关于大幅度放宽结构层间位移角的再讨论二

关于大幅度放宽结构层间位移角限值的再讨论华南理工大学建筑设计研究院方小丹结构的层间位移角是衡量结构刚度及变形能力的指标。控制结构的层间位移角就是要控制结构有必要的刚度及充分的变形能力。较之日本、美国等国，我国规范对结构尤其是钢筋混凝土结构在多遇地震作用下的层间位移角限制要严格很多，框架结构为1/550，框-剪结构为1/800，剪力墙结构1/1000；而日本、美国等国规范的层间位移角限值为1/200。欧洲是1/400，但如果考虑了P-Δ效应，也可以1/200。一、我国规范对结构层间位移角限制偏严格的原因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。2、规范要求对计算周期乘以小于1的系数来加以修正，框架结构的周期折减系数为，框-剪结构为，剪力墙结构为0.9-1。然而，结构分析得到的位移却没有相应修正。由单自由度体系的周期计算公式

可知，结构刚度K与周期T的平方成反比例，因此，大致上框架结构的位移计算值约偏大估计

，即约2.04~2.77倍；框-剪结构约偏大，即约倍；剪力墙结构约偏大

，即约1.0~1.23倍。

3、上部楼层的侧向位移中有相当部分是由于下部楼层的转角所引起的，此部分位移为刚体位移，而刚体位移并不产生结构内力。二、我国《抗规》、《高规》关于水平位移计算和限值的规定国标《建筑抗震设计规范条规定：《抗规》GB50011-2010给出层间位移角限的说明：（p356）行标《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010

条规定：行标《高层械建筑改混凝除土结冲构技摘术规道程》关于汁水平芦位移课限值孔的条程文说宋明：……从我垒国结竭构抗肺震设私计所望依据晚的两文本主落要规如范规程蓝的规岔定可计看出凑：控制种最大普层间跨位移尚角的畏主要姻目的阅在于变保证屯主稠结谜构基瓣本处按于弹烦性状哥态，艘对于就钢筋稼混凝注土结挑构，家是否驰处于恢弹性半状态轻由钢纱筋混籍凝土俱构件钓是否蕉开裂得为判梨定标较准。二、丑国内地部分寸混凝甲土剪得力墙蚊受力筑试验贡的结叔果1、永国蜡内七赞所高向校完西梢安建向筑科素技大兽学、毯大连验理工犬大学裳、清克华大劈燕学、对同济红大学与、山乳东建瞎筑大格学、减北京末工业咬大学圾、沈脏阳建务筑工舍程学任院等68片剪岁力墙陪的试爹验结神果(青岛加理工袄大学土木辟工程肤学院泽王晶等虽，“呜钢筋期混凝哲土剪力飘墙位绞移角统计吉分析闪”，《工程抗震时与加兽固改造》2搅01压2.娘6)2、华砌南理善工大杯学8片钢惭管混躬凝土络剪力境墙试叠验，削高宽夜比（薪剪跨充比）λ=2，混催凝土皂强度悬等级C5旋5~西C1黄00混凝障土开求裂时锁位移倍角平演均1/煮58活5，极伪限弹疗塑性逼位移确角平膨均1/断44。规范斧要求哗的位暂移角柱限值窄合理吗？能猜达到限控制希混凝斤土墙劈燕柱不粗开裂窑的目婆的吗符？三、燥对规隶范位蜘移角倾限值倡合理冬性的挖讨论1、钢与混凝奏土的宣弹性穷模量揭相差马约5~状10倍，对钢筋哄混凝理土受逆弯或壁大偏君压（哥拉）风构件骗而言喷，混合凝土诞开裂开时钢赔筋的回应力闷还很沉小。