浅谈层间位移控制在高层建筑中的重要意义

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。

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

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。

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。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。

三、 层间位移及其组成

《在高层建筑砼结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》中，有关章节都提及了在风荷载、地震作用下按弹性方法计算楼层层间位移，但都未给出层间位移的真正定义。层间位移是指楼层的受力位移，为了控制结构构件和非结构够件变形的一项重要计算指标Δ，其组成如下：

Δ=Δa+Δb+Δc

Δa---- 竖向构件剪切变形引起的位移

Δb---- 本楼层弯曲变形引起的位移

Δc---- 下一楼层竖向构件弯曲变形引起的位移

《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。多、高层钢结构1/250。世界其他国家对高层层间位移角控制也有明确规定，如美国UBC规范(1994)规定，计算层间位移角不应超过1/200(T<0.7s),1/250(T≥0.7s).英国与加拿大则规定计算

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层间位移角限值为1/500,日本规范规定计算层间位移角限值为1/120~1/200,一般均宽于我国规范规定。

四、层间位移控制的有效途径及方法

（1）合理安排结构布置。

框架由梁柱刚接形成。其抗侧移刚度取决于梁柱的截面与数量。我们在进行设计计算的时候经常会遇到结构层间位移不够，特别是像工业厂房，结构简单但层高很高，结构受力复杂，我们通过PKPM结构计算软件计算时一定要注意结构水平力计算，要考虑两种情况:按柱水平力考虑和按楼层特殊风荷载考虑，按楼层特殊风荷载考虑时对结构的层间位移影响非常大，往往因为忽略了这一点而造成结构晃动不稳，这主要都是因为结构层间位移不够，结构截面尺寸偏小造成的。设计人应当引起足够重视。通过反复调试PKPM结构计算软件我们可以得知：简单的增加梁或增加柱的截面对结构的抗侧刚度提高不是很明显，不能改善框架的效能。如果同时增加梁柱截面，其综合效果不仅可以大幅度的增加结构的抗侧移刚度，还将显著提高框架结构的性能。

（2）结构形式的转变。即变平面结构为立体结构，在水平作用下高层建筑的侧移中，结构的弯曲变形占据主导地位。所以要抑制高层建筑的变形，首先就是要抑制结构整体的弯曲变形。对于平面结构来说，其结构侧移较大，整体抗侧刚度较小。如果能够将平面结构变换成立体结构，这样就能大大提高整个结构的抗推刚度，从而使结构侧移减小。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。

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。

（3）结构形式的合理配合。结构采用弯--剪双重体系，这种体系是指采用弯曲型和剪切型两种不同变形属性构件形成的结构体系。两种构件通过各层的楼板联系成一个整体协同工作。这样就显著减小结构的顶点位移和下部各个楼层的层间最大位移。框架-混凝土剪力墙体系，框架-支撑体系，框架-混凝土筒体等双重抗侧力体系在工程中应用非常广泛，在水平力作用下框架是剪切型变形，而剪力墙筒体的变形为弯曲型，两者结合在一起后，楼板的刚性隔板作用使两者产生相同的侧移，因此两者有很强的相互作用。

（4）设置结构加强层 高层建筑结构当抗侧力结构不能满足设计要求时，常考虑利用建筑设备层和避难层，布置结构加强层，即在该楼层的核心筒与外围框架之间设置刚度较大的水平伸臂构件或同时沿该层的外围框架设置刚度较大的周边环带。加强层伸臂和环带推荐采用钢桁架和钢筋混凝土桁架。由于桁架杆件的刚度与柱刚度处于同一数量级，更接近满足“强柱弱梁”的抗震设计要求。采用桁架式加强层，它在基本保持结构抗侧刚度的同时，极大的减小了内力分布的不均匀程度。

五、结论

本文对层间位移的定义进行了阐述，对国内与国外的层间位移规定进行了分析对比。介绍了层间位移对建筑的危害，以及控制层间位移对建筑结构的意义。探讨了一些减小结构层间位移的方法。

参考文献

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JGJ3—2002 高层建筑混凝土结构技术规程 中国建筑工业出版社(北京) GB50011—2010 建筑抗震设计规范 中国 …… 此处隐藏：1479字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……