新《建筑抗震设计规范》中结构扭转位移比计算解理论文

谈新《建筑抗震设计规范》中结构扭转位移比计算的解理搞要：2010年，新的《建筑抗震设计规范》gb50011－2010和《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj3－2010发布，它们对结构位移比的计算和执行方法有了新的修改，现谈谈本人对此修改的理解。

关键词：结构扭转位移比；《建筑抗震设计规范》；刚性楼盖；给定水平力

随着社会经济水平的日益发展，我国高层建筑也渐渐普及。从公共建筑到住宅小区，由于要考虑到建筑平面功能和立面造型的丰富，相对自由的不规则建筑平面布置成为建筑师们进行建筑方案设计

时的一种趋势。因此，随着建筑物高度的不断增加和不规则平面的日益流行，建筑物在水平力的作用下，结构扭转效应成为结构设计中的重点和难点。

在工程设计中，扭转效应问题首先应从结构布置方案入手，重视概念设计，其中调整平面结构布置方案以减小结构位移比就是一项控制结构扭转效应的最有效方法之一。2010年，新的《建筑抗震设计规范》gb50011－2010和《高层建筑混凝土结构技术规程》jgj3－2010发布，它们对结构位移比的计算和执行方法有了新的修改，现谈谈本人对此修改的理解。

一、结构扭转位移比的定义和其规范历史背景

从1964年我国发布第一部《建筑抗震设计规范》（以下简称《抗规》）至1989年的《抗规》gbj11－89，我们规范对建筑体型，结构布置

等概念设计的规定很少。但随着社会经济的发展，建筑物的体型日益复杂，平面日益趋向不规则，工程设计人员的概念设计分析变得越来越重要。因此，从2001年起，《抗规》gb50011－2001版就增补了很多关于结构概念设计的内容，其中控制结构扭转效应的一项十分重要指标：结构扭转位移比就在该版规范中首次出现了。

按《抗规》gb50011中的表述，扭转位移比应是指楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值。该条规范规定，当比值≥1.2时为平面扭转不规则，且不宜>1.5。针对此项，《抗规》在条文解释中特意画了示意图，如下图1所示。

二、新老《抗规》对结构位移比计算方法的修改

2010年，新的《抗规》gb50011－2010发布，它对老《抗规》的位移比的计算方法做了一些修改，分别如下。

老《抗规》规定，在算扭转位移比时，要求按刚性楼盖计算。因为规范没有对刚性楼盖作定义，我们在工程设计时，一般都定义了按楼板刚度无限大计算。对此，新规范条文解释3.4.3、3.4.4条中作了明确的阐述：楼盖周边两端位移不超过平均位移2倍的情况，称为刚性楼盖。计算扭转位移比时，楼盖刚度可按实际情况确定而不限于刚度无限大假定。从这个条文解释中看出，我们以后的设计中，对扭转位移比参数的计算时，必须把楼板的刚度情况考虑进去。如平面规则时，我们可以简化地按楼板无限刚的模型计算，如果楼

板平面不规则或者大开洞时，我们可以按楼板分块无限刚甚至按弹性楼板来计算。

老《抗规》规定扭转位移比计算时所用的位移值可按各振型位移的ｃｑｃ组合计算，新《抗规》明确表明不可采用该方法，应用“给定水平力”来计算。“给定水平力”的值如何计算呢，《高层建筑混凝土结构技术规程》ｊｇｊ3-2010条文说明3.4.5条有阐述：“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心。水平作用力的换算原则：每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值；连体下一层各塔楼的水平作用力，可由总水平作用力按该层各塔楼的地震剪力大小进行分配计算。为什么要作如此修改呢？我个人理解：其实，老《抗规》中规定位移值按ｃｑｃ法组合位移来计算的位移比是存在一定的错误，我们可以从前文的图１中看出，对刚性楼盖而言，在水平力作用下，扭转产生的位移在两个角部总是一大一小的。ｃｑｃ法组合位移值即各振型求出来的位移值平方相加后再开方所得的值，这样，我们就不能保证建筑物较大的角部位移值一定比边上中部的位移值大。因此就和图１所阐述的物理意义是不相符的。在新的《抗规》中定义了要用“给定水平力”来求结构位移，这样，就完全避免了这种现象，使结构位移比的计算定义更准确，更合理。

新老《抗规》结构扭转位移比计算的对比

现在，我们通过一个工程实例，对新老两套规范的扭转位移比作对

比分析，希望能让读者通过这个简单的对比，对规范修改后，我们应该如何执行新的规范和执行新规范后的计算结果变化有一个感性认识。（本文对比所采用的结构计算软件分别是中国建筑科学研究院编制的ｐｋｐｍｓａｔｗｅ和广东省建筑设计研究院编制的广厦ｇｓｓａｐ。）

工程实例概况：本工程所在地区地震设防烈度为7度，基本风压为0.7kn/m2, 为框架－剪力墙结构，框架、剪力墙的抗震等级均为二级。该工程为办公楼建筑，地下１层，地上22层，建筑物高度为84.8ｍ，首层层高5.0ｍ，二层及以上均为3.8ｍ，结构平面布置如下图。

从上平面结构布置图中可以看出，二层楼面为大开洞的不规则平面，我们分别按平面无限刚和弹性膜楼盖两种模型计算。三层及以上各层只在楼盖平面无限刚的条件下作新老规范结构位移比的对比。对比结果归纳为下表１、表２。

从上表的数据对比，我们可以看出：

1.用cqc法和“给定水平力”求出来的结构位移比是有变化的，但哪一种方法求出来的位移比更大一些是不确定的；

2.二层平面属于典型的大开洞不规则平面，从两程序对二层楼盖设成刚度无限大和弹性膜两种方法求位移比的数据来看，一般设成弹性膜的位移比会相对大一些。

四、结束语

新的《抗规》已经全面开始执行有一年多了，从这一年的工程设计任务中，本人觉得位移比这个参数在较多的工程中会比以前更难调整，也更加符合我们对建筑结构安全度有越来越高要求的趋势。因此，我们应该在工程设计时，多学习新规范的编写和修改意图，多总结工程设计经验，向做出更安全，更科学，更经济，更美观的建筑结构设计而不断努力。

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。