即使是竖向荷载长期种作用询的受盐弯构礼件，盲如一左般的面钢筋叠混凝驱土梁高，正缓常使画用状遵态下破也是耳带裂恭缝工盐作的冠，但皇这并缓不妨碍我们用弹性性方法萌计算苹结构给的内力。钢筋揭混凝衰土柱和鸟剪力伴墙正家常使首用阶径段主狗要内厕力是球竖向侄荷载唱引起震的压力。在风荷糟载和侦可能镰发生吃的地防震作域用下拌，只资要钢扎筋不浑屈服圈，仍喜处于迷弹性西阶段棵，即择使混把凝土史开裂弃，也肿不会懂影响章结构紫的安全倾性。并且卸，在势短时身间作钱用的由横向浴力卸盗载后弄，可帜能出过现的网裂缝球也会瞧闭合功，这懒比竖缘瑞向荷寄载长滤期存场在的怖受弯充钢筋帖混凝常土梁门更容呢易满控足耐散久性闯要求喷。2、上誓述剪杀力墙趋的试摆验中姓，试宽件的随高宽排比为1.套5~电2.们1。剪力墙的权受力拾变形装包括喷弯曲薪变形摆和剪欠切变超形，播俗称拆有害生位移验。试漂验对腾应于授高层僚、超伐高层谣建筑场，大幼致为绸有害鸡位移闪占绝准大部踪蝶分的底住部楼广层。骗而建奋筑物凑的最抵大层脑间位柴移角重，却贴发生先在建舞筑物驶的中墓上部缘瑞。以深圳圾地王脊大厦蹄为例：（厉魏琏难等，泄地王逮大厦煌结构箭设计台若干宪问题成，《建筑沈结构》，20勾00年6月）深圳洪地王究大厦站，69层，地面衣以上品高32粘4.慰8米，Y向剪力墙宽12米退一汉步说找，设引计不漠允许作剪力棚墙混资凝土要开裂潜，则Y向剪信力墙英宽12米，互对应垮试验诱结果衰，应造该控体制建密筑物遵底部5~症6层的辽层间暗位移毒角，熔而不急是控站制结申构中园上部详的最神大层普间位夜移角凉。地浊王大鸣厦的椒最大冒层间握位移炎角发夕生在57层，1/柔27剖4。其楚中绝旋大部蜻分为岩该层陪底部近转角糖引起奋刚体糠位移纯。扣鸟除刚畏体位锤移，双其有糟害位范移角饮为1/之28裕19爷5，受咏力很停小，起不可油能出稍现裂典缝。3、按《高规》的规生定，软不扣权除结黑构整准体弯罢曲变善形影猜响，开实际其上控够制的点是结围构中裹、上仁部楼原层的运位移残角，惜而此熄部位款楼层典的受欠力往裁往很折小，死大多可数情践况下利，剪管力墙桐、柱秧非受煌力所踏需的悲计算慰配筋币而是抄构造萄配筋井。同斤时，当也不晨能由厚此推刘知底宅部受壳力变世形最誓大的新楼层所的受避力情胸况，余不能城推知够剪力尿墙、国柱是翅否开信裂。4、结泡构中辨上部东楼层币的位弓移角伪限值鱼过于叼严格身，造成骗建筑按物的哗刚度需求过大，其宏直接也后果炕就是赠结构君的自重割增大醋、地震授反应筋增大锡，除凡造成冬投资骑的浪川费外客，反啄而对涨结构钓抗震是不利柿。最大响层间偏位移移角1/受10痰00，顶草点位移孝约H/搁13颗00；如惨果大延幅度酸放松绵至1/滔30掀0，顶刘点位替移约H/疫40厅0,则基城底剪算力约郑降低赴为原辽来的，加凶之减冤少了婚剪力州墙、着减少祸了结叼构自奥重，巷减少糊基底浑剪力混将超顺过一柄半，雾对8度及区以上泳高烈看度区为意义易更大蔽。5、按急国标《抗规》规定匪，扣竿除结安构整板体弯娇曲的乖影响振，所影得最瓶大有纸害层握间位蹈移角炊一般斯在结吊构底现部楼葬层，栏虽然萌可以那比对睡试验苏结果挂，但汁不能泛控制必建筑装物中禾上部菠楼层吴的水禽平位彩移。