下载文档原格式
5Building Structure设计交流We learn we go浅谈一些调整层间位移角的方法赵 兵/中国建筑科学研究院PKPM 工程部，北京 1000130 引言层间位移角限值是结构设计的一项重要指标，当不满足要求时如何对其调整是广大设计人员比较关心的问题。
结合具体工程实例，利用SATWE 软件，讨论层间位移角的调整过程，供同类工程借鉴。
1 工程实例某工程为框剪结构，地面以下4层，地上17层，结构主体总高度62.9m 。
地震设防烈度8度，基本加速度0.2g ，场地土类别Ⅱ类。
工程在层10存在较大收进（图1），层11结构平面见图2。
图1 工程示意图 图2 层11的结构平面图采用SATWE 软件计算，其X ，Y 向层间位移角曲线如图3所示。
Y 向最大层间位移角出现在层13，其值为1/956，满足规范要求，而X 向最大层间位移角出现在层12，其值为1/761，不满足规范要求。
XY位移角/rad楼层图3 各层层间位移角曲线 图4 层11~15在X 向地震作用下的变形图2 计算结果分析（1）增加最大节点位移所在位置竖向构件的刚度 上述计算结果显示，本工程层12，13的层间位移角均不满足要求，其最大节点位移均出现在图2所示的节点1处，经分析，这是由于墙1开设了两个较大的洞口，使其侧向刚度明显减小。
由于建筑师只允许增加墙厚，不允许减小洞口尺寸，因此只对墙体厚度进行了调整，将层4~17墙体厚度由原来的250mm 改为300mm ，墙厚增加后的计算结果显示，X 向最大层间位移角刚好满足1/800的限值要求，但并没有多少安全储备，稍有变化就有可能满足不了规范要求，而此时墙厚已不能再继续增加，这就需要提高其他构件的抗侧刚度以提高最大层间位移角的安全储备。
（2）查看变形图，寻找最需要加强的部位 本工程层11~15在X 向地震作用下的变形见图4。
图中显示，在X 向地震作用下，层11~15的变形图并不是沿正X 向振动，而是沿某一个与X 轴呈一定角度的方向，所以同时加强X ，Y 向构件的刚度要比仅加强X 向刚度有效一些。
钢管混凝土框架结构的最大层间位移角说到钢管混凝土框架结构的最大层间位移角，很多人可能都会皱眉头，觉得这好像离自己很远的事。
它跟我们的日常生活并没有那么遥远。
你想啊，咱们每个人每天都在楼里楼外走来走去，居住的楼房是不是得稳稳的？你走到楼梯口，感觉到一点儿晃动，那种不舒服的感觉你肯定明白。
这个“晃动”，就是层间位移角的一个具体体现。
所以啊，搞明白这个问题对我们生活中所处的环境有多重要，还是挺有必要的。
先别着急打瞌睡，听我慢慢给你讲。
钢管混凝土框架结构其实就是把钢管和混凝土这两种材料结合起来，用钢管做骨架，混凝土来填充。
这个设计的好处嘛，就是稳当、结实，还能承受很大的荷载。
你可以想象一下，它就像是咱们平时吃的那种巧克力棒，外面是坚硬的巧克力壳，里面是松软的巧克力酱。
钢管是硬壳，混凝土是软心，两者结合得恰到好处。
不过你要知道，钢管混凝土框架结构虽然稳，还是会有一些小“晃动”。
这种晃动，不是摇晃得像海上的小船，而是指的楼层之间的位移角。
简单来说，层间位移角就是楼房在受力时，每一层相对于下面一层的偏移程度。
比方说，你在二楼看楼下，突然发现那一层的窗户好像比原来斜了一点，这个“斜”就代表了层间位移角。
层间位移角如果过大了，整个结构可能会出现问题，严重的话甚至会威胁到建筑的安全。
所以，最大层间位移角的控制非常重要，直接关系到楼房能不能稳稳地屹立在大地上。
那这个最大层间位移角到底怎么来控制呢？最关键的是要控制荷载。
荷载过大，建筑就容易变形，晃动自然也就加剧。
你想想，假如你楼上的一堆重物掉下来，或者楼下大门突然被撞开，楼房受的力就会增大，层间位移角也会随着增加。
所以，设计的时候得考虑到各种荷载的因素，从人员、家具到车辆、设备，所有可能施加在建筑上的力，都得细致地计算一遍。
别小看这些计算，看似简单，背后其实是复杂的工程学原理。
好比是你做饭，要把所有食材按比例加进去，火候也得掌握好。
这个最大层间位移角的控制，其实就是要做到在一定的荷载下，保证结构的刚度和强度不会被破坏。
“层间位移角”和“楼层位移比”的问题分析“楼层位移比”和“层间位移角”的相关问题：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）。
