歷次地震的震害經(jīng)驗表明，建筑結(jié)構(gòu)的平面規(guī)則性對結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要影響。因此，對不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震性能我們應該提出更高的要求。

　　隨著社會的發(fā)展與進步，人們對建筑功能和建筑美學的要求不斷提高，我國出現(xiàn)了越來越多型體復雜、結(jié)構(gòu)不對稱的建筑，而且不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸成為建筑發(fā)展的新趨勢。近年來，我國歷經(jīng)了多次地震的重創(chuàng)，歷次地震的震害經(jīng)驗表明，建筑結(jié)構(gòu)的平面規(guī)則性對結(jié)構(gòu)的抗震性能有重要影響。平面較規(guī)則的結(jié)構(gòu)在地震作用下扭轉(zhuǎn)反應較小，損傷較輕；而不規(guī)則、不連續(xù)的結(jié)構(gòu)平面布置所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應導致的結(jié)構(gòu)破壞是相當嚴重的。因此，對不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設計的抗震性能我們應該提出更高的要求。

　　1 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)反應的原因及判定

　　1.1 結(jié)構(gòu)本身不規(guī)則 結(jié)構(gòu)本身的不規(guī)則包括三個方面：第一是樓層質(zhì)心的偏移，這是由于質(zhì)量分布的隨機性造成的，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)自重和荷載的實際分布變化，質(zhì)量中心與結(jié)構(gòu)的幾何中心不重合，存在一定程度的偏離；第二，由于施工工藝和條件的限制、構(gòu)件尺寸控制的誤差、結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)的變異性、構(gòu)件受荷歷程的不同、構(gòu)件實際的邊界條件與設想的差別等因素，使剛度存在不確定性，造成的剛度中心偏移；第三是結(jié)構(gòu)剛度退化的不均勻，當結(jié)構(gòu)進入彈塑性階段時，本來是規(guī)則對稱的結(jié)構(gòu)，也會出現(xiàn)隨變形形態(tài)而變化的扭轉(zhuǎn)效應。例如，結(jié)構(gòu)某一角柱進入彈塑性狀態(tài)，它的剛度較彈性階段時小，而其他的角柱可能仍處于彈性階段，這時，剛度分布在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)發(fā)生了變化，導致剛度不對稱，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)反應。[1]

　　1.2 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的判定 建筑結(jié)構(gòu)的平面不規(guī)則性大致可以分為三種：一是平面形狀不規(guī)則，也稱為凹凸不規(guī)則；二是樓板局部不連續(xù)，連接較弱；三是抗側(cè)力體系布置引起的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。國內(nèi)外的建筑規(guī)范都是從不規(guī)則結(jié)構(gòu)的震害實際調(diào)查著手，考慮地震作用的不確定性和地震效應計算的不完整性，對結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性給出了判別的準則。在這三種不規(guī)則性中，平面形狀不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)的判別比較直觀。而扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，是結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則最重要的控制指標，需要進行分析計算來判別。

　　1.3 判定指標——位移比值 由不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應特征入手，通過分析質(zhì)量和剛度平面分布，確定結(jié)構(gòu)反應，計算扭轉(zhuǎn)變形與側(cè)向變形的相對大小，通過扭轉(zhuǎn)位移比值來判別結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性。如果結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形太大，會造成邊緣構(gòu)件變形過大，進而過早的進入破壞狀態(tài)，造成局部倒塌繼而可能引起整體結(jié)構(gòu)倒塌，這樣的破壞機制難以實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的延性，對結(jié)構(gòu)抗震十分不利。因此，控制扭轉(zhuǎn)位移比值是需要我們高度重視的工作之一。

　　2 我國不規(guī)則結(jié)構(gòu)的抗震設計方法

　　針對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行抗震設計主要有地震反應分析方法和構(gòu)造措施兩個方面。我國現(xiàn)行規(guī)范采用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解反應譜法時，考慮了結(jié)構(gòu)的實際偏心，但沒有考慮結(jié)構(gòu)的偶然偏心；只有在計算地震扭轉(zhuǎn)作用時考慮結(jié)構(gòu)的偶然偏心。我國通常采用的抗震設計方法有：①等效靜力法；②振型分解反應譜法。