6、从倍上述攻试验参结果轨看，约剪力脑墙出顺现裂箩缝时概的层做间位磁移角迟在1/吹43飞4~涌1/踪蝶31委34之间辅，可愤见按彻位移夹角不瞧大于1/顺10惧00为标莲准来津控制毒显得死过于偏粗略期。或恼者过匙于保吧守，蛇混凝昌土墙银远未括开裂添；或闹者混来凝土冰墙早努已经想开裂木。7、与监剪力局墙试肥验结雁果的抽比对演，对廉于单断片剪凑力墙排是如速此，榜但对抢众多偷剪力污墙组蕉成的捆抗侧来力结抹构却谣完全胸不同声。对雨于结壮构中脏不同缩慧位置领的剪鄙力墙失，在射水平朽荷载彩作用气下，产相同耳层间体位移示角，照各剪倒力墙丹的受扫力却浩可能辫差异秃较大肥。结务构中浮和轴柜附近艇的剪婶力墙期可能欢小偏甲心受娇压，据没有侨裂缝墨；远批离中件和轴侧的剪抄力墙天可能流大偏民心受贺压，蒸即截嗓面中毛有受毙拉区管，混舅凝土梯可能候开裂希。以假控制镜结构豆层间生位移逼角的浊方法宏保证饰剪力勾墙、披柱混屡凝土赚不开料裂实哪际上适并没悼有根灵据。四、蛋小结腿与建倘议：谁大幅达度放带宽结持构的凶层间猴位移熔角限皂值1、规每定结就构层先间位疑移角纳限值售是为注了保妥证结软构有必要师的刚度飘。这是因嚷为：a、避脂免非结构刮构件么如玻带璃幕轿墙、立内隔途墙等贷因结词构过伪大的急变形列而破揪坏。b、避弊免结债构过大云的侧位向变棒形加遮剧P-油Δ效应值，恶卡化结门构的咸受力迟。c、避免枝在较愿大风抚作用并下产旋生令乎人不咏舒服慢的低吓频振玩动。d、避免拜结构另过大良的变竟形影毕响设槐备的铺正常量运行耳。2、结沫构构咬件的亭受力韵计算再与层课间位论移角画无关盲。可祝以通孟过各迫种结种构分钳析方项法（论弹性懂、弹工塑性眨、几炊何非馒线性康、材拨料非虏线性遮、甚却至考水虑时厌间因袭素的消粘弹户塑性家等等促）求量解结饰构构竞件的刑内力绢。在舞此基昨础上券进行宽构件钱截面踏承载浸力的反设计贵计算拉。3、基宣于上棕述第省一点厉的理休由，愿层间隙位移而角限维值无台需区尼分结奋构类雕型，秒无论纳框架扣结构换还是斗筒体乔结构家，无别论剪谷力墙滚结构喝还是悉框架-剪力押墙结绪构，深也无任论是欧混凝殃土结搜构、功钢结纲构还钻是混准合结膀构。4、重山现期50、10茎0年的累风荷育载和殖地震御荷载逢属短饶期荷脂载，型需进扭行构苏件承语载力袭极限鼓状态驻验算，一垦般无厅需限叠制墙询、柱客的混坚凝土絮是否警开裂梳。有懂特别照要求硬的，蕉可由索构件配截面流设计姐加以奔解决细。5、考岂虑到秧设计过上的州方便响，可责采用《混凝伯土高枣规》的做膀法，扩不扣锹除结药构整洪体弯翅曲的芽影响刃，但洲大幅滴度放剥宽层辅间位盐移角垃限值赢。重锯现期50年风赔荷载壁作用绢下只德需控升制结动构的度顶点嫌位移门，一肯般1/竿50败0~尊1/爱40译0;小震作座用下金层间傲位移词角1/翼35冠0~密1/掠30弃0。之傅所以蛮不是首钢结续构的1/伍25竞0，是密考虑夕对混后凝土她结构酸刚度封的折喷减。6、我高国规吨范对平大震哀作用桌下结登构的自弹塑煌性位坦移角愈的限循值也冈偏严兆格，锯如剪富力墙护，我悲国1/役12系0、1/福10变0；美马、日衬、欧1/治50；最系新的锋美国里洛杉公矶高喜规（20抬14）1/萝33；试尽验>1刘/5景0。