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.。
层间位移角、有害层间位移角和广义剪切变形层间位移限值是钢筋混凝土高层结构设计中的一个重要参数,《高层建筑混凝土结构技术规程》在规定结构的弹性层间位移限值时划分了各种不同的结构形式,高度不大于150米的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比框架结构为1/550,框架-剪力墙、框架-核心筒、板柱剪力墙结构体系为1/800,筒中筒、剪力墙结构体系为1/1000,框支层为1/1000.层间位移限值是保证结构具有必要的刚度,避免过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和舒适度,高层建筑在风载作用下将产生振动,过大的振动加速度将导致建筑物的摇摆,使在建筑内居住和工作的人产生不舒适和恐慌.国外高层建筑多采用钢结构,一般对层间位移角（剪切变形角）加以限制,主要是考虑非结构构件的损坏,它不包括建筑物整体弯曲产生的水平位移,数值较宽松.对钢筋混凝土结构的高层建筑而言,层间位移限值既要考虑结构构件的开裂,又要考虑非结构构件的损坏.限制层间位移的目的是：1、保证主结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙、柱等主要抗侧力构件开裂,同时将梁的裂缝限制在规定允许范围内.2、保证填充墙、隔墙、幕墙等非结构构件的基本完好,避免出现明显损坏.高层建筑结构是按弹性阶段进行设计的,地震按小震考虑,风按50年一遇风压标准,结构构件的刚度采用弹性阶段的刚度；内力与位移分析不考虑弹塑性变形.有三种不同的层间位移变形参数：层间位移角、有害层间位移角和广义剪切变形.层间变形传统上以层间位移角表示,它反映剪切型结构的受力特征较为合理,但与弯曲型或弯剪型结构的受力特征的相关性较差.有害层间位移角主要用来反映剪力墙等弯曲型结构的受力特征,对整个楼盖的变形采用了平截面假定.高层或超高层建筑多为弯剪型结构,一方面构件的变形中存在与受力不相关的楼盖刚性转动成分,另一方面整个楼盖的变形不符合平截面假定,即存在楼盖的竖向翘曲变形.广义剪切变形的实质是将层间位移角中剪力墙、框架和连梁区格各自不同的刚性位移（转动）部分去除,剩下部分则是受力引起的变形,即是对层间位移角的“去伪存真”.区格的广义剪切变形中包括弯曲变形和剪切变形.与弹性力学中剪切变形的定义相似.将一个楼层划分为剪力墙、框架和连梁三类不同的区格后,由于三类区格下楼盖的转动各不相同,在相同的层间位移角下不同区格的广义剪切变形也不相同.同时,因为将空间结构划分为平面区格,可用不同位置的实际位移计算广义剪切变形,则既可以考虑侧向位移的影响,也可考虑楼盖扭转变形的影响.最大层间位移角一般位于建筑物的中上部位,与受力相关性较差；剪力墙区格的最大广义剪切变形一般位于建筑物的底部或加强层附近,框架与连梁区格的最大广义剪切变形一般位于框架梁和连梁内力最大部位,与受力相关性较好.剪力墙区格的最大剪切变形数值远小于最大层间位移角,当层间位移角限制在1/500以内时,剪力墙区格的最大广义剪切变形均小于1/3000.加之超高层结构竖向构件轴压力远大于剪力,墙肢不会出现裂缝,层间变形的限值主要由框架和连梁区格的广义剪切变形允许值控制.限制广义剪切变形在理论上比限制层间位移角合理,但计算较繁琐,对于特别复杂的结构,可用广义剪切变形形式代替层间位移角进行计算和限制.。
浅谈层间位移控制在高层建筑中的重要意义（中冶长天国际工程有限责任公司规划发展部李基勇）摘要：探讨层间位移的组成及控制意义，介绍国内规范对层间位移控制的要求，同时提出一些控制层间位移的方法，供大家以后在设计施工时作为参考讨论。
关键词：高层建筑层间位移控制方法一、前言近年来高层建筑和超高建筑在国内突飞猛进的发展，如上海的环球金融中心、天津滨海中心、广州中心广场等已位居世界超高层建筑行列。
《高层建筑砼结构技术规程》要求：在正常使用条件下，高层建筑结构应具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求，控制层间位移的主要目的是使高层建筑不出现影响正常使用的裂缝或损坏,因此正常使用状态下混凝土构件的开裂与否及开裂程度成为钢筋混凝土高层建筑层间位移限值的主要控制准则。
