高层建筑结构层间位移角限值控制策略探究

成纯汉

摘要：目前，高层建筑逐渐成为城市发展的主要元素之一，其建造难度要高于普通建筑。由于高层建筑结构复杂，施工技术水平高，所以采取相应的控制策略，以保障建筑的质量和安全。本文从高层建筑结构层间位移的角度出发，分析位移角限值的控制策略问题。

关键词：高层建筑；层间位移；角限值控制

中图分类号：TU973.2 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2016）08-164-01

前言

相对于普通建筑来说，高层建筑具有层数多，难度大等问题。为了保证建筑的必要刚度，应该对层间位移角进行限值。层间位移角限值主要为构件截面、刚度等大小。在正常情况下，层间位移角限值的目的为：保持主要结构的弹性受力情况。相对于混凝土解雇来说，其可以避免出现混凝土墙，或者混凝土柱子出现裂缝。同时，层间位移角限值可以将裂缝数、宽度和高度控制在允许范围内；层间位移角限值保证填充墙、隔墙和幕墙的非结构构建完整，避免出现明显的损伤。因此。层间位移角限值不仅保证建筑结构、非解耦股的安全，也实现了高层建筑的经济最优。

1相邻高层楼层间侧向刚度关系

在高层建筑结构设计过程中，建筑结构不仅具有良好的承载力，而且组件结构要具有足够的抗侧向力的刚度。这样建筑结构在水平力作用下，就会产生侧向位移处于限制规定的范围内，高层规范对于相邻高层楼层侧向刚度的限制如下：

（1）高层建筑结构侧向刚度>相邻楼层侧向刚度的70%，或者相邻三层侧向刚度平均值的80%。

（2）A级高层建筑的楼层层间抗侧力结构，要承担上一层受剪承载力的65-80%；B级高层建筑的楼层层间抗侧力结构，要承担上一层受剪承载力的75-100%，上述分析可知，为了保证建筑结构刚度自上而下地均匀变化，而不出现各层刚度突变，需要控制相邻楼层的侧向刚度比，以及相邻楼层的受剪承载力比。目前，我国建筑行业执行《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010），上述规范中有关变形验算的章节对最大层间位移角控制进行详细阐述。然而，在高层建筑结构位移角限值方面，却无明确规定。实施上，位移角限值指高层受力作用发生位移，为了控制层间非结构、结构构建变形的一项重要指标。即：高层纵向构件剪切发生变形，引起的高层位移；高层楼层纵向构件出现弯曲变形，引起的高层位移；下一楼层纵向构件弯曲变形，导致的层间位移。上述三种位移中。1、2两种位移，主要是由建筑构建自身变形引起。导致建筑构建出现破坏，又称为有害位移。高层建筑结构在水平作用喜爱，剪切型纵向构建会出现一定的层间位移，即构建自身剪切变形发生侧向位移。构建弯曲引起的楼层侧移包括：纵向构建弯曲引起的层间位移，下一层楼层倾斜引起的位移。由于下层楼层整体出现倾斜，就会引起层间位移。如果高层除P-△效应外，楼层结构并未产生直接破话，即为无害位移。

2层间位移角限值的必要性

在高层建筑结构设计过程中，侧向刚度对高层产生主要影响，导致其出现层间位移。高层建筑应该具备足够刚度，防止由于风力、地震等外力作用产生的结构性破坏，诸如，开裂、破坏、倾覆、次要结构和装饰性破坏等。在极限状态下，高层结构要进行位移角限值控制，防止出现显著附加弯矩。导致建筑物出现坍塌。在建筑物正常极限状态下，首选要将位移控制在一定范围内，允许出现非结构性位移；其次，防止外界冲击力对建筑刚度造成影响，应该避免将符合再分配给非承重结构，诸如，填充墙、围护墙，以及玻璃幕墙等。

3层间位移角限值控制对策

3.1合理布置剪力墙

在高层框架剪力墙结构中，剪力墙在布置数量方面，要满足相应强度。而且，高层建筑构建要拥有足够的刚度，保证构建可以抵御大风、地震等外力，防止出现相应位移。因此，在高层剪力墙的数量方面控制，直接影响到建筑构建结构的安全，以及建筑整体的工程造价。如果剪力墙的布置数量过多，就会出现建筑定点位移，或者建筑层间位移。虽然上述位移十分微小，但会给建筑的使用功能造成不便，而且会吸收较大外力，增加建筑结构性自重。因此，高层建筑中剪力墙的数量要合理，否则会影响位移角限值控制。

3.2选择合理的刚度

高层建筑中的刚性和、柔性属于一对矛盾体，都是建筑结构设计中的两个指标。现代建筑中，人们对建筑的要求越来越高，特别是外观和功能方面。高层建筑汇总各个楼层间的刚度是沿着高度的增加而减少，部分时候会出现突变，这就要求对相邻两层间的刚度比进行相应限制。刚度限制包括：层剪切刚度Ksi，即第i层层顶会在单位面积上产生水平位移力：抗弯刚度Kfi，即第i层层顶会在单位面积上产生转角所需施加的弯矩。相对来说，抗弯刚度Kfi的计算过程比较复杂，所以要用层剪切刚度来近似表达结构层刚度。

3.3选择适宜自振周期

实践调查显示：高层建筑不仅要考虑结构体系选择，而且要选择相应的材料，以此满足土地的卓越周期要求，假设建筑结构自振周期与场地的卓越周期相一致，就会出现相应的地震反应，因此，在高层结构抗震设计过程中，要考虑结构自振周期与土地卓越周期之间的关系，避免出现两者的共振。在结构建筑位移角限值过程中，运用简单的计算公式，获得建筑结构的适应自振周期，对于控制位移角限值具有非常重要的意义。

4结束语

综上所述，高层建筑的结构位移角限值控制，就是做好剪力墙的结构加固，选择适合的结构刚度。本文从高层建筑结构位移出发，分析位移角限值的控制方，法，旨在提高设计、施工人员的技术水平，保证建筑结构的整体质量。