层间位移角的单位

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）。

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

位移角需要考虑双向地震吗

查看框架结构位移超不超,需要看偶然偏心和双向地震作用下的位移吗?

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.《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》3.7.3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.《全国民用建筑技术措施2009版（混凝土结构）》

2.3.2：应注意验算最大弹性位移角限值时不计入偶然偏心的；验算最大弹性位移角限值时可不考虑双向水平地震作用

下的的扭转影响.

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.但要注意,楼层位移比是要考虑偶然偏心而不考虑双向地

震的,位移比是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,它的目的是

限制结构的扭转.而层间位移角是指按弹性方法计算的楼层层

间最大位移与层高之比,目的是控制结构的侧向刚度,不考虑偶然偏心和双向地震.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.

不过因各种原因,各地专家把握尺度不同,所以具体工程还应结合当地情况.

高层剪力墙结构层间位移角构成阐述

一般对高层建筑结构的设计包括两个方面： 承载能力极限状态和正常使用极限状态。对高层建筑，结构设计往往是由正常使用极限状态来控制。这就要求高层建筑在地震或风荷载作用下要满足水平变形的要求，水平变形过大则导致：

1） 竖向结构构件产生裂缝或损坏，进而影响结构的承载力;2） 幕墙、隔墙、填充墙等非结构构件损坏; 3） 结构的整体稳定性受到影响。因此JGJ 3—2010

高层建筑混凝土结构技术规程[1]第3. 7. 3 条和GB 50011—2010 建筑抗震设计规范[2]第5. 5. 1 条规定高度不大于150 m 的高层建筑，对纯剪力墙结构其楼层层间最大位移与层高之比Δui /hi不宜大于1 /1 000。而对高层建筑弹性层间位移角主要是由风荷载控制，地震作用往往不起控制作用，特别是在低烈度地区的沿海城市风荷载控制层间位移角尤为突出。

1 弹性层间位移角的解析

由于高层建筑在水平力的作用下扭转效应几乎无法避免，所以Δui的最大值一般在结构单元的尽端处。楼层层间最大位移Δui以楼层竖向构件最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲转角产生的侧移，主要是因为高度不大于150 m 的常规高度高层建筑的整体弯曲变形相对影响较小，但当高度超过150 m 时，以弯曲变形为主的高层建筑结构整体弯曲变形产生的侧移即非受力位移有较快的增长，增长的部分在整体层间侧移中占有相当的比例，所以应扣除此部分的变形，若不扣除此部分的变形，则位移角限值可以适当放宽。层间位移Δui包括非受力位移Δui - 1和受力位移Δuid，如图1 所示，其中受力位移引起的变形为有害变形，它对应的是有害层间位移角θid。

当各层层高相等时，即hi = hi - 1，假如C 点作用有剪力Qi，弯矩Mi，层间的剪力墙作为刚体，自身不发生变形，刚体在第i 层底发生转角θi - 1，即第i -

1 层的层间位移角继续向上延伸所得。则第i 层的层间位移Δui[3]为：