谈新《建筑抗震设计规范》中结构扭转位移比计算的解理

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 谈新建筑抗震设计规范中结构 扭转位移比计算的解理 搞要：2010 年，新的建筑抗震 设计规范GB500112010 和高层建 筑混凝土结构技术规程JGJ32010 发 布，它们对结构位移比的计算和执行方 法有了新的修改，现谈谈本人对此修改 的理解。 中国论文网 /2/view-12908172.htm 关键词：结构扭转位移比；建 筑抗震设计规范 ；刚性楼盖；给定水 平力 随着社会经济水平的日益发展， 我国高层建筑也渐渐普及。从公共建筑 到住宅小区，由于要考虑到建筑平面功 能和立面造型的丰富，相对自由的不规 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 则建筑平面布置成为建筑师们进行建筑 方案设计时的一种趋势。因此，随着建 筑物高度的不断增加和不规则平面的日 益流行，建筑物在水平力的作用下，结 构扭转效应成为结构设计中的重点和难 点。 在工程设计中，扭转效应问题首 先应从结构布置方案入手，重视概念设 计，其中调整平面结构布置方案以减小 结构位移比就是一项控制结构扭转效应 的最有效方法之一。2010 年，新的建 筑抗震设计规范GB500112010 和 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ32010 发布，它们对结构位移比的 计算和执行方法有了新的修改，现谈谈 本人对此修改的理解。 一、结构扭转位移比的定义和其 规范历史背景 从 1964 年我国发布第一部建 筑抗震设计规范 （以下简称抗规 ） 至 1989 年的抗规GBJ1189，我们 规范对建筑体型，结构布置等概念设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的规定很少。但随着社会经济的发展， 建筑物的体型日益复杂，平面日益趋向 不规则，工程设计人员的概念设计分析 变得越来越重要。因此，从 2001 年起， 抗规GB500112001 版就增补了很 多关于结构概念设计的内容，其中控制 结构扭转效应的一项十分重要指标：结 构扭转位移比就在该版规范中首次出现 了。 按抗规GB50011 中的表述， 扭转位移比应是指楼层的最大弹性水平 位移（或层间位移）与该楼层两端弹性 水平位移（或层间位移）平均值的比值。 该条规范规定，当比值1.2 时为平面扭 转不规则，且不宜1.5。针对此项， 抗规在条文解释中特意画了示意图， 如下图 1 所示。 二、新老抗规对结构位移比 计算方法的修改 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2010 年，新的抗规 GB500112010 发布，它对老抗规 的位移比的计算方法做了一些修改，分 别如下。 老抗规规定，在算扭转位移 比时，要求按刚性楼盖计算。因为规范 没有对刚性楼盖作定义，我们在工程设 计时，一般都定义了按楼板刚度无限大 计算。对此，新规范条文解释 3.4.3、3.4.4 条中作了明确的阐述：楼盖 周边两端位移不超过平均位移 2 倍的情 况，称为刚性楼盖。计算扭转位移比时， 楼盖刚度可按实际情况确定而不限于刚 度无限大假定。从这个条文解释中看出， 我们以后的设计中，对扭转位移比参数 的计算时，必须把楼板的刚度情况考虑 进去。如平面规则时，我们可以简化地 按楼板无限刚的模型计算，如果楼板平 面不规则或者大开洞时，我们可以按楼 板分块无限刚甚至按弹性楼板来计算。 老抗规规定扭转位移比计算 时所用的位移值可按各振型位移的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 组合计算，新抗规明确表明 不可采用该方法，应用“ 给定水平力 ”来 计算。 “给定水平力 ”的值如何计算呢， 高层建筑混凝土结构技术规程 3-2010 条文说明 3.4.5 条有阐述： “规定水平地震力 ”一般可采用振型组合 后的楼层地震剪力换算的水平作用力， 并考虑偶然偏心。水平作用力的换算原 则：每一楼面处的水平作用力取该楼面 上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值； 连体下一层各塔楼的水平作用力，可由 总水平作用力按该层各塔楼的地震剪力 大小进行分配计算。为什么要作如此修 改呢？我个人理解：其实，老抗规 中规定位移值按法组合位移来计 算的位移比是存在一定的错误，我们可 以从前文的图中看出，对刚性楼盖而 言，在水平力作用下，扭转产生的位移 在两个角部总是一大一小的。法 组合位移值即各振型求出来的位移值平 方相加后再开方所得的值，这样，我们 就不能保证建筑物较大的角部位移值一 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 定比边上中部的位移值大。因此就和图 所阐述的物理意义是不相符的。在新 的抗规中定义了要用“给定水平力” 来求结构位移，这样，就完全避免了这 种现象，使结构位移比的计算定义更准 确，更合理。 新老抗规结构扭转位移比计 算的对比 现在，我们通过一个工程实例， 对新老两套规范的扭转位移比作对比分 析，希望能让读者通过这个简单的对比， 对规范修改后，我们应该如何执行新的 规范和执行新规范后的计算结果变化有 一个感性认识。 （本文对比所采用的结 构计算软件分别是中国建筑科学研究院 编制的和广东省建 筑设计研究院编制的广厦 。 ） 工程实例概况：本工程所在地区 地震设防烈度为 7 度，基本风压为 0.7KN/m2, 为框架剪力墙结构，框架、 剪力墙的抗震等级均为二级。该工程为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 办公楼建筑，地下层，地上 22 层， 建筑物高度为 84.8，首层层高 5.0，二层及以上均为 3.8，结构平 面布置如下图。 从上平面结构布置图中可以看出， 二层楼面为大开洞的不规则平面，我们 分别按平面无限刚和弹性膜楼盖两种模 型计算。三层及以上各层只在楼盖平面 无限刚的条件下作新老规范结构位移比 的对比。对比结果归纳为下表、表 。 从上表的数据对比，我们可以看 出： 1.用 CQC 法和“给定水平力”求出 来的结构位移比是有变化的，但哪一种 方法求出来的位移比更大一些是不确定 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的； 2.二层平面属于典型的大开洞不 规则平面，从两程序对二层楼盖设成刚 度无限大和弹性膜两种方法求位移比的 数据来看，一般设成弹性膜的位移比会 相对大一些。 四、结束语 新的抗规已经全面开始执行 有一年多了，从这一年的工程设计任务 中，本人觉得位移比这个参数在较多的 工程中会比以前更难调整，也更加符合 我们对建筑结构安全度有