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摘要：高層建筑一定程度上解決了人口增加與住房緊張的矛盾，并由此得到社會各界關(guān)注，高層建筑結(jié)構(gòu)較為實用的為剪力墻結(jié)構(gòu)，當建筑達到一定高度后，墻體剛性主要受風荷載影響。通過對層間墻體的設計、數(shù)量及原料改進等方法，可調(diào)整層間位移，從而改變墻體的剛性，在調(diào)整過程中要注意X向和Y向墻體層間位移角盡量接近。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；層間位移；風荷載

社會人口的增加與居住面積之間矛盾的加劇，致使高層建筑逐漸受到社會各界的關(guān)注。我國高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)體系可分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)三種類型。其中剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛度大、抗震性好、塑性變形能力和側(cè)向變形能力強、結(jié)構(gòu)高的優(yōu)點，滿足了住宅建筑的需求，且能充分利用土地資源，因此備受青睞。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設計要求

高層建筑的結(jié)構(gòu)功能是建筑體量組成和結(jié)構(gòu)藝術(shù)的表達基礎(chǔ)，再設計過程中不能離開實踐的基礎(chǔ)而僅進行單純的理論計算或推理。建筑設計概念主要由建筑工程師決定，設計者應具有準確的判斷力，在實踐基礎(chǔ)上對建筑結(jié)構(gòu)做出科學、嚴謹、規(guī)范的計算及分析，從而解決高層建筑設計中可能涉及的各類基礎(chǔ)性問題，例如水平荷載對于建筑結(jié)構(gòu)的影響及其解決措施、建筑墻體剛性的相關(guān)問題及其解決措施等。

高層建筑結(jié)構(gòu)設計需要滿足兩方面的要求，一是建筑結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)，二是建筑結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài)，其中后者對結(jié)構(gòu)設計起主要控制作用。高層建筑在地震或風荷載作用下要滿足水平變形的要求，水平變形過大不僅會損壞豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件，影響結(jié)構(gòu)的承載力；還能影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實用性能，如幕墻、隔墻和填充墻等，進而影響建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定高度為150m以下的純剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，其樓層層間最大位移（ui）與層高（hi）之比小于1：1000。高層建筑彈性層間位移角受地震作用影響較小，主要影響因素為風荷載，尤其是沿海城市風荷載對于層間位移角的影響更為突出。

二、層間位移角

（一）層間位移角計算式

建筑物側(cè)向剛度的大小用層間位移角度量，因此高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度的保證需要應對層間位移角進行合理控制。層間位移角（θi）大小等于樓層層間最大彈性水平位移（△ui）與對應樓層高度（hi）的比值，用公式表示為：θi=△ui：hi

層間位移角限值由鋼筋混凝土豎向構(gòu)件開裂時對應的層間位移角大小決定。由公式可知，當樓層高度固定時，樓層層間最大彈性水平位移直接決定層間位移角，控制層間位移角等同于控制該樓層所有豎向構(gòu)件的層間位移。高層建筑受水平作用力的情況較為普遍，因此樓層層間最大水平位移在該結(jié)構(gòu)單元的盡端處。

（二）層間位移角計算

對于高度不超過150m的建筑物，由于整體彎曲變形對于建筑物位移的影響較小，因此樓層層間最大位移（ui）以樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移差進行計算，不考慮整體彎曲轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的側(cè)移。而對于高度超過150m的建筑物而言，整體彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移數(shù)值較大，應在計算時扣除此部分的變形或?qū)⑽灰平菢O限值適當提高。層間位移包括受力位移（△uid）和非受力位移（△ui-1）兩部分。受力位移引起的變形為有害變形，對應位移記為θid。相關(guān)各量關(guān)系示意圖見圖1。

非受力位移為：△ui-1=θi-1hi；

受力位移為：△uid=△ui-△ui-1，

則受力位移角：θid=θi-θi-1=△uid：hi

圖1層間位移角關(guān)系示意圖

三、層間位移調(diào)整

（一）高層建筑參數(shù)計算

以某工程高層建筑為例，說明層間位移調(diào)整的過程。該建筑為剪力墻結(jié)構(gòu)，地震設防烈度為7度（0.1g）；基本風壓為0.8kP，且為50年一遇；場地類別為Ⅲ類，地面粗糙程度為B類；建筑長為44m（X），寬為18.2m（Y），最小寬度為9.9m，總樓層高度為為99.99m。

該高層建筑Y向為建筑物的弱項，需布置較多剪力墻。根據(jù)建筑墻體布置及使建筑X、Y方向的動力特性相近的原則，對全樓面進行剛性樓板假定的基礎(chǔ)上，采用SATWE結(jié)構(gòu)計算軟件對各層層間位移角進行計算，并繪制如下圖像，見圖2.

X向最大層間位移角曲線圖

Y向最大層間位移角曲線圖

圖2各層層間位移角曲線圖

由計算可知，該建筑在地震作用下層間位移均達到相關(guān)建筑要求，但在風荷載作用下，Y向的最大層間位移為1：908，超過相關(guān)規(guī)定要求，需要進行調(diào)整。

（二）層間位移調(diào)整過程

由以上計算結(jié)構(gòu)可知，Y向?qū)娱g位移與規(guī)定差值較大，局部調(diào)整難以達到實際要求，應從整體對建筑結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，改善結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。

1、增加Y向剪力墻的數(shù)量，并調(diào)整其結(jié)構(gòu)布置。高層剪力墻設計避免一字型或一字短肢型，應設計為L或者T型，增強剪力墻的實用性能。若建筑要求需設計為一字型時，應在剪力墻兩側(cè)進行端柱設計。

2、建筑結(jié)構(gòu)整體剛度受外側(cè)剪力墻的剛度影響較大，加大Y向外側(cè)剪力墻的剛度可大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)的整體剛度；若剪力墻需要Y向分段，可在分段處用高連接梁連接，以確保墻段之前的剛度傳遞效果。風荷載作用效應計算時，可忽略連梁的剛度折減。

3、建筑結(jié)構(gòu)剪力墻之間彼此聯(lián)系，互相影響。X向與Y向剪力墻之間同樣互相影響，如與Y向剪力墻相連的X向剪力墻長度的改變，將影響Y向剪力墻的剛度，從而影響Y向的層間位移角。當其他條件不變時，X向剪力墻長度減少，與之相連的Y向剪力墻剛度減小。同理，X向墻體的厚度與寬度同樣影響Y向墻體的抗側(cè)剛度，因此加大X向短墻肢的寇杜或X向連梁及墻體的寬度，可增大Y向墻體的剛度。實踐證明，X向連梁或梁的高度的變化對于Y向剪力墻剛度影響甚微。

4、增加建筑結(jié)構(gòu)外圍Y向剪力墻的厚度可提高Y向墻體的抗側(cè)剛性