地震动扭转分量对非对称结构的影响

潘 康 罗奇峰

1）同济大学结构工程与防灾救灾研究所，上海 200092

2）同济大学上海防灾救灾研究所，上海 200092

由于地震动转动分量的存在，即使是完全对称的结构也可能产生明显的扭转破坏，而非对称结构产生扭转破坏的原因比对称结构要复杂得多。从地震中典型非对称结构的扭转破坏现象，可以从构造上分析它们可能的致灾原因：①楼梯时等抗侧力强的结构构件偏置于结构平面的一侧，使结构产生明显偏心。②平面不规则，如L形等。③存在明显的薄弱层，如底部框架大空时，上部住宅结构。④竖向不规则，如突出屋面的烟囱以及一些石雕结构等。

非对称结构由于偏心，即使在地震动平动分量作用下也会产生扭转，所以，扭转分量对非对称结构的影响有多大，人们并不确切知道。本文用Abaqus通用有限元软件，建立一个6层框架剪力墙结构，设置偏置剪力墙使结构产生偏心。分别计算结构在单向水平地震作用、双向水平地震作用以及双向水平加扭转地震作用下，结构的弹性平平响应。图1给出了3种工况下结构角柱的最大平平响应随楼层的变化关系。

图1 角柱各层的平平图

由图1可以看出，随着楼层数的增加，结构角柱的平平基本上呈拟性增加。在1～4层，单向水平地震作用对角柱影响相对其他两种工况要大，在顶层则是双向水平地震作用对角柱影响相对其他两种工况较大；双向水平地震作用下角柱顶层最大平平比单向水平地震作用下增加2.7%；双向加扭转作用下角柱顶层的最大平平比双向水平地震作用下减小1.8%；双向加水平地震作用下角柱顶层的最大平平比单向水平地震作用时增加0.9%。就本模型而言，地震动扭转分量作用可以减小非对称结构顶层的平平效应，此偏心结构的地震扭转效应主要由地震动平动分量控制。