朱炳寅-结构规则性判别中的相关问题分析

1）规范对楼层扭转位移比计算的明确规定 高规第 4.3.5 条规定，高层建筑楼层扭转位移比计 算时应考虑结构的偶然偏心。对多层建筑，规范未作 具体规定，可参考高规的规定，宜考虑结构的偶然偏 心。抗震规范第 3.4.2 条的条文说明中明确规定，楼层 扭转位移取结构的端部位移，也就明确了对楼层扭转 位移比验算的根本目的是要考察结构受到的整体扭转 效应，而不是在考察楼层局部的扭转效应，因此本条 条文说明也就隐含了采用刚性楼板假定的要求。
应结合工程的具体情况，把握结构的规则性控制
标准。当弹性水平位移角数值较小时，可适当放宽对
16 We learn we go
楼层位移比的限制，见表 2（表中的Ⅰ，Ⅱ类为不规 则程度，其中Ⅰ类不规则程度较轻，Ⅱ类不规则程度 较重，可参考文[2]确定）。 5 结论
1)楼层扭转位移比是判别结构规则性的重要计 算指标，计算应把握下列基本原则：(1)应采用刚性楼 板假定，不应采用弹性楼板假定；(2)对一般结构可只 考虑结构的偶然偏心，对复杂高层建筑及超限建筑工 程还应考虑双向地震作用下的扭转影响，并取偶然偏 心和双向地震作用的不利值判别结构的规则性。
在按楼层扭转位移比进行结构的规则性判别时， 各地区的计算方法和计算规定不尽相同。汶川地震加 剧了结构设计人员对地震的担忧，目前，施工图审查 中也有矫枉过正且层层加码的趋势。其实恰当地吸取 汶川地震的经验和教训，在结构设计中长期坚持把握 抗震设计的基本原则是至关重要的，过紧或过松的摇 摆式设计标准和方法不利于结构抗震设计的长远发展 和进步。 1 楼层扭转位移比的计算
5)恰当地吸取汶川地震的经验教训，有益于结构 抗震设计的健康发展。
A，B 级高度建筑的扭转不规则程度的分类及限值 表 2
结构类型
A级
μ≤1.2
1.2＜μ ≤1.35
1.35＜μ ≤1.5
1.5＜μ ≤1.8
μ＞1.8
B级
μ≤1.2
1.2＜μ ≤1.3
1.3＜μ ≤1.4
1.4＜μ ≤1.6
μ＞1.6
[1]，[3]的判别标准见表 1，可以看出对同样的 μ ≥1.2，
不同资料把握的尺度大不相同。
质量和刚度明显不对称的判别标准
表1
文献
判别条件
判别原则
比较
对复杂高层建筑，当不考
文[5]的要求要比文[3]
[1] 虑偶然偏心或双向地震
严许多，只能理解为：
作用时
μ≥1.2 作为地方标准其目的
对所有抗震建筑，当考虑 [3]
Ⅰ类
Ⅱ类
注：θE 为地震作用下的最大层间位移角。
Ⅱ类 不允许 不允许 不允许 Ⅱ类 不允许 不允许 不允许 Ⅱ类 不允许 不允许 不允许
参考文献
[1] 徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社，2005. [2] 广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规 定 DBJ/T15-46-2005[S].北京：中国建筑工业出版社，2005. [3] 江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则[M]. 北京：中国建筑工业出 版社，2007. [4] 朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[M].北京：中国建筑工业出 版社，2005.
