位移角需要考虑双向地震吗

关于“楼层位移比”和“层间位移角”问题结构 2009-08-02 23:30:53 阅读1481 评论0 字号：大中小订阅常有人问起“楼层位移比”和“层间位移角”的相关问题，此处一并答复：1、“楼层位移比”1）定义——“楼层位移比”指：楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值；2）目的——限制结构的扭转；3）计算要求——考虑偶然偏心（注意：不考虑双向地震）。

2、“层间位移角”1）定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比；2）目的——控制结构的侧向刚度；3）计算要求——不考虑偶然偏心，不考虑双向地震。

3、综合说明：1）现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制，即通过对“扭转位移比”的控制，达到限制结构扭转的目的；通过对“层间位移角”的控制，达到限制结构最小侧向刚度的目的。

2）对“层间位移角”的限制是宏观的。

“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联，无需考虑偶然偏心及双向地震。

3）双向地震作用计算，本质是对抗侧力构件承载力的一种放大，属于承载能力计算范畴，不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。

4）常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”，这是没有依据的。

但对特别重要或特别复杂的结构，作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。

4、相关索引1）江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定：先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭转位移比，当扭转位移比大于等于1.2时，分别按偶然偏心和双向地震计算，再取最不利的扭转位移比进行扭转不规则判别。

（博主提示：请注意，这是很严格的要求）。

2）复杂高层建筑结构设计（徐培福主编）第195页，图7.1.7，先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比，根据计算结果分两种情况分别计算，一是，当扭转位移比小于1.2时，按偶然偏心计算；二是，当扭转位移比大于等于1.2时，按双向地震计算。

浅谈关于偶然偏心和双向地震选取的几种说法《高规》规定只有质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，才考虑双向地震作用。

那么，如何确定刚度明显不对称、不均匀？说法一：在非偶然偏心作用下，结构位移比＞1.2，或在偶然偏心作用下，**高度建筑结构位移比＞1.4，B级高度建筑结构位移比＞1.3，需要考虑双向地震作用。

来源：2005年7月18～20日在京举办了首次“PKPM结构设计软件在应用中的问题解析”讲座。

说法二：验算结构位移比时,总是要考虑偶然偏心；结构构件设计时，分下列两种情况处理:1) 如果位移比超过1.2，则考虑双向地震，不考虑偶然偏心；2)如果位移比小于1.2，则不考虑双向地震，考虑偶然偏心。

来源：《PKPM 新规范计算软件TAT、SATWE、PMSAP应用指南》-黄吉锋。

说法三：一般而言，可根据楼层最大位移与平均位移之比值判断，若该值超过扭转位移比下限1.2较多(比如**高度高层建筑大于1.4，B 级高度或复杂高层建筑等大于1.3)，则可认为扭转明显，需考虑双向地震作用下的扭转效应计算，此时，判断楼层内扭转位移比值时，可不考虑质量偶然偏心的影响。

来源：《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)若干问题解说》--黄小坤。

说法一和说法三比较接近，而说法二和其他两种差别较大，要严格的多，哪一种说法是正确的？朱炳寅老师答：通过楼层位移比来判别结构的对称性和均匀性，是较为合理的量化手段，具体量值应根据工程经验结合工程的具体情况确定，即：工程重要或复杂时，可适当从严，反之可适当放松。

我认为说法二比较合理，在结构扭转影响比较大时，应考虑双向地震，反之应考虑偶然偏心。

综上，个人的处理方法：对于高层：考虑经济性情况下：点【考虑偶然偏心】进行一次计算；若位移比>1.2（1.4），按【考虑双向地震作用】再进行二次计算；若位移比<1.2（1.4），取【考虑偶然偏心】的一次计算结果。

考虑安全性的情况下：同时点选【考虑偶然偏心】和【考虑双向地震作用】进行计算，PKPM在计算内力时会自动选择二者之间较大值进行设计。

位移比大于1.2为不规则及何时考虑双向地震的疑问问：《抗》2010版3.4.3－1表中扭转不规则的要求为“最大弹性水平位移与层平均位移的比值大于1.2”定为不规则，本人不明白此条是要求的各工况均要小于1.2才是规则的，还是以第一工况的比值来判定？我看了一下本人做的所有工程，没有一个工程全部工况的比值均小于1.2的，就是说我所做的工程均为扭转不规则的工程吗？不解中！！！！请高手赐教！！！！答：1、定量的判断方面：不是看所有工况的。

