非对称抗震结构的扭转效应_赵品北

2007No.2

0引言

对称结构在地面平动作用下,一般仅发生平移振动,各构件的侧移量相等,水平地震作用按构件刚度分配,因而各构件受力比较均匀。而非对称结构,由于刚心偏在一边,质心与刚心不重合,即使在地面平动作用下,也会激起扭转振动。其结果是,远离刚心的刚度较小的构件,由于侧移量加大很多,所分担的水平地震剪力也显著增大,很容易因超出允许抗力和变形极限而发生严重破坏,甚至导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

1扭转震例

1.1国外震例

日本M iyagiken 地震中,一幢楼房因底层结构不对称而遭

到严重破坏,该楼房底层未砌山墙的一端,框架远离刚心,地震时,该框架因扭转引起的过大层间侧移而折断(图1)。

1985年墨西哥地震中,也有一些高楼因发生扭转而破坏。

一幢楼房,两面临街,全部为大玻璃窗;背街的两面,框架内用

砖墙填实,刚度增大很多,造成结构偏心,地震时发生扭转而破坏(图2)。

美国阿拉斯加地震中,五层框—墙体系的Penney 大楼,由于剪力墙为不对称布置,结构因偏心而发生扭转振动,大块预制板坠落,部分梁柱折断,楼层局部倒塌。

尼加拉瓜的马那瓜地震,位于市中心的两幢相邻高楼的震害对比,更有力地说明结构偏心带来的危害。15层的中央银行,有一层地下室,采用框架体系,2个钢筋混凝土电梯井和2个楼梯间,均集中布置在楼层平面的右端,同时,右端山墙还砌有填充墙(图3),造成很大偏心。地震时的强烈扭转振动,造成较严重的破坏,一些框架节点损坏,个别柱子屈服,围护墙等非结构部件破坏严重,修复费用高达房屋原造价的80%。另一幢是18层的美洲银行,有两层地下室,主体结构中采用对称布置的钢筋混凝土墙筒。地震后,该幢大楼仅3~17层连梁上有细微裂缝,几乎没有其他结构性损坏和非结构部件的破坏。

1.2国内震例

天津754厂11号车间,为一幢高25.3m 的5层钢筋混凝土框架混合结构楼房,全长109m ,房屋两端的楼梯间采用

490mm 厚的砖承重墙,刚度很大;房屋长度的中央设双柱伸缩

缝,将房屋分成2个独立区段(图4)。就一个独立区段而言,因为

收稿日期:2006-11-26

作者简介:赵品北(1973-),男,安徽怀远人,毕业于合肥工业大学,硕士,研究方向:工程结构抗震,讲师。

非对称抗震结构的扭转效应

赵品北

(安徽水利水电职业技术学院,安徽

合肥230601)

要:文章分析了非对称结构由于刚心偏在一边、质心与刚心不重合,激起扭转振动,使远离刚心的刚度较小的构件侧移量、水平地震剪力显

著增大的情况,并提出了减小扭转效应的措施。

关键词:结构;质心;刚心;扭转效应中图分类号:TU352.1+1

文献标识码:B

文章编号:1007-7359(2007)02-0059-02

On Reverse Effect of the Asymmetrical Anti-seismic Structure

Zhao Pinbei

(Anhui Technical College of Water Resources and Hydroelectric Power,Hefei 230601,China)

Abstract:The article has analyzed the asymmetrical structure.When the stiffness center is at one side,the quality center and the stiffness center does not superpose,which will cause the torsional vibration.Thus the components with less stiffness that are far away from the stiffness center will have obvious increases in its lateral quality and its horizontal earthquake shearing force.At last proposed in this article is how to reduce the reverse effect.

Key words:structure ;quality center ;stiffness center ;reverse effect

图1扭转引起的柱破坏图2高楼的扭转震害

框架

钢筋混凝土墙

填充墙

12500

44200

图3

马那瓜中央银行结构平面

结构设计与研究应用59

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