我们进行建筑设计施工时层间位移位限值是控制高层建筑结构的一项重要的技术指标，应严格控制。
二、新旧规范要求对比我国现行的规范中对高层建筑的层间位移只限于一定高度范围内的房屋，随着建筑物高宽比的增加及建筑物侧向荷载的增加，使结构的侧向位移加大。
如果对结构的层间位移控制过严，无疑会因过份增大构件截面尺寸而加大工程造价，不够经济。
而层间位移控制过松，又难以保证结构的安全使用。
因此合理的控制好结构的层间位移是建筑设计的重大技术问题，具有非常重要的意义。
新的《建筑抗震设计规范》在地震作用和侧向位移方面作了很大调整。
虽然各类场地对应的最大地震影响系数没变，但场地特征周期值较旧抗震规范（GBJ11-89）约增大了0.05s.就相当把地震力增大了10%左右。
对于层间位移限值的规定既要考虑到结构构件又要考虑到非结构构件，即：保证结构的主体基本处于弹性受力状态，避免主要墙体、柱在地震和侧向水平力作用下出现裂缝，将梁的裂缝控制在规范允许范围内。
同时也要保证其他填充墙、隔墙等非结构构件基本完好。
高层建筑在风载作用下将产生振动，过大的振动加速度将导致建筑物的摇摆，使在建筑内居住和工作的人产生不舒适和恐慌。
高层剪力墙结构楼层位移角的控制策略高层剪力墙结构是目前常见的高层建筑结构形式之一，具有良好的抗震性能。
在高层剪力墙结构中，楼层位移角的控制对于保证建筑结构的安全和舒适性至关重要。
本文将从控制楼层位移角的策略入手，详细介绍高层剪力墙结构楼层位移角的控制策略。
1. 设计合理的结构刚度和弹性系数。
高层剪力墙结构的刚度与其位移角密切相关。
在设计过程中应合理确定结构的刚度和弹性系数，以控制楼层位移角。
一方面，增加结构的刚度可以减小位移角，提高结构的稳定性。
合理选择结构的弹性系数可以在地震发生时吸收地震能量，减小结构的变形和位移角。
2. 严格控制剪力墙的位置和数量。
剪力墙是高层剪力墙结构的主要承载部件，其位置和数量的选择直接影响楼层位移角的控制。
在设计过程中，应根据建筑物的平面布置和结构的整体性能要求，合理确定剪力墙的位置和数量。
一般情况下，剪力墙应布置在建筑物的对称位置，确保结构的整体性能均衡。
3. 合理设置剪力墙的刚度和高度。
剪力墙的刚度和高度也对楼层位移角的控制起到重要作用。
设计时应根据结构的抗震性能要求和位移角控制要求，合理设置剪力墙的刚度和高度。
一般情况下，剪力墙的刚度应比结构其他部件的刚度大，从而承担更多的水平力，减小楼层位移角。
合理设置剪力墙的高度，可以提高结构的整体刚度，从而控制楼层位移角。
4. 采用适当的剪力墙布置方式。
剪力墙的布置方式也是控制楼层位移角的重要因素。
常见的剪力墙布置方式有纵向分布和环形分布两种。
在选择布置方式时，应结合建筑物的结构形式和位移角控制要求，采用适当的布置方式。
纵向分布的剪力墙可以形成刚性框架结构，减小位移角；而环形分布的剪力墙可以构成刚性核心筒，控制楼层的摆动。
5. 结构监测与加固措施。
为了确保高层剪力墙结构的安全稳定，在建筑投入使用后，应进行定期的结构监测工作，及时发现和处理问题。
如果存在位移角超过设计要求的情况，需要采取相应的加固措施，提高结构的刚度和稳定性。
探讨高层剪力墙结构层间位移角的分析摘要：高层剪力墙结构的顶点平动和扭转分别关联着楼层的层间平动位移和层间扭转位移，据此提出了楼层层间位移角的控制策略。
约束高层建筑的结构顶点水平位移来控制楼层最大层间位移角的策略是广泛适用的;依据结构水平变形的形态选择对应的结构布置调整方案，可以高效控制楼层层间位移角的平动分量;限制各楼层的位移比，发挥结构实际侧移刚度，可控制楼层层间位移角的扭转分量。
关键词：高层剪力墙结构；楼层层间位移角；层间平动位移；层间扭转位移一、高层建筑结构的楼层层间位移角图1 剪力墙结构的层间位移构成笔者认为，高层剪力墙结构楼层层间位移角的控制思路，在于控制结构顶点的平动和扭转侧移，以相应约束各楼层的层间平动和扭转位移。
为此，验证了高层建筑结构层间平动位移与顶点平动侧移的联系，研究并提出了高层剪力墙结构顶点平动侧移的控制策略，探讨了高层建筑结构层间扭转位移的控制方法，并以此为基础提出了高层剪力墙结构楼层层间位移角的控制策略。
二、控制层间平动位移的研究2.1基本假定本研究主要是针对结构竖向布置均匀对称的高层剪力墙结构，在倒三角形分布的水平风荷载或地震作用下，将结构模拟成图2所示的“竖向悬臂梁”;引入刚性楼板假定，不考虑结构的抗扭刚度和扭转变形，并忽略高阶振型的影响。
