在现代社会中，大型钢结构建筑已经广泛应用于各个领域，这些结构作为重要的公共设施，负有重要的社会职能，一旦发生倒塌破坏，后果将不堪设想，因此它们的抗震安全性受到了格外的重视。 合理地确定工程设防措施，必须以正确的抗震设计理论为前提。实际工程中有相当一部分大型结构属于对称结构(如很规则的房屋建筑、大部分塔架结构等)，而按照我国现行抗震规范对这类结构进行抗扭设计时，存在很多有争议的问题，如对称结构在水平地震作用下是否会发生扭转振动?引起对称结构扭转振动的因素有哪些?这些问题都是工程抗震设计中亟待解决的问题。 我国现行抗震规范采用传统的同步激励抗震计算方法，因此得出水平地震作用下对称结构的扭转效应必然为零的结论，这显然有悖于实际地震时对称结构发生扭转破坏的事实。实际上对于大型钢结构建筑，无论规则与否，由于其尺寸大、结构复杂，考虑空间传递地震波的作用，即使对称结构也会产生扭转效应。这是工程中经常遇到而现行规范尚未合理解决的问题。 论文紧紧围绕上述存在争议的问题，研究考虑地震动空间变化作用时，结构抗震计算方法与规范同步激振抗震计算方法的区别，试图找出在建筑结构抗震计算中这两种方法计算结果存在原则性差异的关键点。 论文首先结合我国现行抗震规范给出了与规范设计反应谱相对应的 Clough-Penzien 地震动随机模型功率谱的谱参数，然后根据这些参数研究了不同场地、不同设计地震分组情况下，单层对称结构在空间变化地震动作用下的扭转效应，论文还采用反应谱方法分析了空间变化地震动对多层对称结构作用的特点，最后结合我国规范探讨了水平地震作用下对称结构的抗扭设计。 论文主要研究结论如下： 考虑地震动空间变化作用时，结构反应和一致激励下明显不同。一致激励作用下对称结构只有平动效应，而不产生扭转效应；但是考虑了地震动空间变化作用(行波效应、相干损失效应和局部场地效应等)时，即使严格意义上的对称结构也会产生明显的扭转效应，同时结构整体的平动反应有所减小。扭转效应大小可采用一致激励下使结构产生同样扭矩的等效偏心率来衡量，且等效偏心率随构体系的自振周期(基本平动周期)、结构的平扭周期比、场地条件(近震、远震、软土和硬土等)等因素变化而改变。 论文指出，地震动空间变化作用引起的结构扭转效应与通常所说的偶然偏心引起的结构扭转是不同的概念。对于单层对称结构，地震动空间变化作用引起的结构扭转效应要占主导作用。论文研究表明：对于单层对称结构，只有在部分情况下，且结构扭转刚度较大时，采用有关规范规定的偶然偏心率进行抗扭设计才是适用的，但在多数情况下，采用上述规定可能低估由地震动空间变化作用引起的结构扭转效应。论文结合对规范有关条文的理解提出了广义偶然偏心率的概念，将通常所说的偶然偏心引起的结构扭转和地震动空间变化作用引起的结构扭转效应等都包括于其中。这样可以全面地考虑地震时引起对称结构扭转的各种因素，便于设计时合理评估结构扭转效应的大小。论文建议，当按照考虑偶然偏心的方法来估计单层或层数较低的对称结构的扭转效应和进行抗扭设计时，应当同时考虑结构体系的自振周期(基本平动周期)、结构的平扭周期比、场地条件(近震、远震、软土和硬土等)结构尺寸、荷载分布等因素，并根据上述因素确定结构抗扭设计时所需的等效偏心率。如果对上述因素不加区分，仅仅采用同一个值进行抗扭设计可能是不够严谨的，且有可能低估结构在实际地震中产生的扭转效应，因而对结构的抗震安全性带来隐患。论文还以一组简单塔架结构为例研究了空间变化地震动对多层对称结构作用的特点。研究表明，地震动空间变化作用仅对结构底层附近构件内力影响较大，而对结构上部构件内力影响不大，且结构层数越低，结构底层构件受到的影响越大，这种影响方式类似圣维南局部性原理。论文据此推断，文中关于单层对称结构的有关结论和建议可以作为多高层对称结构底层构件抗扭设计时的参考上限。论文探讨了地震时引起对称结构扭转振动的各种因素，结合我国抗震规范分析了考虑偶然偏心时的计算方法。分析认为，地震时引起对称结构扭转振动的原因是多方面的，其中空间变化地震动作用和结构本身的偶然偏心都可能是引起结构扭转的重要因素。对于单层和楼层较少的对称结构，空间变化地震动作用引起的结构扭转效应要明显强于通常所说的偶然偏心引起的结构扭转；对于多高层对称结构，地震动空间变化作用对结构上部影响较弱，偶然偏心对结构扭转效应的影响起主导作用。因此，对多高层结构上部结构构件进行抗扭设计时仍然要考虑偶然偏心的影响，人为地赋予结构一个最低限度的抗扭能力，以策安全；而结构底层附近构件抗扭设计应取规范偶然偏心引起的扭转效应和地震动空间变化引起的扭转效应二者之间的较大值。 论文还建议，抗震设计计算时应根据结构的不同特点(结构类型、高度、平面布置、荷载分布、场地条件等)确定不同因素引起的扭转在结构总扭转效应中所占的比重，选用合适的设计等效偶然偏心率，从而确保结构整体的抗震安全性。 论文最后指出，由于结构本身特性和实际地震中引起对称结构扭转的因素都是多样的和随机的，把各种因素都考虑进去并找到它们对结构整体的综合影响是一项非常复杂的工作。从严格的意义上说，应当采用可靠度理论来把握。这是一项需要继续做的工作。