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1、第八章 结构扭转,1 概述,平移水平荷载合力作用线通过结构的刚度中心 扭转水平荷载合力作用线不通过结构的刚度中心,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。,扭转近似计算假定： 在平面结构及楼板自身平面内无限刚性,1 .质量中心 : 等效地震力作用点，即惯性力合力作 用点，计算时 ，用重量代替质量。 质心坐标：,2 质量中心、刚度中心及扭转偏心距,2 .抗侧刚度中心 刚度中心的定义 ： 抗侧力单元的 抗侧刚度作为假想面积 ，假想面积的形心即是刚度中心 外荷载通过结构某一点
2、时 ，结构产生平移而无转动 ，该点即为抗侧刚度中心 不考虑扭转时 ，各抗 侧力结构按刚度所分配 的层间剪力的合力中心,刚度中心计算（以正交布置剪力墙为例） 沿 y 方向布置的墙有 m 榀 ，编号为 沿 x 方向布置的墙有 n 榀 ， 编号为 刚度中心坐标 ： （假设各层墙体尺寸不变）,材料力学概念,扭转变形是用两个横截面绕轴线的 相对扭转角来表示的,相距dx的两横截面间扭转角：,相距L的两横截面间扭转角：,若两横截面间扭矩不变,GIP：抗扭刚度 单位：弧度,扭转偏心距质量中心和刚度中心的距离即为扭转偏心距,+,抗扭刚度：,抗扭刚度由 之和组成，也就是说，结构中纵向和横向抗侧力单元都能抵抗扭矩。
3、距离刚心愈远的抗侧力单元对抗扭刚度贡献愈大。 因此，如果能把抗侧刚度较大的剪力墙放在离刚心远一点的地方，抗扭效果较好。此外，如果能把抗侧力结构布置成内部尺寸较大的正方形或圆形，就能较充分发挥全部抗侧力结构的抗扭效果。, 3. 扭矩计算 设侧向力为,在正交两个方向分解为两个分力为 等效为通过刚度中心的两个力和扭矩,正交两个方向的力至刚度中心的距离 正交两个方向的各片墙至刚心的距离 均包含了由结构平动和结构转动引起的剪力, 4 剪力计算： 无扭矩作用 按各片剪力墙 等效抗弯刚度 分配,各榀剪力墙扭转角和位移的关系,预备知识 ： 材料力学计算公式,各榀剪力墙剪力,常数,常数,有剪力和扭矩共同作用下
4、各榀剪力墙剪力 扭矩将引起抗侧力结构承担的剪力的增大,补充 抗侧力结构斜向布置时的近似计算 抗侧力构件在平面内为斜向布置时 ，在水平荷载作用下构件将产生怎样的侧移 ？,1.主轴的概念 层间位移 和所受的 层间剪力 方向一致时 该方向称为 主轴 方向 结构的平面布置有对称轴时 ，此轴就是主轴方向,抗震计算基本要求 一般情况下，应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担 ； 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用 。,2 .斜向水平荷载作用下结构的层间侧移 设 平面内正交布置的结构受
5、斜向水平荷载作用 层间剪力 与 x 轴的夹角为 层间总位移,3 .斜向布置抗侧力结构在主轴方向的抗侧刚度 设 方向上第 榀抗侧力结构在 方向上的抗侧刚度为 ，设 、 为该抗侧力结构的主轴，该结构与坐标轴 的夹角为 刚度中心到第 榀抗 侧力结构的垂直距离,抗侧力结构在主轴方向的抗侧刚度 -刚度中心 到 榀抗侧力结构的垂直距离 -为抗侧力结构与坐标轴 的夹角,4. 每榀抗侧力结构所承担的剪力 当沿主轴方向有剪力和扭矩时 ， 其中 刚度中心 到 榀抗侧力结构的 垂直距离,5. 层间位移和转角 计算 位移和扭转角 ，从底层往上计算并累加,6. 讨论 ： 在扭转作用下 ，各榀抗侧力结构的层间变形及 侧移也不相同，侧移及层间变形最大处出现在 距离刚心较远的结构边缘抗侧力单元； 在同一个结构中 ，各榀抗侧力单元承担扭转产 生的剪力的数值不等 ，离刚心越远的抗恻力单 元对抵抗扭矩贡献越大 ； 扭转可能使某榀抗侧力结构承担剪力增大 ，也 可能使之减小 ； 结构中纵向和横向抗侧力单元共同抵抗扭矩；,中央银行大楼结构平面图（共15层）,美洲银行大楼结构平面图（共18层）,事故分析：1972年尼加拉瓜的马那瓜市发生地震时，中央银行大楼倒塌，而美洲银行大楼仅在3-17层的四个井筒之间的连梁出现裂缝，简单修复后可正常使用。为什么？,