关键词：结构设计；扭转效应；控制方法
一、高层建筑结构设计中扭转控制存在的问题
位移比计算时应注意，需要对楼面变形采用刚性楼板假定；最大值Umax和平均值U的计算，取楼层平面内两端边的竖向构件变形进行计算，不考虑楼板悬挑部分；偶然偏心和双向地震作用可不同时考虑，但应取两者的不利情况。位移比设计计算中，有时会遇到楼层位移比大于1.2，甚至大于《高规》限值1.4或1.5的情况。下图给出了位移比沿高度分布和超限的三种示意。a类结构仅在建筑物底部几层位移比超限，因结构底部平动位移很小，或者在带剪力墙的结构中（剪力墙、框剪、框筒等），在靠近嵌固端的位置，平动位移较扭转位移更快地趋于零，导致出现位移比超限。此时，如小震作用下计算的最大层间位移Umax，不超过规范规定的层间位移限值的1/3，构件承载力满足中震不屈服的要求，则建议可以适当放松位移比的限值，但不应超过1.8；图中b类结构，大部分或者绝大部分楼层的位移比超过限值；c类结构，建筑物上部和底部的几个楼层的位移比超过限值。这两类结构的抗扭性能较差，特别是建筑物上部楼层的位移比超限，说明该结构不仅整体刚度偏心较大、抗扭刚度较弱，而且在建筑物上部楼层存在刚度偏心和抗扭刚度的突变，结构扭转反应剧烈。对这两类结构，楼层位移比应控制在限值之内（底部几层除外），而且宜尽量减小上部楼层的位移比。
二、解决高层建筑扭转效应问题应坚持的根本前提
1、应充分考虑高层建筑结构在地震作用下导致的偶然偏心问题，并结合高层建筑的高度等级，确定楼层中竖向构件的层间或最大水平的位移，当高层建筑的高度为A级时，楼层的竖向构件的最大的水平位移和层间位移，通常应小于等于楼层平均值的120%和150%；当高层建筑的高度为B级时，高层建筑楼层的竖向构件的最大水平位移和层间位移应小于等于楼层平均值的120%和140%。
2、当高层建筑结构的第一自振周期取决于结构设计的方式，如常见的高层建筑结构一般以扭转和平动两种方式进行结构的设计。但高层建筑的高度等级不同时，两种结构设计方式的第一自振周期比也不相同，当高层建筑的高度为A级时，通常二者的比应0.9，当高层建筑的高度为B级时两者之比应小于0.85。从力学的方面考虑可知，若想构件的抗扭性能越强，则需使抗扭构件远离质心。因此为了增大抗扭性能在布置抗扭构件时，应当尽量外侧扩大抗扭构件的截面；并在设计工程中，将抗扭结构质心刚心的偏心率尽量减小，从而减弱扭转效应。
三、高层建筑结构设计中扭转效应的控制方法
1、在建筑物外围尽可能布置抗侧力结构
某高层建筑，结构体系为框架剪力墙，抗震设防烈度为6度，IV类场地土，丙类建筑，地上26层，地下1层，总高度96m，框架剪力墙抗震等级均为三级，采用ASTWE程序进行设计计算从力学基本概念可知，构件离质心越远，其抗扭刚度就越大，因此，建筑的外围需要多设置抗侧力的结构，以便在不添加抗侧力构件的前提下，大大的增加结构的刚度。
如果将两端轴附近的剪力墙全部改为框架结构，则两端剪力墙改为框架后，抗扭刚度大大减弱，位移比增大。整个结构扭转、平动周期均增大。由于两边剪力墙同时删去，结构仍基本均匀、对称，故周期比基本不变。
除了在外围增加这种抗侧力结构，还可以采用削弱核芯筒风度的办法来调整结构的周期比。把结构洞打在剪力墙核心的部位，保证结构的平均和分散的目标，要最好在原有的剪力墙的中间开洞，不能接近两端，这样保证短肢剪力墙不出现，也不能有异形柱出现。
2、抗侧力结构布置必须均匀、对称
在高层建筑设计中，布置抗侧力构件时，必须遵循均匀、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。当位移比不能满足《高规》要求时，往往是结构的抗侧力构件布置不均匀引起的。例如靠近一边布置剪力墙或剪力墙布置不均匀等。一栋房屋的动力功能主要是由建筑的布置和结构设置来决定的，只要结构设计的符合抗震的规则，布局设置的合理，就可以保证建筑的耐性，相反，建筑的布局繁复，整体结构存在不安全的地方，即便是构造的时候补救，也可能不能做到减低震害的目标。
3、加大现有抗侧力构造的刚度
结构抗扭的刚度的加大，可以在最大的位移的地方安置抗侧力的结构，更可以使用增加原有的测力结构的实际刚度来实现，主要的方式有：将建筑物外角原单向剪力墙布置成L形剪力墙，且尽可能延长，外立面转角尽可能避免开窗，更不要开转角窗加厚离质心较远处剪力墙的厚度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。为了增加剪力墙抗扭刚度，可以将楼面以上至窗下边的高度部分也变成连梁，即除窗洞外，其余部分均为连梁。
4、裙房部分防止上下层刚度偏心
在高层建筑设计中，通常存在以下情况：当主楼满足《高规》第3.4.5条的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。
5、高层建筑防止结构平面过于狭长
在现阶段，十多层左右的小高层住宅较多，建筑专业为了满足使用要求，往往套用多层砖混结构住宅的户型，大多数小高层住宅的平面布置过于狭长，其长宽比接近或超过《高规》第3.4.3条的要求，有的长度超过了《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）规定的钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距要求。一般来说，平面狭长结构的抗扭刚度是比较弱的，很难满足《高规》的要求，可以通过以下两个方法解决：
（1）小高层结构使用框架这样的结构，第一要最大限度的把太过狭长的构造脱开，如果建筑的专业不允许，是可以在大端的部分加大抗侧力刚度的方式来控制扭转效应。如条件允许，中间增加框架柱，即增加框架的跨数。这些方法可以增加梁的线刚度，也可显著增加结构的抗扭刚度。
（2）小高层使用框架剪力墙的结构体系，因为房屋的高度不是很高，剪力墙通常是在楼梯和电梯之间，这些抗侧力的构造通常是集中或者分布的不均匀，扭转效应大，这种状况，一定要把中间那部分剪力墙的结构削弱，把外侧加上剪力墙，此时的抗侧力刚度又过大，这样不但浪费成本也不是必要的选择。因此能采用框架体系时，尽量不采用框架剪力墙体系，因为在地震烈度不大的地区采用框架结构反而能满足《高规》控制抗扭效应的要求。
结束语：
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具体控制方法。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]胡伟；高层建筑结构设计中扭转效应的控制措施；黑龙江科技信息；2007
[2]侯传彦；王福臣；高层建筑结构设计中扭转效应的控制措施；黑龙江科技信息；2009