《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第 5.1.1 條第 3 款規定：質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。

《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第 4.3.2 條第 2 款規定：質量與剛度分布明顯不對稱的結構，應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響；其他情況，應計算單向水平地震作用下的扭轉影響。

通過對規范的理解，對于相鄰陣型周期接近的情況下，需要考慮陣型之間的耦連；對出現扭轉不規則的建筑物，應當考慮雙向水平地震的調整；判斷扭轉不規則，通常通過判斷位移比是否超出1.2為標準。

水平地震作用的扭轉效應是對建筑物產生破壞的一種常見形式，下面我們分析一下扭轉效應產生的原因，并結合規范和程序，對出現扭轉不規則的結構應當采取的措施進行梳理。

01 水平地震作用的扭轉效應產生的原因分析

水平地震作用的扭轉效應大致可以分為兩種情況，一個是由于地震波本身的扭轉分量引起的結構扭轉效應，另一個是建筑物由于施工或者方案上存在的質量與剛度的不均勻分布，即質心與剛心的較大偏離，從而在地震作用下出現扭轉效應。

02 水平地震作用計算時，陣型組合的方法分類及結合程序的應用

對于水平地震作用的計算目前都是采用計算機分析，按照陣型分解反應譜法來考慮，而陣型分解又分為SRSS法和CQC法，SRSS不考慮地震作用的扭轉分量，僅考慮兩個方向的水平分量，并且不考慮陣型之間的耦聯，而CQC考慮兩個方向的水平分量和相應的扭轉分量，同時考慮陣型之間的平扭耦聯。

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第5.2.2條條文說明：“隨機振動理論分析表明，當結構體系的振型密集、兩個振型的周期接近時，振型之間的耦聯明顯。在阻尼比均為5％的情況下，由本規范式(5．2．3-6)可以得出(如圖10所示)：當相鄰振型的周期比為0．85時，耦聯系數大約為0．27，采用平方和開方SRSS方法進行振型組合的誤差不大；而當周期比為0．90時，耦聯系數增大一倍，約為0．50，兩個振型之間的互相影響不可忽略。這時，計算地震作用效應不能采用SRSS組合方法，而應采用完全方根組合CQC方法。”

即可以通過程序計算結果輸出的各陣型周期，自行比較各相鄰陣型的周期比Tk/Tj，是否超出0.85，以此來判斷是否可以不考慮陣型的扭轉耦連效應，周期比越小，耦連系數越小，陣型之間的耦連影響越微弱。

在計算水平地震作用的時候，除了特別規則的結構之外，一般都是需要考慮地震的扭轉分量的，各陣型周期比較接近，或者相鄰陣型周期比超出0.85時候還需要考慮陣型之間的耦連。

SATWE計算模塊在計算地震作用的時候強制按照CQC進行計算。PMSAP計算模塊還保留了SRSS的陣型組合方式，如下圖所示：

程序的二維計算模塊（pk二維或者STS模塊），因為是平面計算模型，水平地震作用不需要考慮抗扭分量，程序默認按照SRSS計算方法考慮計算。

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第 5.2.3條規定：水平地震作用下，建筑結構的扭轉耦聯地震效應應符合下列要求：

1 規則結構不進行扭轉耦聯計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀各構件，其地震作用效應應乘以增大系數。一般情況下，短邊可按1．15采用，長邊可按1．05采用；當扭轉剛度較小時，周邊各構件宜按不小于1．3采用。角部構件宜同時乘以兩個方向各自的增大系數。

針對抗規5.2.3-1的程序實現，可以在二維模塊考慮，按照抗規的簡化增大系數法計算，并自行考慮任意方向的任意邊榀，詳細參數如下圖：

03 結構扭轉不規則的判斷

由于建筑本身的質心與剛心的偏離，這個因素在計算水平地震作用時候一般是難以避免的，所以通常情況下，在考慮地震作用計算的時候，都需要考慮偶然偏心的影響，在考慮偶然偏心影響的前提下，再去對建筑的規則性進行指標判斷，對于扭轉不規則的建筑，還需要考慮雙向地震的調整。

