高层建筑结构8.pptVIP

掌握几个重点概念： 1、抗扭刚度意义、结构布置与扭转关系（偏心距及抗扭刚度） 2、熟练掌握质量中心及刚度中心近似计算方法 3、会应用剪力修正系数。 在地震作用及风载作用下结构常常受扭，而地震作用下，扭转常常使结构遭受严重的破坏。而扭转计算是比较困难的问题，因为扭转作用无法精确计算，即使在完全对称的结构中，亦不可避免地会受到地震扭转作用。在工程中，扭转问题要着重从设计方案、抗侧力结构布置或配筋构造、连接构造上妥善设计。一方面尽可能减少扭转，另一方面尽可能加强结构的抗扭能力，计算仅作为一种设计补充手段。 框架、剪力墙以及框架－剪力墙结构的计算，都是在平移情况下，即水平荷载合力作用线通过结构刚度中心的情况。当水平荷载合力作用线不通过刚度中心时，结构不仅发生平移变形，还会出现扭转。例如下图的结构： 扭转近似计算仍然建立在平面结构及楼板在自身平面内无限刚性这两个基本假定的基础上，一般是先作平移下内力分析，然后考虑扭转作用对内力及位移作修正。 严格来说，该近似方法不能得到真正的扭转效应，但该方法概念清楚，计算简便，适合于手算，对比较规则的结构可以得到估计的效果，通过对扭转的讨论，可以建立起如何减少结构扭转，增强结构抗扭能力的设计概念。 二、抗扭计算方法 1、比较精确的空间分析方法，将结构视作空间结构。 2、简化近似分析，将结构看作若干榀平面结构的组合，考虑空间协调共同工作。 基本假定：结构是平面结构，楼板在自身平面内无限刚性。 分析方法：先作平移下内力分析，后考虑扭转作用对内力以及位移的修正。 三、质量中心、刚度中心及扭转偏心距 1、质量中心 定义：惯性力的合力作用点。 等效地震荷载作用点即惯性力的合力作用点，与质量分布有关，称为质心。计算时可用重量代替质量，具体方法是：将建筑面积分为若干个质量均匀分布的单元。 刚度中心的计算 3、框架—剪力墙结构 在框—剪结构中，框架柱的抗推刚度和剪力墙的等效抗弯刚度都不能直接使用。可以根据抗推刚度的定义，这时注意把与y 轴平行的框架与剪力墙按统一顺序排号，与x 轴平行的也按统一顺序排号，则可得到下式： 在框—剪结构中，先做平移的协同工作计算(即不考虑扭转)，得到各片平面结构分配到的剪力后，再按公式近似计算刚心位置。 刚度中心是在不考虑扭转情况下各抗侧力单元层剪力的合力中心。因此，在其他类型的结构中，当已经知道各抗侧力单元抵抗的层剪力值后，也可直接由层剪力计算刚度中心位置。 3.扭转偏心距 在近似方法中，要先确定水平力作用线及刚度中心，二者之距离为扭转偏心距。 在确定质心和刚度中心后，二者的距离e0x和e0y就分别是Y方向作用力Vy，X方向作用力Vx的计算偏心矩。 在高层建筑结构抗震设计时，要考虑偶然偏心的影响，将偏心矩增大，得到设计偏心矩。 4.考虑扭转作用的剪力修正 考虑扭转作用时，层剪力Vy距刚心OD为ex，因而有扭矩。在Vy及Mt。共同作用下，既有平移变形，又有扭转变形，结构在偏心的层剪力作用下发生的层间变形可分解为结构只有相对层问平移δ和只有相对层间转角θ。可以利用叠加原理得到各片抗侧力单元的侧移及内力。 由于假定楼板在自身平面内无限刚性，楼板上任意一点的位移都可由δ及θ描述，将坐标原点设在刚度中心0D处，并设坐标轴的正方向，规定与坐标轴正方向相一致的位移为正，θ角则以逆时针旋转为正，则各片结构在其自身平面方向的侧移可表示如下： 与y轴平行的第i片结构沿y方向层间位移 与x轴平行的第k片结构沿x方向层问位移 由抗侧移刚度的定义可求得： 　　 式中　Vyi，Vxk──分别为i片及k片结构在层剪力Vy及扭矩My作用下的剪力。 由力平衡条件 及 ，可求得 将求得的δ、θ代入，经整理得 　　　　　　　　　　　　　　　　 同理，当x方向作用有偏心剪力Vx时，在Vx和扭矩Vxey作用下也可推得类似公式 　 以上四式是分别在x和y方向有扭矩作用时各抗侧力单元中的剪力。它们说明，无论在哪个方向水平荷载有偏心而引起结构扭转时，两个方向的抗侧力单元都能参加抵抗扭矩，但是平移变形时，与力作用方向相垂直的抗侧力单元不起作用（这是平面结构假定导致的必然结果）。 　 在考虑扭转后，某个抗侧力单元的剪力，可以用平移分配到的剪力乘以修正系数得到，修正系数： * Department of urban Construction and Environment Science * 第八章 扭转近似计算 第八章 扭转近似计算 第八章 扭转近似计算 第八章 扭转近似计算（续） 第八章 扭转近似计算 第八章 扭转近似计算（续） 一、抗震设计中对扭转问题的处理 第八章 扭转近似计算（续） 第八章 扭转近似计算（续） 第八章 扭转近似计算（续） 第