科学论坛 Ｉ■ 有关高层建筑层问位移控制的分析研究 李勋峰丰振华 （衢州建筑设计院有限公司３２４０００） ［摘要］本文首先对高层建筑层间位移的概念进行总结，对高层建筑层间位移参数及其相互关系进行分析，对规范对于高层建筑位移控制的规定进行研究 并提出减小结构层闻位移的措施。 ［关键词］高层建筑；层间位移；刚度；措施； 中图分类号：ＴＵ９７３．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）２７—００９８—０ｌ １ 引言 高层建筑由于其层数较多，而且高度较大，为了确保高层建筑拥有足够的 弯一剪双重抗侧力体系是一种利用弯曲型和剪切型构件互相组合成的结 构体系，弯曲型和剪切型构件利用各层楼板之间互相起联系，从而协调工作，会 刚度，应当对其层间位移进行控制，控制的内容包括对构件截面、刚度等。在国 外对于层间位移进行，是以对剪切变形角进行控制为主要方法，不包括对 建筑物整体弯曲导致的水平位移进行控制。一般情况下，高层建筑结构层 间位移的目的主要有两个方面：一方面，确保建筑主结构处于一种弹性受力状 态，对钢筋混凝土结构而言，要防止混凝土墙或者混凝土柱出现结构裂缝，混凝 土梁等构件出现裂缝的尺寸、数量等要在可控制之内；另一方面，确保填充墙、 隔墙、幕墙等非结构构件无问题，防止出现外表损伤。对于高层建筑层间位移进 行控制不仅是对经济合理进行考虑，而且是出于结构安全性的目的，因此对高 层建筑层间位移控制进行分析和研究具有重要意义。 ２．高层建筑层间位移概述 建筑相关设计规范中都提到“层间位移”，并有相应的计算方法对楼层层间位 移ｉ 亍汁算，但是依然没有一个统一的概念。我们可以把“层间位移”理解成高层建 筑某一个楼层受力产生位移，并且为了对层间非结构构件，以及结构构件的变形进 行控制，从而提出一些计算指标，分为竖向构件剪切变形引起的位移、本楼层竖向 构件弯曲变形引起的位移以及下一楼层竖向构件弯曲变形引起的层间位移。 ３ 高层建筑层闻位移参数及其相互关系 现阶段，高层建筑层间位移涉及到的参数有以下几种：层间位移和层高的 比值，也就是层间位移角；有害层间位移角，区格广义剪切变形。 （ｉ）层间位移和层高的比值 ＝△Ｕｉ／ｈｉ＝（Ｕ 一ＵＨ）／ｈ （２）有害层间位移 Ｏｉｄ：ＡＵ ／ｈ ＝ 一 其中，Ｏｉ和 一 为第ｉＪ罢上、下楼盖的转角，也就是 和｝＿ｌ层的层间位移角。 （３）区格广义剪切变形 ＝ — ＝，（Ｕ 一Ｕ 一 ）／ｈ ＋（ 一ｌＩ』一 Ⅵ一 ）／三 其中， 是区格 剪切变形；ｉ是区格所在层次；ｊ为区格所在序号； ＿１ｌ，是 区格 下楼盖的转角，按照顺时针方向为正方形； 是区格 的宽度； ，和 是对应节点的竖向位移。 从以上公式看以得出，结构受力和变形是相关的，剪切变形的参数较为符 合实际情况，然而按照结构的宏观控制来说，参数也就是层间位移角是较为简 便的，层间位移控制就是一项宏观侧向控制指标，许多设计规范中选择层间最 大位移和层高之比，也就是层间位移角是主要控制目标。 ４．规范对于杰厘建筑位移控制的规定 相关设计规范中对此有所说明，也即是高层—般会按照弹陛的计算方法，对楼 层层间最大位移和层高之比 计算，以及层间位移和薄弱楼层高度进行计算，其 中需要注意的一点是层间最大位移量和层高之比需要在以下表格的限值之内。 ５．减小结构屡间位移的措施分析 ５ １减小框架的梁距和柱距 高层建筑中，框架是由两部分组成的，梁和柱进行刚性连接，框架的抗推刚 度和梁 柱的参数是有很大关系的，一方面要看梁、柱的截面尺寸；另一方面，要 看梁、柱的数量。一般来说，单一的增加梁和柱的数量仅仅能够提高框架的刚 度，然而无法改善其效能，假如同时增加梁和柱，那么增加的效果有可能在一定 程度上增大框架的抗推刚度，也提高了其效能。 ５ ２弯一剪双重体系 ’ 表１按弹性方法计算高层结构位移的限值 结构粪型 △Ｕｍ △Ｕｐ／ｈ 榧 １／５５０ １／５０ 框兼…鹁力墙、框架－＿拉心简、板柱一韩力墙 １／８００ Ｉ，１００ 筒中篇、蔚力靖 １／１ ０００ ｌ，Ｉ ２０ 框支屡 ｌ，１ ０００ １，Ｉ２０ ９８ 科技博览 起到非常明显的减小结构层间位移的效果。 ５ ３对加劲析架进行设置 假如高层建筑的平面是方形，利用芯筒一框架体系，其由风或者地震而产 生的侧向力，将由芯筒负责，建筑的侧移曲线和芯筒的变形有很大关联 芯筒的 形式和种类对其也有所影响，包括钢筋混凝土墙体、竖向支撑等，水平力对芯筒 的作用主要体现为弯曲变形，主要是由于芯筒的平面尺寸会受到，而且芯 筒的高宽比值都不小，因此芯简的弯曲变形引起的侧移值也比较大。为了减小 建筑物的结构侧移量，需要通过在高层建筑中采取措施，比如利用高层建筑中 的设备楼层，进行帽析架和腰朽架的设置，利用加劲析架把芯筒和外圈框架柱 连接起来，合为一体，外柱也可以起到抗弯曲的作用，因此对芯筒各水平截面起 到一定的抑制作用，尤其是顶部截面的转动。 ５ ４竖向支撑的交错布置 框一墙体系中存在竖向支撑的结构，往往是在框架的同一跨度内，沿着竖 向进行连续布置，这种方式会在侧力的作用下，竖向支撑的宽度也不大，建筑物 发生整体发弯曲变形而导致建筑物顶部侧移比较大，所以高层建筑的顶层的竖 向支撑的抗侧力效果不是很好，对其进行布置，比如把竖向支撑改为交错布置， 可以在一定程度上对其变形形态有所缓解，从而减小结构顶点的侧移量，让各 个楼层的层间侧移量统一起来。除此之外，竖向支撑可以进行分散布置，这个方 法对减小结构侧移也有很大的帮助，对竖向支撑进行布置于两个边跨的位置， 结台成一个大型的结构，也可以根据结构抗推刚度的实际情况，上面的刚度小， 下面的刚度大，因此可以分散的布置成上面几层，竖向支撑在中间，下面几层在 两个边跨进行布置，如此以来建筑物的抗推刚度会有所提升，和传统的沿着中 跨布置方法相比较而言，具有较大的刚度，实践证明这种方法可以在水平力作 用下的结构侧移量得以大大降低。 ５ ５变平面结构为立体结构 水平力作用之下，高层建筑发生侧移，建筑物结构的整体完全变形是侧移 的主要原因。因此，我们可以理解为要想对高层建筑的变形进行控制，最重要的 是对其整体完全变形进行抑制。假如结构为平面，那么其整体抗侧刚度不大，侧 移会很大，因此可以变平面结构为立体结构，整体抗侧刚度会随之提升，结构侧 移量也会变小。 ５．６抗剪墙板的斜向布置 高层建筑中的外框筒会被设计者设计成柱距较大而裙梁较矮，主要是设计 者也给建筑物提供一个好视野，但是这种稀疏框架简体在地震等水平力作用时， 由于剪力滞后效果太明显，而无法充分发挥出立体结构的优势，导致顶点侧移和 层间位移的发生，和设计规范相违背，也难以达到使用者想要的风振舒适感。这 种情况下，可以进行Ｋ形支撑或者） 支撑形式的布置，也可以进行钢筋混凝土 抗剪墙板的布置，可以明显的减小框筒的剪力滞后效应，提高其抗推刚度，减小 建筑物的侧移。然而，这种方法也存在不足，结构廷陛较低，除非是在连接点附近 采取特殊办法。其中需要注意的是，七度以上地震区最好不要使用本方法 ８．结语 总而言之，随着我国高层建筑的不断发展，建筑体型变得愈加复杂，在地震 或者风的水平作用力下，不可避免会对高层建筑物产生扭转的作用 本文对有 关高层建筑层间位移控制措施进行分析和探讨，以期对于我国高层建筑的发 展，起到一定的促进作用。 参考文献 ［１】魏琏．高层建筑结构位移控制研讨［Ｊ］．建筑结构．２００７（０６）． ［２】黄慎江，方高倪，吴运传．高层建筑层间位移控制的探讨［Ｊ】．安徽建筑 工业学院学报（自然科学版）．２００３（０２）． ［３］郭子雄，吕西林，王亚勇．建筑结构抗震变形验算中层间弹性位移角限 值的研讨［Ｊ】．工程抗震．２００８（０２）． ［４】杜建军．关于控制高层建筑结构位移的分析［Ｊ］。山西建筑．２００５（０８） ［５】李春和．地震作用下高层建筑结构的受力层间位移［Ｊ］．结构工程师． ２００９（０２）． ［６］周丽萍．底部］／￣ＩＲＣ抗震墙框架结构体系探讨［Ｊ】．西安建筑科技大学学 报（自然科学版）．２０１０（０１）．
