楼层侧向刚度怎么算？ 楼层抗侧刚度怎么算

• 155****2888 引言随着建筑功能的多样化,高层建筑竖向布置日益复杂,常因下列因素引起高层建筑的侧向刚度突变[1]:
  ①立面收进幅度过大建筑;
  ②连体建筑;
  ③立面开大洞建筑;
  ④大底盘多塔楼建筑;
  ⑤带有转换层结构建筑。计算分析和地震震害均表明[2]:结构刚度沿竖向突变、外形外挑或内收等,都会使某些楼层的变形过分集中,出现严重震害甚至倒塌。所以设计中应力求使结构刚度自下而上逐渐均匀减小,体型均匀、不突变。因此,我国有关规范[2,3]对抗震设计时结构侧向刚度变化做出了如下规定:
  (1)建筑结构某楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。楼层的侧向刚度可取楼层剪力和该楼层层间位移的比值。
  (2)地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构侧向刚度之比不宜小于2。当进行方案设计时,侧向刚度比可用剪切刚度比估算。
  (3)底部带转换层的结构,当底部大空间为一层时,其转换层上、下层结构等效剪切刚度(即剪切刚度)比宜接近1,抗震设计时不应大于2;当底部大空间层数大于一层时,其转换层上部与下部结构的等效侧向刚度(即剪弯刚度)比宜接近1 2018-12-05 13:55:24
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  1. 位移比（层间位移比）: 1.1 名词释义： （1） 位移比：即楼层竖向构件的**大水平位移与平均水平位移的比值。 （2) 层间位移比：即楼层竖向构件的**大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： **大水平位移：墙顶、柱顶节点的**大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的**大水平位移与**小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 **大层间位移角：墙、柱层间位移角的**大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的**大值与**小值之和除2。 1.3 控制目的: 高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其**大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点： 1 保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。 2 保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。 3． 控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 1.2 相关规范条文的控制： [抗规]3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的**大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。...1. 位移比（层间位移比）: 1.1 名词释义： （1） 位移比：即楼层竖向构件的**大水平位移与平均水平位移的比值。 （2) 层间位移比：即楼层竖向构件的**大层间位移角与平均层间位移角的比值。 其中： **大水平位移：墙顶、柱顶节点的**大水平位移。 平均水平位移：墙顶、柱顶节点的**大水平位移与**小水平位移之和除2。 层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。 **大层间位移角：墙、柱层间位移角的**大值。 平均层间位移角：墙、柱层间位移角的**大值与**小值之和除2。 1.3 控制目的: 高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其**大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点： 1 保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。 2 保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。 3． 控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。 1.2 相关规范条文的控制： [抗规]3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的**大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。 [高规]4.3.5条规定，楼层竖向构件的**大水平位移和层间位移，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。 [高规]4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间**大位移与层间之比（即**大层间位移角）Δu/h应满足以下要求： 结构休系 Δu/h限值 框架 1/550 框架-剪力墙，框架-核心筒 1/800 筒中筒，剪力墙 1/1000 框支层 1/1000 1.4 电算结果的判别与调整要点: PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出**大水平位移、**大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，详位移输出文件WDISP.OUT。但对于计算结果的判读,应注意以下几点： （1）若位移比（层间位移比）超过1.2，则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用; （2）验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心 （3）验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响 （4）**大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。（5）因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层**大位移一般都发生在结构单元的边角部位 2．周期比： 2.1 名词释义： 周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，使结构的抗扭刚度不能太弱。因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。 2.2 相关规范条文的控制： [高规]4.3.5条规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比（即周期比），A级高度高层建筑不应大于0.9；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。 2018-12-05 13:55:15
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  位移比:主要控制结构的平面规则性，以免形成扭转。
  1、“楼层位移比”
  1）定义——“楼层位移比”指：楼层的**大弹性水平位移（或层间位移）与楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值；
  2）目的——限制结构的扭转；
  3）计算要求——考虑偶然偏心（注意：不考虑双向地震）。
  2、综合说明：
  1）现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制，即通过对“扭转位移比”的控制，达到限制结构扭转的目的；通过对“层间位移角”的控制，达到限制结构**小侧向刚度的目的。
  2）对“层间位移角”的限制是宏观的。“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联，无需考虑偶然偏心及双向地震。
  3）双向地震作用计算，本质是对抗侧力构件承载力的一种放大，属于承载能力计算范畴，不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。
  4）常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”，这是没有依据的。但对特别重要或特别复杂的结构，作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。
  
  高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的**大水平位移和层间位移角，A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。
  位移比的限值：是根据刚性楼板假定的条件下确定的，其平均位移的计算方法，也基于“刚性楼板假定”。
  控制位移比的计算模型： 按照规范要求的定义，位移比表示为“**大位移/平均位移”，而平均位移表示为“（**大位移+**小位移）/2”，其中的关键是“**小位移”，当楼层中产生0位移节点，则**小位移一定为0，从而造成平均位移为**大位移的一半，位移比为2。则失去了位移比这个结构特征参数的参考意义，所以计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。
  高规4.3.5条，应在质量偶然偏心的条件下，考察结构楼层位移比的情况。
  层间位移角：程序采用“**大柱（墙）间位移角”作为楼层的层间位移角，此时可以“不考虑偶然偏心”的计算条件。
  复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。复杂高层建筑结构设计（徐培福主编）第195页，图7.1.7，先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比，根据计算结果分两种情况分别计算，一是，当扭转位移比小于1.2时，按偶然偏心计算；二是，当扭转位移比大于等于1.2时，按双向地震计算。再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。（博主提示：请注意，这里对采用双向地震的判别是比1）放松许多，注意，这里的规定都是对复杂高层建筑而言的，对一般工程，原则上不需要进行这样严格的判别）。
  对于错层结构或带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，计算失真。
  总之，结构位移特征的计算模型之合理性，应根据结构的实际出发，对复杂结构应采用多种手段。 2018-12-05 13:55:04