摘 要：結(jié)構(gòu)層間位移角限值是結(jié)構(gòu)剛度與變形能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在本案，筆者分別論述不同結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件在樓層處的截面轉(zhuǎn)角及受力層間位移的變化規(guī)律，并據(jù)此提出控制高層建筑結(jié)構(gòu)層間位移限制的建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；層間位移角；限值控制

在高層建筑抗震抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，樓層層間的位移控制可理解為樓層豎向構(gòu)件層間位移的控制。據(jù)此，可將同一樓層豎向構(gòu)件層間位移等量化，然后再分析柱與剪力墻層間位移的關(guān)系及將層間位移劃分為非受力、受力層間位移。基于此，筆者分別從如下方面淺析高層建筑結(jié)構(gòu)層間位移角限值的控制：

1 無(wú)框支層豎向構(gòu)件在樓層處的截面轉(zhuǎn)角

在同一方向的水平力作用下，單一豎向構(gòu)件的截面轉(zhuǎn)角呈單調(diào)增長(zhǎng)走勢(shì)及其在頂點(diǎn)處的側(cè)移和截面轉(zhuǎn)角都出現(xiàn)極大值，但高層建筑樓層處的豎向構(gòu)件與水平構(gòu)件連接，致使豎向構(gòu)件的側(cè)移及截面轉(zhuǎn)角會(huì)受制于水平外力。另?yè)?jù)計(jì)算結(jié)果表明，高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移在高度方向上呈單調(diào)增長(zhǎng)走勢(shì)，但在水平外力的作用下，豎向構(gòu)件的截面轉(zhuǎn)角會(huì)從底部往上單調(diào)增長(zhǎng)到一定高度以后，呈下降走勢(shì)。對(duì)此，筆者結(jié)合高層建筑不同的結(jié)構(gòu)形式，淺析結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件截面轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律：

1.1 框架結(jié)構(gòu)

在框架樓層中，位移與高度呈正相關(guān)，而框架柱樓層處的截面轉(zhuǎn)角則從0（底部）增大到某一高度后方向一致保持不變，但角變值有所減小，表明當(dāng)梁柱的剛度發(fā)生變化時(shí)，柱在樓層處的轉(zhuǎn)角極值位置將有所移動(dòng)。

1.2 單片剪力墻

在水平力作用下，單片剪力墻在樓層處的位移與高度呈正相關(guān)，且截面轉(zhuǎn)角也從0（底部）呈單調(diào)增長(zhǎng)走勢(shì)，但頂部的增速比下部快。

1.3 框剪結(jié)構(gòu)

在水平力作用下，框剪結(jié)構(gòu)的位移與樓層呈正相關(guān)，且在樓層處的截面轉(zhuǎn)角都隨高度增大到某一高度后緩慢減小，但豎向構(gòu)件截面轉(zhuǎn)角的方向一致保持不變及當(dāng)梁剛度與剪力墻尺寸發(fā)生變化時(shí)，極大值出現(xiàn)的位置將有所移動(dòng)。

1.4 框筒結(jié)構(gòu)

在水平力作用下，框筒結(jié)構(gòu)的整體位移曲線(xiàn)與建筑高度呈正相關(guān)，且剪力墻在樓層處的截面轉(zhuǎn)角也隨高度而增大到某一高度后緩慢較小，但豎向構(gòu)件截面轉(zhuǎn)角的方向?qū)⒈３植蛔儭?/p>

2 無(wú)框支層豎向構(gòu)件受力層間位移的變化規(guī)律

上述研究結(jié)果表明，高層建筑豎向構(gòu)件在樓層處的轉(zhuǎn)角導(dǎo)致同層頂部的非受力位移從0（底部）向上緩慢增大，并在轉(zhuǎn)角的最大處出現(xiàn)最大值，且其在整個(gè)層間位移中的占比也隨之增大。據(jù)此，筆者分別從如下方面展開(kāi)討論，以期為控制受力位移提供理論依據(jù)：

2.1 框架結(jié)構(gòu)

在水平荷載作用下，框架受力層間位移與建筑高度呈負(fù)相關(guān)，且在層間位移極大值處的占比<20%、在第8層時(shí)為8%及在底層時(shí)為0，但底層受力位移等于層間位移。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

在水平荷載作用下，剪力墻非受力位移與建筑高度呈負(fù)相關(guān)，且在底層層間位移出現(xiàn)極大值時(shí)，非受力層間位移同層間位移的比值接近0，但底層非受力層間位移等于層間位移。

2.3 框剪結(jié)構(gòu)

在底層框剪結(jié)構(gòu)中，墻與柱的受力層間位移等于層間位移，并與建筑高度呈負(fù)相關(guān)及較上層墻受力層間的位移為負(fù)值，但當(dāng)層間位移出現(xiàn)極大值時(shí)，墻與柱受力層間位移的占比分別為5%、10%。

2.4 框筒結(jié)構(gòu)

在底層框筒結(jié)構(gòu)中，筒體墻與柱的受力層間位移等于層間位移，并與建筑高度呈負(fù)相關(guān)及較上層墻受力層間的位移為負(fù)值，但當(dāng)層間位移出現(xiàn)極大值時(shí)，筒體墻與柱受力層間位移的占比分別為6-10%。

綜上可得出如下結(jié)論：一是高層建筑的層間位移從底部向上增大至一定高度后緩慢減小，這一變化規(guī)律符合豎向構(gòu)件在樓層處的轉(zhuǎn)角變化規(guī)律；二是除水平位移以外，層間豎向桿件的上下端都會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)角，且都從0（底部）逐漸增大，而當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生大面積彎曲變形時(shí)，這一截面轉(zhuǎn)角將從下往上呈單調(diào)增長(zhǎng)走勢(shì)，同時(shí)當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的剪切變形時(shí)，這一轉(zhuǎn)角將在結(jié)構(gòu)升至某一高度后有所減小，注意轉(zhuǎn)角的總值依然較大，從而增加了樓層的非受力變形；三是在底層結(jié)構(gòu)以上的樓層中，層間位移都比豎向桿件的受力位移大；四是豎向桿件的受力層間位移在底部出現(xiàn)最大值，并隨著建筑高度的增加而逐漸減小，則應(yīng)從結(jié)構(gòu)的底部著手控制其受力層間位移；五是豎向桿件在底層的非受力層間位移為0，并向上快速增大及結(jié)構(gòu)中上部的占比極大。

3 結(jié)語(yǔ)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，層間位移角限值的合理控制尤為關(guān)鍵。綜合上述內(nèi)容，筆者認(rèn)為在鋼筋混凝土高層建筑中，應(yīng)從如下方面控制層間位移角的限值：一是框架柱與剪力墻的變形能力不一，因此應(yīng)區(qū)別對(duì)待；二是控制剪力墻底部的受力層間位移；三是在現(xiàn)行規(guī)范的基礎(chǔ)上，放寬層間位移的限值規(guī)定；四是在控制層間位移角限值時(shí)，將結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性及裝修的方便性考慮其中；五是嚴(yán)格驗(yàn)算層間位移角，詳見(jiàn)表1。

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作者簡(jiǎn)介：楊展青（1982.04- ），男，上海人，本科，高級(jí)工程師，上海住總集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司。