看的是在假定刚性楼板下，在规定的水平力作用下，在考虑偶然偏心的下的工况，位移比大于1.2，就属于平面不规则，应采用加强措施。

2、规范定量判的断数值的说明：1.2只是一个参考的数值而不是严格的数值，这个数值只是在概念设计中的参考性指标，在设计中要结合具体项目综合判断，而不能机械的套用数值。

比如美国FEMA的NEHRP规定限1.4.3、何时考虑双向地震的问题：规范的规定是质量和刚度分部明显不对称的结构。

（1）这一条规范并没有给出一个定量的指标作为判断，新手操作起来可能有所不方便，但对于抗震概念设计，就是给出数值，也只能是一个参考的数值，要优先结合实际项目考虑。

（2）有学者认为，当考虑偶然偏心的条件下，位移比大于1.2就应计入双向地震，这一点我认为值得商榷。

（3）我们的观点：首先从概念设计上结合实际项目判断，然后从数值上判断（当在不考虑偶然偏心的影响下位移比大于等于1.3时，应考虑双向地震，但双向地震和偶然偏心不需要同时组合。

依据：A、本条并非规范强制性条文，我国规范规定偏严格，其限值可以适当放宽。

规范的条文是从美国“UBC”规范引进。

“UBC”规范对于扭转影响造成的楼层最大水平位移和层间位移大于该楼层位移平均值的1.5倍者，并非绝对禁止，而是给出一些措施加以解决。

B、我们的观点经过了国内一些结构设计大师及起草过规范的专家的认可，详见其著作技术措施。

该观点在三人行结构第一期结构培训中董工已经讲过。

“楼层位移比”和“层间位移角”解析关于“楼层位移比”和“层间位移角”,很多人会迷糊,这里做详细说明：1、“楼层位移比”1）定义——“楼层位移比”指：楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值；2）目的——限制结构的扭转；3）计算要求——考虑偶然偏心（注意：不考虑双向地震）.2、“层间位移角”1）定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比；2）目的——控制结构的侧向刚度；3）计算要求——不考虑偶然偏心,不考虑双向地震.3、综合说明：1）现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制,即通过对“扭转位移比”的控制,达到限制结构扭转的目的；通过对“层间位移角”的控制,达到限制结构最小侧向刚度的目的.2）对“层间位移角”的限制是宏观的.“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联,无需考虑偶然偏心及双向地震.3）双向地震作用计算,本质是对抗侧力构件承载力的一种放大,属于承载能力计算范畴,不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断.4）常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”,这是没有依据的.但对特别重要或特别复杂的结构,作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性.4、相关索引1）江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定：先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭转位移比,当扭转位移比大于等于1.2时,分别按偶然偏心和双向地震计算,再取最不利的扭转位移比进行扭转不规则判别.（博主提示：请注意,这是很严格的要求）.2）复杂高层建筑结构设计（徐培福主编）第195页,图7.1.7,先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比,根据计算结果分两种情况分别计算,一是,当扭转位移比小于1.2时,按偶然偏心计算；二是,当扭转位移比大于等于1.2时,按双向地震计算.再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别.（博主提示：请注意,这里对采用双向地震的判别是比1）放松许多,注意,这里的规定都是对复杂高层建筑而言的,对一般工程,原则上不需要进行这样严格的判别）.。

高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件一、规范条文抗规5.1.1条规定：质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

抗规5.2.3条规定：规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应应乘以增大系数。

一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。

5.2.3条文说明中提到：对于平面规则的建筑结构，国外的多数抗震设计规范也考虑由于施工、使用等原因所产生的偶然偏心引起的地震扭转效应及地震地面运动扭转分量的影响。

本次修订要求，规则结构不考虑扭转耦联计算时，应采用增大边榀结构地震内力的简化处理方法。

高规JGJ3-2002第3.3.2条(强制性条文)规定，质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响。

高规JGJ3-2002第3.3.3条规定，计算单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。

高规JGJ3-2002第 4.6.3按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h 之注：楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。