θE≤1/1100 规则 Ⅰ类 Ⅰ类
框架
1/1100＜ 规则
θE≤1/550
Ⅰ类
Ⅱ类
框架-剪力墙 θE≤1/1600 规则 Ⅰ类 Ⅰ类
框架-核心筒 1/1600＜ 规则
板柱-核心筒 θE≤1/800
Ⅰ类
Ⅱ类
框支层、筒 θE≤1/2000 规则 Ⅰ类 Ⅰ类
中筒、剪力 1/2000＜
墙
规则 θE≤1/1000
Building Structure
设计交流
结构规则性判别中的相关问题分析
朱炳寅/中国建筑设计研究院
在结构设计中，需要根据楼层扭转位移比对结构 的规则性进行判别，对结构的规则性进行恰当的分类 是结构抗震设计的前提。只有正确把握结构的规则性， 才能对症下药，采取必要的抗震措施，使结构设计合 法、合情、合理。而正确理解位移比计算的基本原则 和主要假定，把握楼层扭转位移比的控制标准则成为 结构规则性判别的前提。
意义的，有时甚至会干扰扭转位移比判别的准确性。
这是因为，采用弹性楼板假定的计算位移，可能是平
面中某点的局部位移，不能反映楼层结构的整体扭转
状况，其数据是不全面和不真实的。因此，无论是否
符合刚性楼板的假定，在进行楼层位移比计算并对结
构进行规则性判别时都应采用刚性楼板的假定，而不
应采用弹性楼板的假定。
4 结构规则性的控制
Hale Waihona Puke 2）规范对楼层扭转位移比计算中未明确的规定 抗震规范和高规均明确规定，“质量和刚度分布 明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭 转影响”。由于规范对上述规定未给出量化标准或指 导性建议，各地在执行本规定时判别标准的把握也各 不相同，造成结构设计混乱。主要体现在两方面：(1) 对“质量和刚度分布明显不对称”的把握；(2)对双向 地震作用的把握问题，应如何考虑双向地震的作用， 是仅考虑内力，还是考虑全部效应，而若考虑全部效 应，则该效应值是否应作为结构规则性判别的依据等。 2 双向地震作用 1）美国土木工程师协会《建筑结构设计荷载》 （ASCE 7-98）第 9.5，2.5，2.2a 款规定 C 类设防的建 筑结构（相当于我国 8 度抗震设防）当采用线弹性反 应谱按正交主轴方向单向计算地震作用时，应考虑双 向地震作用效应，取 A 方向地震作用产生的内力（以 弯矩为例：MAA）与 B 方向地震作用产生的在 A 方向 内力的 30%（即 0.3MBA）之和（即 MAA +0.3MBA）， 用于构件的承载力计算（注意，美国规范只在构件的 承载力计算时需考虑双向地震作用）。 2）我国规范未明确说明双向地震作用是否只用于 承载力计算，因此，可理解为适用于全部效应计算中， 这比美国规范又跨越了一大步。但即便如此，我国规 范仍未明确在楼层位移比的计算中是否要考虑双向地 震作用。 3）对“质量和刚度分布明显不对称”的把握 对“质量和刚度分布明显不对称的结构”规范没有 明确的定量规定，各相关资料的规定也不尽相同。文
其变形小到从工程角度可以忽略不计的程度（工程设
计中，在水平地震作用下，当楼板的面内变形不大于
1/12000）时，可确定为符合刚性楼板的假定，也就是
说楼盖范围内各构件的水平变形符合同一规律（平动
时一起平动，扭转时共同扭转）。
2）当不符合刚性楼板假定时，也有设计人员改用
弹性楼板假定进行扭转位移比的计算，其实这是没有
2)弹性楼板的假定一般只用于结构或构件的内 力设计计算中。
3)考虑双向地震作用时，应以不考虑偶然偏心的 楼层扭转位移比作为“质量和刚度分布明显不对称” 的判别依据。除复杂高层建筑及超限建筑工程外，双 向地震作用可只用于结构的内力计算中。
4)结合工程的具体情况，推荐参考文[2]按表 2 控制结构的规则性控制标准。
(a)复杂高层建筑及超限建筑工程
(b)一般工程
图 1 扭转不规则判别过程
3 扭转位移比计算中的楼板模拟
1）在扭转位移比计算中经常用到刚性楼板的假
定，采用此假定的根本目的在于考察结构的整体扭转
效应。理论上讲，任何刚度的结构和构件受力后都会
有变形，结构中没有绝对刚性的楼板，所谓“刚性楼板”
只是工程中的一种简化和假定。当楼板的刚度足够大，
楼层扭转位移比 μ（ μ = Umax /U ，其中U max ，U
分别为单向地震作用下，在楼层角点处竖向构件的水 平位移或层间水平位移的最大值和平均值。）的计算 中涉及不同的计算假定（刚性楼板假定、弹性楼板假 定等）、计算原则（考虑偶然偏心、考虑双向地震作 用等）。其中部分是规范明确规定的，而另一部分规 范没有给出具体规定，还有些问题需要借鉴其他规范 相互补充确定。不同的计算假定和计算原则会得出不 同的计算结果，需要结构设计人员进行分析比较，并 取其中的合理值加以利用，而不是简单地收集起来， 取其中“最不利”的数值。
偶然偏心时
就是要采取严于国家 规范的更高标准
We learn we go 15
设计交流
Building Structure
笔者认为，文[1]的判别尺度适中、概念清晰。对 复杂高层建筑及超限建筑工程，当不考虑偶然偏心时
的楼层扭转位移比 μ ≥1.2 时，可判定为结构的质量
和刚度分布已处于明显不对称状态，此时应计入双向 地震作用的影响。在对结构的规则性进行判别时，可 取偶然偏心和双向地震的不利值(图 1(a))。而对一般结 构的规则性进行判别时，可只考虑偶然偏心而无需考 虑双向地震作用(图 1(b))。