偏心结构地震反应分析及改善.doc

偏心结构地震反应分析及改善摘要：大量震害分析和观察表明，结构在地震发生时存在着扭转振动，且在地震作用下结构的平扭耦合效应是不可忽视的，在某些情况下甚至是结构破坏的主因。本文总结归纳了前人的研究成果，对偏心建筑结构弹塑性抗震性能以及影响参数进行了探讨，提出目前存在的问题和分歧，给出一些有建设性的建议，以便于进一步深入研究。关键词:偏心结构弹塑性平扭耦合规则性DesignandResearchofSeismicResponseofEccentricStructureAbstract:Lotsofearthquakedisasterphenomenashowthatstructureswithtorsionmodesofvibrationhaveobvioustorsionsunderseismicaction,whichareoccurredtogetherwithtranslationalvibrationofstructures.Incertaincases,torsioncanbethemainactionofthestructuraldamage.Inthispaper,passresearchisreviewed.Thispaperfocusontheelastic-plasticseismicperformanceofhighrisestructureanditsmainparametersofeccentricstructure.Someexistingissuesandbifurcationsaswellassomeconstructiveproposalsaregiveninthispapersoastobeusedinlaterresearch.KeyWords:Eccentricstructure；elasto-plasticperformance；translation-torsionalcoupling;regularity0引言地震作用的三个平移分量众所周知，而对于地震作用的转动分量的研究，目前的认识和重视还不是很足。日本柴田碧等设计了专门的仪器，自1972年以来取得上百个地震动的转动分量，发现最大地震角加速度与水平加速度的平方大约成正比。很多研究表明，扭转已经成为大量多层结构破坏的主要原因[1，2]。1985年墨西哥地震中[1]，有50％的建筑物直接（大约占15％）或间接（大约占35％）地由于结构的扭转而导致破坏。对于不对称结构的破坏状况研究表明，地震时，由于整个建筑发生扭转振动，抗侧移刚度较小的一侧，位移加大，剪力增加，破坏程度加重[2]。1999年9月台湾地震中，许多不对称的砖房与钢筋混凝土框架结构，都出现了明显的扭转震害特征。实际上,无论是规则还是不规则高层建筑结构在地震作用下的扭转振动都是难以避免的。只是不规则结构的扭转效应一般比规则的结构要大。地面的扭转运动(地面运动的相位差)将引发建筑物的扭转振动,建筑物质量分布不均匀、结构刚度计算的局限性导致结构的质量和刚度偏心，设计假定的正确程度、计算方法的精确度也将引起结构强度的差异，抗扭构件的非对称性破坏等也将引起扭转效应。不仅仅如此，结构在地震力作用下产生的水平振动与平面扭转振动,还会互相耦联，产生所谓的平扭耦联振动效应，研究表明，结构的平扭耦联振动效应对结构的扭转效应还会产生明显的动力放大作用[3-7，26]。1高层建筑的地震反应分析方法在过去几十年中，对结构的平扭耦合振动分析的发展大致经历了三个阶段:静力阶段、反应谱阶段和动力阶段[2，8-16，34].动力阶段又可以分为弹性和非弹性两个阶段，随机振动与确定性振动是这一阶段中并列出现的两种分析方法。目前世界各国的抗震规范基本上停留在拟静力阶段，只有对复杂结构或特别重要的结构才用动力时程分析作为补充。1.1静力方法1.1.1静力方法，这一理论最早由日本学者大森房吉于1900年提出[8]。该方法把结构所受到的地震作用简化为作用于结构的等效水平静力，结构所受地震力为，式中:为结构重量，为结构的静力等效水平最大加速度(即地面最大加速度)，,为地震系数。该理论假定结构是绝对刚性的，所以结构任一点单位质量所受的地震力都是相等的。1.1.2伪静力法，也叫底部剪力法。根据地震反应谱理论，按地震引起的工程结构底部总剪力与等效单质点体系的水平地震作用相等以及地震作用沿结构高度分布接近于倒三角形来确定地震作用分布，并求出相应地震内力和变形的方法[9]。1.2反应谱方法40年代发展起来的反应谱法[16]，考虑了结构的动力特性与地震动特性之间的动力关系、通过反应谱来计算由结构动力特性所产生的共振效应，但由于在设计中仍然把地震的惯性力看作静力,因此只能称之为准动力理论。反应谱理论以弹性反应谱为基础,将反应谱与结构振型分解