抗震设计时，本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。

高规JGJ3-2002第4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。

在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。

关于层间位移角的两个问题分析一、层间位移角是否考虑双向地震？关于层间位移角的问题,《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.7.3条是这样规定的：注：楼层层间最大位移△u以楼层竖向构件最大的水平位移差计算,不扣除整体弯曲变形.抗震设计时,本条规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响.但规范并没有规定位移角计算时是否需要考虑双向地震的影响,以至于各审图机构和专家们争论不已,实操过程中也是混乱不堪.其实层间位移角是按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比,现行规范通过对“层间位移角”的控制,达到限制结构最小侧向刚度的目的.对“层间位移角”的限制是宏观的,“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联,无需考虑偶然偏心及双向地震.规范规定的双向地震作用本质是对抗侧力构件承载力的一种放大,属于承载能力计算的范畴,不涉及对结构结构抗侧刚度大小的判断.规范专家们规定位移角的具体数值时,也是按照未考虑双向地震去拍的脑袋,所以按照双向地震计算结果去对比规范的位移角限值,似乎不太妥当！其实,在《全国民用建筑工程设计技术措施》结构（混凝土结构）第2.3.2条就有这样一条说明：对于质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,及不考虑偶然偏心影响时位移比大于等于1.3时,应补充计算双向水平地震作用下的扭转影响,但双向水平地震和偶然偏心不需要同时组合.但验算最大弹性位移角限值时可不考虑双向水平地震作用下的扭转影响.当然对于特别重要或特别复杂的结构,作为一种高于规范标准的性能设计要求,用考虑双向地震作用下的位移角与规范限值做对比,也无可厚非,就像框架结构,规范规定限值为1/550,设计时就任性的按1/1000控制也不会吃牢饭的.二、为何说我国规范对结构层间位移角限制偏严？1、我国规范认为小震作用属正常使用极限状态,结构应保持“弹性”,故以钢筋混凝土构件（包括柱、剪力墙）开裂时的层间位移角作为多遇地震作用下结构的弹性位移角限值,这本身就限制较严.2、规范要求对计算周期乘以小于1的系数来加以修正,框架结构的周期折减系数为0.6-0.7,框-剪结构为0.7-0.8,剪力墙结构为0.9-1.然而,结构分析得到的位移却没有相应修正.由单自由度体系的周期计算公式可知,结构刚度K与周期T 的平方成反比例,因此,大致上框架结构的位移计算值约偏小估计1/0.6/0.6~1/0.7/0.7,即约2.04~2.77倍；框-剪结构约偏小1/0.7/0.7~1/0.8/0.8,即约1.56-2.04倍；剪力墙结构约偏小1/0.9/0.9~1/1.0/1.0,即约1.0~1.23倍.3、上部楼层的侧向位移中有相当部分是由于下部楼层的转角所引起的,此部分位移为刚体位移,而刚体位移并不产生结构内力.也就是我们常说的无害位移角.而规范（包括国标《高规》和《抗规》）中给出的层间位移角限值,是“不扣除整体弯曲转角产生的侧移,即直接采用内力位移计算的位移输出值”的.。

关于“楼层位移比”和“层间位移角”问题结构2009-08-02 23:30:53 阅读1481 评论0 字号大中小订阅常有人问起“楼层位移比”和“层间位移角”的相关问题此处一并答复1、“楼层位移比” 1定义——“楼层位移比”指楼层的最大弹性水平位移或层间位移与楼层两端弹性水平位移或层间位移平均值的比值2目的——限制结构的扭转3计算要求——考虑偶然偏心注意不考虑双向地震。

2、“层间位移角” 1定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比2目的——控制结构的侧向刚度3计算要求——不考虑偶然偏心不考虑双向地震。

3、综合说明1现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制即通过对“扭转位移比”的控制达到限制结构扭转的目的通过对“层间位移角”的控制达到限制结构最小侧向刚度的目的。

2对“层间位移角”的限制是宏观的。

“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联无需考虑偶然偏心及双向地震。

3双向地震作用计算本质是对抗侧力构件承载力的一种放大属于承载能力计算范畴不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。

4常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”这是没有依据的。

但对特别重要或特别复杂的结构作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。

4、相关索引1江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭转位移比当扭转位移比大于等于1.2时分别按偶然偏心和双向地震计算再取最不利的扭转位移比进行扭转不规则判别。

博主提示请注意这是很严格的要求。

2复杂高层建筑结构设计徐培福主编第195页图7.1.7先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比根据计算结果分两种情况分别计算一是当扭转位移比小于1.2时按偶然偏心计算二是当扭转位移比大于等于1.2时按双向地震计算。

