关键词：高层建筑；结构设计；扭转效应；控制措施
1.扭转效应的概念
扭转效应主要是基于建筑结构的主体，在建筑结构主体中，每个构件都需要经过计算确定作用于自身的扭矩，进而得出该构件配筋，例如雨篷梁，边梁等构件。结构主体楼层的层间最大位移与其主体两侧的层间位移的平均数值即结构主体的扭转效应。当前建筑业对于建筑的抗震能力进行统一规定，其数值大于等于1.2倍的，被定义为楼层的平面不规则，如地震来临，此类建筑的结构主体将发生明显扭转，为防灾难发生，该建筑应经过科学结构布置从而对楼层的最大层间位移与两侧层间位移的平均值的比值进行控制，其比值应小于1.5，同时考虑加入配筋从而抵抗扭矩的增大。
随着社会的进步，人口的增加，高层建筑将成为日后主要建筑工程，在高层建筑结构中，相关设计人员要更加重视扭转效应的控制。
2.高层建筑结构设计中出现扭转效应的原因及表现
2.1高层建筑结构受力性能
建筑物的初期的方案设计，考虑更多的是建筑物的组成特点，并不是详细地确定它的具体结构。
垂直和水平的建筑空间形态对于建筑物底面稳定性非常重要，因为建筑是由一些大型和重型部件构建的。所以它的结构必须传到它自身的重量一直到地面，结构的作用力也通常是下一直作用到地面的。因此进行建筑设计时，必须要做的一件事就是弄明白所选择的体系中向下作用力与地基上承载力二者之间的关系。因此，在建筑方案设计阶段，必须统筹规划布局中的主要承重柱和墙的数量。
2.2高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑三心是指建筑结构的刚度中心、几何形心以及结构重心。为规避建筑物因水平荷载作用发生扭转破坏的情况，结构设计时要选择合理的结构形式和平面布局，使建筑物最大程度的实现三心合一。水平方向作用力发挥作用。高层建筑扭转作用的大小与质量分布息息相关。使得结构的扭转振动减弱，要求尽可能实现：建筑平面采用方形等相对简单的平面式样。
2.3高层建筑结构设计中抗震的问题
加强部位控制轴压比用于一、二级抗震等级的剪力墙底部，布置约束边缘构件，在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为v值一半的区间，规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋和竖向分布筋，而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时，应同时设置箍筋。
3.高层建筑结构设计中扭转效应的控制方法
3.1抗侧力构件结构布置必须均匀、对称
在高层建筑设计中，布置抗侧力构件时须遵循均匀、分散、对称的原则，尽可能使结构的质量中心与刚度中心接近。在实际工程中质量中心与刚度中心偏离太大，结构的抗侧力构件布置不均匀会造成地震作用下扭转效应明显，位移比与周期比超限。
平面刚度是否均匀是地震力是否造成扭转破坏的重要原因，而平面刚度是否均匀的主要因素是剪力墙的布置，剪力墙不要集中布置在结构的一端，刚度很大的剪力墙偏置的结构在地震作用下扭转效应很大。对称布置的剪力墙、井筒有利于减少扭转。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆周边布置剪力墙，或周边布置刚度很大的抗侧力构件，都是增加结构抗扭刚度的重要措施，有利于抵抗扭转。结构平面上质量的分布也要尽可能均匀，质量偏心会引起扭转。质量集中在周边也会加大扭转。刚心与质心尽可能靠近，可以有效减少地震作用下的扭转。
3.2增加结构的抗扭刚度
从力学概念可知构件离质心越远，其抗扭刚度就越大，将建筑物四角的剪力墙或连梁加强都是行之有效的措施。对于具体的工程为了加大结构的抗扭刚度，首先加强最大位移处的抗侧力刚度，然后可以采用下列办法：
框架结构可以采取局部加强四周框架梁的刚度，在建筑物的四角部位布置L形剪力墙用以提高整体结构的抗扭刚度。
剪力墙结构可以加厚四周（外墙）剪力墙的厚度；剪力墙结构也可加大周边剪力墙连梁的高度，一般连梁的高度取楼板距下层门窗顶的高度，为了加强剪力墙的抗扭刚度，可将楼面以上至窗下面的高度部分也做成连梁，即除窗洞外，其余部分均为连梁。
3.3防止高层建筑的平面过于狭长
有些房地产公司为了多出户型，建筑专业为了满足甲方的要求布置出来的高层住宅平面过于狭长。而平面狭长结构的抗扭刚度是比较弱的，这些过于狭长的平面布置即使总体平面对称，也会出现局部扭转。对于这种结构平面首先应考虑设置抗震缝把过于狭长的结构平面脱开，如有困难可以采用下列办法解决。
①当结构体系采用框架结构，可将边框架的角柱截面增大，加大框架梁的截面。用以增加梁的线刚度增加结构的抗扭刚度。
②当结构体系采用框架－剪力墙结构，剪力墙一般布置在楼梯间或电梯间，结构的平面刚度布置往往过于集中不对称，结构的扭转效应很大。对于这种情况，应削弱刚度过于集中的楼梯间电梯间刚度，加强外侧四周的刚度。具体的做法是在楼梯间电梯间处开必要的结构洞，在外侧尤其是角部设置剪力墙，在其狭长的端部设置刚度较大的剪力墙或井筒。
③当结构体系采用剪力墙结构，就需合理的在平面上布置剪力墙在其狭长的端部设置刚度较大的剪力墙或井筒增强其抗扭刚度，以减少突出部分端部的侧向位移，减少局部扭转。
3.4裙房部分防止上下层刚度偏心
在高层建筑没计中，通常存在以下情况：当主楼满足有关控制结构扭转效应的要求时，裙房部分却不能满足。这主要是由于结构上下刚度偏心较大。裙房相对于主楼偏心布置。裙房平面不规则或过于狭长，裙房的刚度相对于主楼来说太弱，刚度中心与质量中心相差太远，最远处节点位移偏大等原因引起的。
解决以上问题的方法有两种：一是增加裙房部分的刚度．在位移最大节点处相应的最大位移方向布置剪力墙，以减小裙房的最大位移，使裙房的质量中心与刚度中心尽可能重合。二是当楼、裙房都有地下室时。将主楼与裙房在地下室顶板以上用伸缩缝分开：当主楼有地下室，裙房无地下室时，如建筑专业允许，可以用沉降缝将主楼与裙房分开，使主楼与裙房分别形成独立的结构体系，经过这样处理，能解决裙房部分由于上下层刚度偏心引起的较大扭转效应。
结束语：
综上所述，高层建筑结构设计在初步设计时就应在概念上减少地震作用下的扭转效应。在实际工程中可以采取上述的具体控制方法，通过以上几种方法，控制结构的位移比、周期比，可以使结构的抗扭刚度得到明显增强，使结构的刚度中心与质量中心尽可能重合，减少结构在地震作用下的扭转效。
参考文献
[1]侯传彦.高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用[M]建筑工业出版社.2012.
[2]赖海彪. 高层建筑结构设计中扭转效应的控制措施[J]. 科技资讯.2011.
[3]王雯鑫，赵子龙.高层建筑结构设计中扭转效应的控制方法[J].城市建设理论研究.2013.
论文作者:周贤健
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/2
标签：刚度论文; 结构论文; 效应论文; 剪力墙论文; 位移论文; 高层建筑论文; 平面论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;