考虑上述推导过程中，悬臂梁的弯曲、剪切侧移变形曲线为近似曲线，实际高层建筑的侧移变形更为复杂;结合实际工程经验，建议对结构中部及以上楼层的层间平动位移角θea(层间平动位移Δuia与层高H之比)，均可通过约束结构顶点平动侧移的方式来加以限制。
控制了层间位移角的平动分量，其总量亦受到限制。
大量工程实践表明，高层建筑的最大楼层层间位移角一般出现于结构的中部范围，这说明通过约束顶点平动侧移来控制层间最大位移角的策略具有广泛的适用性。
2.3顶点平动侧移的控制策略从常理上推断，结构布置调整过程中，顶点平动侧移与其控制的层间平动位移角之间具有等价关系，前者降幅越大，后者亦随之减小越快，但两者不存在线性关系。
结构设计：层间位移角不满足规范要求时该怎么调整？
1、程序调整：SATWE程序不能实现。
2、结构调整：只能通过调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。
1）由于高层结构在水平力的作用下将不可避免地发生扭转，所以符合刚性楼板假定的高层结构的最大层间位移往往出现在结构的边角部位，因此应注意加强结构外围对应位置抗侧力构件的刚度，减小结构的侧移变形。
同时在设计中，应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。
2）利用程序的节点搜索功能在SATWE的分析结果图形和文本显示中的各层配筋构件编号简图中快速找到层间位移角超过规范限值的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度。
节点号在SATWE位移输出文件中查找。
结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。
事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。
在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一朝一夕的事，需要坚持。
希望大家坚持到底，现在需要沉淀下来，相信将来会有更多更
大的发展前景。
高层剪力墙结构楼层位移角的控制策略高层剪力墙结构是一种常见的高层建筑结构形式，其具有良好的抗震性能和刚度，具备较高的承载能力和稳定性。
在地震或其他外力作用下，高层剪力墙结构会发生位移，影响建筑的使用功能和安全性。
确保高层剪力墙结构的位移角控制在合理范围内，成为一个重要的问题。
高层剪力墙结构的位移角主要受到以下几个因素的影响：剪力墙的刚度、结构的整体刚度、地震作用、构造和材料特性等。
根据这些因素，可以采取以下策略来控制高层剪力墙结构的位移角。
合理设计和布置剪力墙。
剪力墙的刚度直接影响结构的位移角。
设计时应合理确定剪力墙的位置、数量和截面尺寸，以满足结构的强度和刚度要求。
在剪力墙的布置上应尽量避免不连续性，以减小结构的位移角。
优化结构的整体刚度。
整体刚度包括剪力墙、框架结构、楼板以及梁柱等。
可以通过增加框架结构的刚度来提高整体结构的刚度，进而减小结构的位移角。
在设计过程中，还可以通过在结构的关键位置增加钢筋或配置钢筋网等措施，来提高结构的整体刚度。
采用适当的地震控制措施。
地震是导致高层剪力墙结构位移角增大的主要原因之一。
在设计时应根据地震区域的设计参数要求，合理选择地震控制措施，如采用剪力墙结构配合剪切墙、增加剪力墙的截面积、增加剪力墙的框架配置等，来增加结构的抗震能力，减小位移角。
第四，考虑建筑的构造和材料特性。
建筑的构造形式和所选用的材料特性会直接影响结构的位移角。
在设计过程中，应选择适当的构造形式和材料特性，以减小结构的位移角。
在施工过程中应注意控制结构的变形，避免一些变形造成的不均匀位移。
除了上述策略外，还应结合具体的工程需求和要求，综合考虑经济、实用和安全等因素，灵活运用其他的控制策略。
可以通过增加控制节点、设置抗剪墙、使用软连接装置等方式来控制结构的位移角。
高层剪力墙结构的位移角控制是一个综合性的问题，需要综合考虑剪力墙的设计与布置、整体结构的刚度、地震控制措施、构造和材料特性等因素。
在设计和施工过程中，应根据具体情况合理选择控制策略，确保结构的位移角控制在合理范围内，提高结构的安全性和稳定性。
