。而且，对某些刚度和质量分 布相对较均匀但平面较狭长的建筑结构，也有可能发生结构周期比 T /T 超过限值的情况， t l 应引起我们的充分重视。 以下以一工程实例，采用抗震规范中推荐的非线性分析方法—— 静力的非线性分析 （push-over 推覆分析）进行地震荷载作用下的结构弹塑性变形验算，说明忽视结构周期比 限值可能会给结构带来的影响。push-over 分析方法可较好的反映结构侧向承载力的性能， 直观的看到结构塑性发展的整个过程，可找出薄弱层和薄弱部位[6]，对结构设计有很好的参 考和指导作用。 - 1 -