　　在采用振型分解反應譜方法計算地震作用效應時，對于單向水平地震效應組合方法，我國新建筑規(guī)范中增加了考慮兩個主軸方向同時施加地震作用，以及雙向水平地震作用效應的組合，即取一個方向100％的值與另一個方向85％的值的“平方和平方根組合”。由此可見，我國對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能提出了越來越高的要求。[2]

　　3 不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應分析與評估

　　3.1 振型分解反應譜法分析 振型分解反應譜法是利用單自由度體系反應譜和振型分解原理，解決多自由度體系地震反應的計算方法，它考慮了結(jié)構(gòu)動力特性與地震動力特性之間的關系，通過反應譜來計算由結(jié)構(gòu)動力特性所產(chǎn)生的動力反應。反應譜曲線是以周期為橫軸，反應為縱軸的反應周期關系曲線。

　　3.2 振型分解反應譜法優(yōu)點 振型分解反應譜法考慮了地震強度和結(jié)構(gòu)物的動力特性，以及建筑場地和震中距的影響。早在五十年代反應譜法就廣泛地為各國建筑規(guī)范所采用，而且至今仍然是我國和世界上許多國家結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)范中地震作用計算的理論基礎。此外，由于反應譜是根據(jù)國內(nèi)外大量地震記錄計算出的單質(zhì)點系最大地震反應而繪制出的，從統(tǒng)計理論角度能較確切地給出結(jié)構(gòu)在其使用期內(nèi)遭遇地震的最大反應，相對在定量上較為可靠，這正是反應譜法的突出優(yōu)點。[3]

　　3.3 振型分解反應譜法評估 雖然反應譜法有著理論成熟、計算簡單的優(yōu)點。然而，由于其實質(zhì)上的局限性，反應譜法有如下不足之處：①反應譜雖然考慮了結(jié)構(gòu)動力特性所產(chǎn)生的共振效應，但在設計中仍然把地震慣性力按照靜力來對待，所以反應譜理論只是一種準動力理論；②地震動的三要素是振幅、頻譜和持續(xù)時間，在制作反應譜過程中只考慮了地震動的前兩個要素——振幅和頻譜，未能反映地震動持續(xù)時間對結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響；③反應譜是根據(jù)彈性結(jié)構(gòu)地震反應繪制的，只能籠統(tǒng)地給出結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)的結(jié)構(gòu)整體最大地震反應，不能給出結(jié)構(gòu)地震反應的全過程，更不能給出地震過程中各構(gòu)件進入彈塑性變形階段的內(nèi)力和變形狀態(tài)，因而也就無法找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。[4]因此，如何彌補振型分解反應譜法的不足，是我們在未來工作中需要研究、探討和解決的關鍵問題。

　　4 結(jié)語

　　由于地震作用的不確定性，以往大量的計算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)對不同地震波的反應差別很大，致使計算結(jié)果，即彈塑性位移和內(nèi)力值相差數(shù)倍甚至十幾倍之多。為充分估計結(jié)構(gòu)在未來地震作用下的最大反應，以確保結(jié)構(gòu)的安全，采用振型分解反應譜法對高層建筑進行抗震設計時，有必要選取四條典型的具有不同特性的實際強震記錄或人工地震波作為設計用地震波，分別對結(jié)構(gòu)進行彈塑性反應計算，然后取其平均值或最大值作為構(gòu)件截面設計的依據(jù)。

　　參考文獻：

　　[1]高振世．建筑結(jié)構(gòu)抗震設計[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：23-24。

　　[2]李國強．地震工程學導論[M]．北京：地震出版社，2008：34-35。

　　[3]戴君武.偏心結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動研究中幾個基本參量的討論[J]．地震工程與工程振動，2008，22（6）：38-43。

　　[4]李宏男．結(jié)構(gòu)多維抗震理論[M]．北京：科學出版社，2008：21-28。