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第 5.1.1 條第 3 款規定：質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。

《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第 4.3.2 條第 2 款規定：質量與剛度分布明顯不對稱的結構，應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響；其他情況，應計算單向水平地震作用下的扭轉影響。

所以是否需要考慮雙向地震調整，前提是基于建筑物質量和剛度是否不對稱，而實際情況是質量和剛度是否不對稱很難界定，所以通常情況下以“扭轉不規則”作為判斷條件。

《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第 3.4.3-1條第 1款規定：“在具有偶然偏心的規定水平力作用下，樓層兩端抗側力構件彈性水平位移（或層間位移）的最大值與平均值的比值大于1.2”。

04 雙向地震效應的設置與校核

結構位移比如果超出1.2，即可認定為扭轉不規則結構，需要考慮雙向水平地震作用，參數設定如下圖所示：CAD軟件素材教程下載www.sx1c.com四五設計網www.45te.com設計學徒自學網www.sx1c.com

組合時候程序將單向地震工況EX和EY按照考慮雙向地震調整后，作為新的工況EXY和EYX輸出，并重新進行組合，如下圖：

雙向地震的計算與抗規公式相同，按下式進行調整：

對柱軸力進行校核：

對柱彎矩進行校核，此時需要注意的是，彎矩是繞軸的概念，所以在考慮地震的方向分量時候，EX是繞Y軸的，核對的時候需要帶入My的數值。

以柱底彎矩Mx為例說明：

05 位移比如何通過模型進行調整

所以，當出現位移比超出1.2倍判斷為扭轉不規則的結構，是直接考慮雙向地震，還是通過調整方案讓位移比控制在1.2之內呢，我們以一個框架結構為例，進行比較。

首先要知道如何查找相應的最大位移點。樓層位移指標如下圖所示：

我們需要設置一下文本輸出項，讓最大位移對應的節點號顯示出來：

然后點擊一下刷新，程序文本顯示會調整輸出項，如下圖：

在通過satwe計算結果中的編號簡圖，輸入節點號，進行定位查找：

對結構平面角部進行梁柱截面的加強處理，對樓層抗扭有所幫助，我們嘗試對角部四個角柱及其相連接的梁，進行了截面加大，柱從500*500加大到600*600，相連接的梁由300*300加大到400*400，再看相應的樓層位移指標，如下圖所示：

最大層間位移比由1.2變小到1.19。以此思路可以進一步對結構進行方案上的調整。

如果不調整方案，而是考慮雙向地震調整的話，會造成材料的浪費，認為增加了不必要的造價提高，我們分別對調整梁柱截面和進行雙向地震調整兩個方案進行工程量統計，看看差異：

調整方案后的工程量統計結果如下圖所示：

直接考慮雙向地震之后，工程量統計結果如下圖：

通過比較，可以發現調整方案控制位移比在1.2之內，跟直接考慮雙向地震的結果，工程量差異并不大。不過因為方案的調整手段有很多種，還需要我們在設計過程中，加以比對，避免出現建模誤差，如梁柱未有效連接，出現柱頂節點沒有梁約束的情況，進而導致樓層位移比超出1.2，考慮雙向地震加大了構件配筋，造成的工程材料的浪費。

06 總結

1.在建筑方案階段，盡量使結構體型，構件布置均勻，如出現位移比超出1.2的情況，要注意查看具體最大位移出現的位置，避免建模誤差問題。

2.地震作用的隨機性和不確定性比較大，需要關注周期比，選用適當的陣型組合方法，二維平面計算模型除外。

3.結構由于施工，材料等因素造成的質心與剛心相差較大，在地震作用下會有扭轉效應，需要在考慮偶然偏心的前提下，進行結構的整體規則性的判斷。

4.雙向地震的調整，不是對單向水平地震的簡單公式套用，而是針對某一主方向地震作用在另外一個方向的分量效應的調整。