平面L形高层建筑结构的刚度中心与质量中心偏离较大,在水平地震作用下平移振动与扭转振动扭耦合。

影响结构扭转效应的主要因素有:楼层偏心距、偏心层楼层位置、强度偏心距、结构基本周期、频率比等。反应扭转振动效应在文献中引入了θr/u:即结构顶部相对扭转响应。

θr/u=θr/u(e/r,Tt/Tl)

其中,e/r为相对偏心矩,Tt/Tl为扭转振动为主的第一周期与平动为主的第一周期之比。在一定范围内,e/r值越大则也越大,即扭转效应也越显著。这与结构平面布置中,要求结构布置均匀,对称,力求刚度中心与长期荷载作用中心尽可能接近,以便减少扭矩是一致的。

提高构件的抗扭刚度可以降低扭转效应,为有效提高扭转刚度,应尽可能合理地布置具有较高抗扭刚度的构件在结构的适当位置。其次,结构抗扭刚度不能太弱,关键是限制结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期Tl之比。当两者接近时,由于振动耦联的影响,结构的扭转效应明显增大。抗震设计中应采取措施减小Tt/Tl的比值,使结构具有必要的抗扭刚度。周期是表达结构动力特征的重要指标,在宏观上反映结构物刚度。一般结构设计经验,前两个周期是平动周期,第三周期是扭转首周期。

L形建筑结构的前两个周期均为平扭混合周期。对于这样的异常情况的处理,要求我们对建筑结构周期有深入的理解。T1,T2,T3,…的排列,表面上是按周期长短顺序排列,但深层含义是按结构振动方向的强弱排列,所以上面T1,T2,T3,…排列,表明X平动最弱,Y平动强之,扭转再强之。另外结构振动是由不同振型叠加而成的,不同振型的参与度是不同的。T1对应第一振型,其参与度是最大的,往后逐渐减少。《高规》4.3.5“复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比不应大于0.85”,目的就是控制建筑结构的扭转效应。

偏心率是影响结构扭转效应的重要因素之一。分析表明L形建筑结构偏心率比规则建筑结构大,因此,有关规范规定不规则建筑结构的偏心率不应大于15%,旨在控制扭转效应.