建至议可州以参祖照美职、日附、欧阀的限瓦值大威幅度维放宽肥，抗田震性必能等仔级D级采班用1/电50，B、C级适大当严末格。五、施广东顺省超耽限高层头建筑工程义抗震即设防笛审查窝专家委员伸会东莞液会议呜纪要区关于惜结构偏层间贿位移见角限静值的寺提法近年测来，鹿我省歼高层民、超界高层矩建筑拉不断营推出绸，由犹于现颜行规托范中优结构岩层间肥位移经角限医值偏尚严格成导致坡设计蜘的不紫合理面，在获沿海腥设计抚风压脾较大顿及地器震烈局度较烧高的蹦部分摆地区阴问题待尤为多突出罩。在炸满足坑下列侵条件斑的情练况下虚，按狸弹性秀方法绒计算换的50年一棚遇风山荷载腾作用藏下楼凝层的赢层间烧位移挠角可茄按以愁下限饿值控宵制：框架板结构斜不宜孕大于1/夕40绣0；高15沉0米及谷以下扮的框笔架-剪力递墙、色框架-核心怠筒结授构不剂宜大正于1/艳50咐0，剪普力墙滋结构拨不宜吵大于1/泽60婶0；高25尝0米及搏以上结结构族不宜顺大于1/趟40怀0；高15洗0米～25蹄0米之成间可换内插羊确定臣；钢陆结构朗不宜吹大于1/沙25系0；小防震作仔用下忧楼层条的层截间位哨移角邮可按高上述些限值美控制诸，但缸应进圈行中惰、大颤震抗敏震性穴能设缩慧计，丢大震放作用农下弹海塑性段层间晃位移伏角限景值按羽现行唇规范江规定印执行腐。1.满足母结构枪填充桂墙、反内隔梢墙、巷幕墙此等非秩结构花构件斑对主仁体结饶构的奶刚度掠需求地，不撑因结匹构变滋形而狂引起禁损坏蛇。2.满足搞风荷阻载作盐用下炊的舒磁适度刷验算妻要求镰。验警算时戒，混茫凝土抵结构棕的阻笑尼比千不大沿于2%，混先合结卖构的匀阻尼盏比不登大于1.凯5%，钢继结构斜的阻队尼比驾不大欠于1%。3.满足系结构仇整体隶稳定崖性要宰求。4.满足扰机电述设备惯正常透运行旱的要讯求。5.结构翅单元啦间留固设防陪震缝妙时，傲宽度烂应满劫足中卡震作阳用下艳两侧渴结构沫不发歉生碰怀撞的链要求盼。防怒震缝余宽度协可取偶不小旋于中派震作踢用下塘较低许结构谨单元婚顶点雄水平俭位移啄与相侧应标捞高较雀高结梁构单凶元水兵平位素移绝幅对值呆之和絮，并虹不小毕于规庙范要慢求。相对《广东毙省高及規》有一萌定进观步，妇但与牛原本李期望返的结枯果仍诵有差四距。六、【工程赤实例1】海口肃市滨益江海洞岸某住煤宅地面组以上41层；结构岸高度12券4.抢5m；建筑水平面稳长26见m、宽21勾m；底层太层高4.敲5m，其匹他层遥层高3.连0m；剪力墙结燃构；抗震迎设防逝烈度歉为8.丑5度；场地类别渔Ⅱ类坑，地蠢震分荡组第改二组孩，特绸征周白期Tg芝=0阔.4。原设龟计方裕案按照汉海南尾省的牙要求绢，以匹不大蓝于1/瓶95加0控制掩位移池角；墙厚浅度从45猫0变化旷至25究0；受刚昏度要奇求控茶制，再混凝架土墙翻多，轴给压比会均在0.慢3以下。改进阴方案按轴压比0.梁5控制庙剪力岔墙数何量，杂一般闪轴压菠比为0.普4~感0.归45；墙厚各度从35招0变化赢至20砖0；层间位扣移角霉约为1/豪50枕0。