地震動扭轉分量對非對稱結構的影響

潘 康 羅奇峰

1）同濟大學結構工程與防災救災研究所，上海 200092

2）同濟大學上海防災救災研究所，上海 200092

由于地震動轉動分量的存在，即使是完全對稱的結構也可能產生明顯的扭轉破壞，而非對稱結構產生扭轉破壞的原因比對稱結構要復雜得多。從地震中典型非對稱結構的扭轉破壞現象，可以從構造上分析它們可能的致災原因：①樓梯時等抗側力強的結構構件偏置于結構平面的一側，使結構產生明顯偏心。②平面不規則，如L形等。③存在明顯的薄弱層，如底部框架大空時，上部住宅結構。④豎向不規則，如突出屋面的煙囪以及一些石雕結構等。

非對稱結構由于偏心，即使在地震動平動分量作用下也會產生扭轉，所以，扭轉分量對非對稱結構的影響有多大，人們并不確切知道。本文用Abaqus通用有限元軟件，建立一個6層框架剪力墻結構，設置偏置剪力墻使結構產生偏心。分別計算結構在單向水平地震作用、雙向水平地震作用以及雙向水平加扭轉地震作用下，結構的彈性平平響應。圖1給出了3種工況下結構角柱的最大平平響應隨樓層的變化關系。

圖1 角柱各層的平平圖

由圖1可以看出，隨著樓層數的增加，結構角柱的平平基本上呈擬性增加。在1～4層，單向水平地震作用對角柱影響相對其他兩種工況要大，在頂層則是雙向水平地震作用對角柱影響相對其他兩種工況較大；雙向水平地震作用下角柱頂層最大平平比單向水平地震作用下增加2.7%；雙向加扭轉作用下角柱頂層的最大平平比雙向水平地震作用下減小1.8%；雙向加水平地震作用下角柱頂層的最大平平比單向水平地震作用時增加0.9%。就本模型而言，地震動扭轉分量作用可以減小非對稱結構頂層的平平效應，此偏心結構的地震扭轉效應主要由地震動平動分量控制。