高層建筑結構層間位移角限值控制探討

王 兆

(大同市規劃設計院,山西 大同 037006)

0 引言

為了有效地對于高層建筑的剛度加以保證，就必須要對其層間位移角加以限制，將高層建筑層間位移角控制在一定的范圍之內，才能夠更好地保證高層建筑結構的安全。之所以要對于高層建筑結構的層間位移角進行限制，第一個目的在于保證主要結構的彈性受力情況良好，通過對于高層建筑結構層間位移角限值加以控制，能夠避免高層建筑混凝土墻、柱等構件出現裂縫，而且即使出現裂縫，也可以將裂縫控制在允許的范圍之內。其次，通過對于高層建筑結構層間位移角加以控制，還能夠更好地保證高層建筑中填充墻、隔墻以及幕墻等非結構構件的完整性，避免其出現較為明顯的損傷。所以對于高層建筑結構層間位移角限值控制進行研究有著非常重要的意義。

1 相鄰高層樓層間側向剛度關系

在進行高層建筑結構設計的過程中，既需要考慮建筑結構的承載力，同時還需要考慮結構的抗側向力剛度，這樣才能夠保證高層建筑結構能夠有效地承受水平力，同時保證其在水平力作用下所產生的側向位移處在規定的范圍之內。對于高層建筑而言，相鄰樓層間的側向剛度有如下規定：

1)高層建筑結構的側向剛度必須要大于相鄰樓層側向剛度的70%或者是相鄰三層側向剛度平均值的80%；

2)對于A級高層建筑的樓層層間抗側力結構，其必須要承擔上一層所承受剪力的65%～80%，而對于B級高層建筑的樓層層間抗側力結構，其需要承擔上一層所承受剪力的75%～100%。所以可見為了確保建筑結構的剛度是按照自上而下的順序均勻的變化的，不會在某一層出現剛度的突變，就必須要對于相鄰樓層的側向剛度比加以控制，同時還需要控制相鄰樓層的受剪承載力比。按照我國規范的要求，對于建筑最大層間位移角的控制進行了相應的說明，但是規范并沒有針對高層建筑的最大層間位移角進行專門的規定。而層間位移角對于高層建筑結構的穩定性和安全性有著至關重要的影響，是控制高層建筑結構構件、非結構構件變形的一個重要指標，而高層建筑的層間位移角控制又不同于普通建筑，如果控制不到位，不僅僅會造成高層建筑成本的增加，同時更有可能影響高層建筑結構的安全。在高層建筑縱向構件由于剪切力而出現縱向變形或者是出現彎曲變形時，就會引起高層建筑結構產生位移，而這種位移對于高層建筑而言是有害位移，會導致建筑結構的破壞，所以必須要避免有害位移的產生，而要避免高層建筑結構出現有害位移，就必須要加強對于高層建筑結構層間位移角的控制。

2 高層建筑結構層間位移角限值的必要性

在對于高層建筑結構進行設計的過程中，側向剛度是影響結構穩定性的一個重要因素，所以高層建筑結構必須要具備足夠大的剛度，才能夠避免在風力、地震等作用的影響下使得結構出現破壞。在高層建筑結構設計過程中必須要考慮極限狀態下位移角的限值，避免高層建筑結構層間位移角過大而出現附加彎矩，導致結構坍塌。在高層建筑正常極限狀態下，允許出現非結構性位移，但是必需要將位移值控制在安全的范圍之內。同時通過對于層間位移角限值加以控制，還能夠有效地避免外界沖擊力對于高層建筑結構的剛度造成影響，所以對于高層建筑結構層間位移角限值加以控制有著非常重要的意義。

3 高層建筑結構層間位移角限值控制對策

3.1 合理布置剪力墻

對于高層建筑結構而言，通過合理地對于剪力墻加以布置，可以實現對于層間位移角限值的控制。因此在對于剪力墻進行布置時，首先必須要滿足數量上的要求，剪力墻的數量不能夠過多也不能夠過少，如果剪力墻的數量過多會使得工程的造價增加，而如果剪力墻的數量過少又不利于保證結構的剛度。所以必須要嚴格按照規范要求將結構中剪力墻的數量控制在合理的范圍之內，才能夠更好地對于層間位移角限值加以控制。

3.2 選擇合理的剛度

在對于高層建筑結構進行設計的過程中，還可以通過選擇合理的剛度來對于高層建筑結構層間位移角限值加以控制。首先，總體而言，高層建筑各個樓層的剛度應該沿著高度的增加而減少，不能夠在某一樓層出現突變，所以需要對于相鄰兩層間的剛度比值加以控制，從而實現對于層間位移角限值的控制。

3.3 選擇適宜自振周期

自振周期也是影響高層建筑結構層間位移角限值的一個重要因素，所以還必須要注重對于高層建筑自振周期的選擇。而在確定自振周期時，高層建筑結構體系的選擇至關重要。在對于高層建筑結構體系加以選擇的過程中，必須要充分考慮土地的卓越周期，因為對于建筑結構而言，如果其自振周期同場地的卓越周期是一致的，在地震作用下，二者往往就會出現共振，進而導致建筑結構的破壞。所以在進行高層建筑結構設計時，必須要明確結構自振周期和土地卓越周期之間的關系，避免二者出現共振。而在設計過程中可以通過計算得到高層建筑結構的自振周期，進而通過選擇結構體系實現對于結構自振周期的控制，從而有效地控制高層建筑結構層間位移角限值，保證高層建筑結構的安全和穩定。

4 結語

在本文的研究中，主要針對高層建筑結構層間位移角限值控制的相關問題進行了探討，首先說明了相鄰高層樓層間側向剛度的關系，然后明確了高層建筑結構層間位移角限值的必要性，最后提出了通過采取合理布置剪力墻、選擇合理的剛度、選擇適宜自振周期等措施來控制高層建筑結構的層間位移角限值，以期能夠為高層建筑結構的設計提供相應的參考。

參考文獻:

[1] 魏 璉,王 森.論高層建筑結構層間位移角限值的控制[J].建筑結構,2006(S1):49-55.

[2] 忻鼎康,胡紹隆.超高層混凝土結構的層間變形限值[J].建筑結構學報,2000,21(3):10-15.

[3] 翁澤松.高層建筑結構層間位移角限值控制探討[D].廣州：華南理工大學,2014.