原设朋计方错案改进方案原设舟计方劝案改进方案小震校计算片结果仔对比对比项目原方案改进方案周期（s）T12.23（Y平动）3.03（Y平动）T22.12（X平动）2.84（X平动）T31.55（扭转）2.14（扭转）地震反应方向XYXY最大层间位移角1/980(24层）1/958（27层）1/510（17层）1/513（24层）对应的有害层间位移角1/280001/281471/103871/11130基底弯矩GN-m1.221.200.920.90基底剪力Ton1758177512421268剪重比4.7%4.8%4.2%4.3%刚重比EJ/∑GH29.028.134.854.21重量总重Ton3673129574单位重量KN/m220.416.4混凝土用量m3/m20.590.42钢筋用量kg/m275.059.5大震堂静力类弹塑或性计铃算结果逢对比对比项目原方案优化方案大震弹塑性分析方向XX最大层间位移角1/165（13层）1/114（15层）对应有害层间位移角1/55551/3125底层层间位移角1/8451/601基底弯矩GN-m3.062.05基底剪力Ton46703494剪重比12.7%11.8%大震下性桃能点稀处连决梁的损伤目对比原设暖计方蚂案改进堪方案图中：红色蹈表示摆严重掉损伤棕色富表示锤中度鼠损伤绿色粉表示疯轻度焰损伤蓝色迷表示喜轻微叔损伤大震下到网达性撕能点积时有苍拉应糊力的候墙肢原设洁计方珍案改进鞠方案图中：红色倦表示钢筋受拉抱屈服棕色婆表示0.凡75倍屈纯服应迹变绿范色表戒示0.酱50倍屈床服应魂变蓝色负表示哪墙体咬受拉大震下到干达性邮能点笛时墙肢受压府轻度携损伤原设太计方俘案改进煎方案图中：红色俯表示竖轻度裹损伤棕色鸡表示燃轻微费损伤绿色汇表示0.醒75倍轻怒微损斧伤蓝反色表举示0.赤50倍轻搬微损削伤大震菊下结仿构反桨应小虎结原方医案和改进方案庸对比辩：1、两个皆方案键的反舰应基帅本一弦致，都始于连梁的弯给曲破拥坏，剪力夏墙的举损伤集较少迎。2、两个方案嚷连梁樱的损伤骂都较大梅；相没比之键下，糖改进方案的连册梁损岗伤稍小；3、两个方案佳剪力碑墙底客部部乔分墙肢均婚大偏柿压（得截面金有拉住区），但就钢筋基本流没有屈服偶。4、两个方案画剪力幅墙的宽受剪动、压雀弯承矛载力柴均有较算大富余坊。5、大红震作吓用下泻的层间位姜移角：韵改进岔方案戒比原摩方案窄大，但比功小震时殊的差别沉要少故。小怜震时，改反进方黄案的最响大层倘间位吩移角串是原礼方案稠的2倍；阀而大震灯时，改约进方舟案角是原缠方案素的1.那5倍，表弊明原之方案责的损薪伤更慎明显佛，但浑均能龙满足诵规范斩不大爬于1/脉10柔0的要圈求。实属际上杰最大手层间球位移尖角的低楼层害，剪阻力墙煌的损花伤非虎常小消，较汪大的兽损伤捧在结闸构底欲部。【工程止实例2】某住宅的基槐本设芹计情况地面泻以上57层；结构躬高度16稀8.抓2m；建筑险平面胃约为歼长35戒m、宽23剖m的“证品”讯字形；底层渡层高5.受8m，其侦他层伟层高2.恋9m；采用栋剪力病墙结川构；抗震细设防剧烈度赚为8度；场地类别令Ⅱ类毯，地和震分伸组第椒二组铲，特屑征周严期Tg慕=0瓶.4。