再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。

博主提示请注意这里对采用双向地震的判别是比1放松许多注意这里的规定都是对复杂高层建筑而言的对一般工程原则上不需要进行这样严格的判别。

偶然偏心与双向地震作用1、定义：偶然偏心：有偶然因素引起的结构质量分布的变化，会导致结构固有振动特性的变化，因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。

考虑偶然偏心，也就是考虑由偶然偏心引起的可能最不利的地震作用。

（考虑偶然偏心计算时，对结构的荷载（总重、风荷载）、周期、竖向位移、风荷载作用下的位移及结构的剪重比没有影响；而对结构的地震力和地震下的位移（最大位移、层间位移、位移角等）有较大区别，平均增大18.47％；对结构构件（梁、柱）的配筋平均增大2％～3％。

）双向地震作用：两个正交方向的地震作用在每个构件的同一局部坐标方向的地震作用效应。

2、规范规定：《抗规》（GB50011-2010）5.1.1第3条规定“质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响；其它情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

”《高规》（JGJ 3-2010）4.3.2第2条规定“质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响；其它情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响。

”《高规》（JGJ 3-2010）4.3.3条规定“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。

”3、平面扭转不规则程度如何判定：1）不考虑水平地震作用偶然偏心影响的多层建筑结构，以及考虑水平地震作用偶然偏心影响高层建筑结构，当扭转位移比大于1.2时，可判定为平面扭转不规则的结构。

2）多层建筑结构，不考虑水平地震作用的偶然偏心影响时扭转位移比大于1.3不大于1.5时，可判定为特别不规则的结构。

平面特别不规则的多层建筑结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。

多层建筑结构，不考虑水平地震作用偶然偏心影响时的扭转位移比大于1.5时，一般判定为严重不规则的结构。

3）A级高度的高层建筑结构，考虑水平地震作用偶然偏心影响时，扭转位移比大于1.4不大于1.5，B级高度的高层建筑结构、混合结构的高层建筑结构和《高层建筑规程》第10章所指的复杂高层建筑结构，考虑水平地震作用偶然偏心影响时，扭转位移比大于1.3不大于1.4时，可判定这些高层建筑结构为特别不规则的结构。

周期比、位移比、层间位移角与刚性楼板假定结构的位移比、周期比、楼层侧向刚度比都是要求在刚性楼板假定条件下进行的。

层间位移角，对于一般的结构，可以采用刚性楼板的假定；对于有转换层等复杂高层建筑，不宜采用刚性楼板的假定。

而且计算层间位移角时，不考虑偶然偏心，不考虑双向地震。

首先：SATWE参数---对所有楼层强制采用刚性楼板假定：规范规定：高规（2010）5.1.5条：进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。

条文说明：可把楼板视作水平放置的深梁，可近似认为楼板在其自身平面内为无限刚性。

采用这一假设后，结构分析的自由度数目大大减少，使计算过程及计算结果大为简化。

且满足工程精度。

程序实现：选择该项后，程序可以将用户设定的弹性楼板强制为刚性楼板参与计算。

操作要点：1：如果设定了弹性楼板活楼板开大洞，在计算位移、周期等控制参数时，应选择该项，将弹性楼板强制为刚性楼板参与计算，以满足规范要求的计算条件；计算完成后应去掉此项选择，以弹性楼板方式进行配筋和其他计算分析。

2：如果没有定义弹性板或楼板开大洞，一般不选择此项，避免出现异常情况。

*************************************************************** ******** （1）判断结构的位移比与周期比必须考虑强制刚性楼板：《抗震规范》的条文说明3.4.2，3.4.3指出：对于扭转不规则，按刚性楼板计算，当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时，相当于一端为1.0，另一端为1.45；当比值为1.5时，相当于一端为1.0，另一端为3。

《抗震规范》的条文说明隐约透露出了判断结构的位移比应该是基于刚性楼板的假定。

而《抗震规范》的主编王亚勇在《建筑抗震设计规范疑问解答》一书4.2中更是明确指出：在刚性楼板假定条件下，当计算小震作用的楼层最大弹性水平位移（或层间位移）值与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值大于1.2时，判断为扭转不规则；当比值接近1.5时，判断为特别不规则；当比值大于1.5时，一般判断为严重不规则。