原设计丝式方案按照1/行80帽0控制层间位移角；墙厚劣度从50腊0变化牛至20栋0；受刚籍度控痒制，咱混凝拆土墙多，轴压殿比均茧在0.誉26以下。改进歼后方长案按照轴压羞比0.症5控制剪力扎墙数王量，艺一般踢轴压比0.跑4~厚0.家45；墙厚齿度从45烫0变化碎至20聋0；层间位题移角斑约为1/携40伐0。原设瞧计方喜案改进方案原设岁计方鲜案优化尘方案小震计算垂结果抵对比对比项目原方案改进方案周期（s）T13.41（Y平动）5.19（X平动）T23.21（X平动）4.86（Y平动）T32.42（扭转）4.70（扭转）地震反应方向XYXY最大层间位移角1/803(26层）1/802（24层）1/396（22层）1/479（21层）对应的有害层间位移角1/197561/219721/107561/13742基底弯矩GN-m1.391.350.780.82基底剪力Ton14701522747834剪重比2.83%2.93%2.08%2.32%重量总重Ton5.2万3.6万单位重量KN/m22820混凝土用量m3/m20.730.45钢筋用量kg/m288.364大震牛弹塑归性计宪算结箱果对制比对比项目原方案改进方案大震弹塑性分析方向XX最大层间位移角1/210（28层）1/137（19层）对应有害层间位移角1/64931/3267底层位移角1/12131/714170%基底弯矩GN-m2.851.6457.5%基底剪力Ton4470243654.5%剪重比8.60%6.77%大震按下连叨梁的枪损伤原设只计方膀案改进博方案图中：红色宋表示迁严重垦损伤棕色泪表示甘中度摆损伤绿色忌表示场轻度疫损伤蓝色淹表示渣轻微惩损伤大震绝下剪挽力墙女的受姻拉情材况原设惜计方郊案改进障方案图中：红色封表示钢筋受拉忆屈服棕色稻表示0.夜75倍屈防服应茶变绿堡色表朴示0.宪50倍屈创服应许变蓝色故表示饱墙体校受拉大震没下剪辨力墙伞的受稼压情歌况原设郊计方仇案改进回方案图中：红色马表示钩轻度杆损伤棕色伶表示石轻微蚊损伤绿色绿表示0.久75倍轻努微损拢伤蓝泼色表踩示0.柔50倍轻氏微损形伤大震井下结垂构反花应小堤结原方特案和辅优化降方案烂对比营来看妖有以酷下结社论：1、两个尾方案脊的反梦应基曾本一铸致，般都是愿以连躺梁作妥为第国一道妖防线气进行辜耗能框，剪霉力墙隶的损绝伤较蜂少。2、对于罪连梁求，优汤化方寻案的确连梁捎损伤园较少拐，原止方案狭连梁门损伤器较大挖；3、对于攻墙肢受拉仪，原据方案土受拉振的墙凡肢数努非常买多，胞约有素四分撞之三久的墙笑肢有恒不同逢程度枣的受尸拉，围底部玩尤为争严重恶，但获钢筋辣没有税受拉静屈服乱。而肝优化哪方案司无论阻在受绞拉墙智肢的竹数量鸣和受叛拉程针度上视均小劳于原裙方案作。4、对于庭墙肢受压尝，两导个方颗案均系有较关大富言裕，取而优师化方携案抗富压程奴度较执低。5、对于艇层间坝位移壤角，陶优化难方案较大，江但比某小震静的差良别要辣少。层小震紫时，凯优化仓方案仔的最坛大层蒸间位偿移角筹是原威方案会的2倍。顺而大烛震时卖，优裤化方懂案的秩最大烛层间被位移害角是炕原方遗案的1.四5倍，影而且持能满类足1/赌10保0的要签求。原方耕案和改进方案殊对比吼：1、两荣个方蔑案的饮反应翅