52.抗震变形验算中,任一楼层位移、层间位移、层位移差有何联系和区别?
任一楼层的位移(含顶点位移)ui是相对结构固定端(基底)的相对侧向位移;层间位移Δui是上、下层侧向位移之差,即Δui=ui-ui-1;层间位移角θi是层间位移与层高之比值,即θi=Δui/hi。
在《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ 3—1999)中,对结构侧向位移有顶点位移和层间位移角双重要求。实践表明,如果层间位移角得到有效控制,结构的侧移安全性和适用性均可得到满足。因此,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)中仅保留了层间位移角的限值条件,与国外有关规范的要求相一致;同时,对150m以上的高层建筑提出了舒适度要求,即增加了结构顶点风振加速度的限制条件。
考虑到层间位移控制是一个宏观的侧向刚度指标,为便于设计人员在工程设计中应用,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)采用层间最大位移与层高之比Δu/h,即层间位移角θ作为控制指标。
目前,层间位移没有考虑由于结构整体转动而产生的所谓无害位移的影响。但实际上,对高度较高的房屋建筑,结构整体弯曲引起的侧移影响是不可忽视的,在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)第3.7.3条第2、3款以放宽层间位移角限值的方式加以考虑,即高度不大于150m的高层建筑的整体弯曲变形相对影响较小,层间位移角的限值Δu/h按不同结构体系在1/550~1/1000之间分别取值。当高度超过150m时,弯曲变形产生的侧移有较快增加,所以高度超过250m的高层建筑,层间位移角限值按1/500作为限值,高度在150~250m之间的高层建筑按线性插入考虑。
在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)第3.4.5条中,规定了同一楼层最大水平位移(层间位移)与平均水平位移(层间位移)的比值限值,以限制结构的扭转效应不致过大。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)第3.7.3条楼层层间位移角控制条件,采用了层间最大位移计算,不扣除整体弯曲变形,即直接采用内力位移计算的位移输出值。抗震设计时,层间位移计算可不考虑偶然偏心的影响。
层间位移角Δu/h的限值指最大层间位移与层高之比,第i层的Δu指第i层和第i-1层在楼层平面各处位移差Δu=ui-ui-1中的最大值,不扣除整体弯曲变形。抗震设计时,层间位移计算可不考虑偶然偏心的影响。主要考虑到,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)采用楼层最大层间位移控制层间位移角已经比《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ 3—99)严格,而侧向位移的控制是相对宏观的要求,同时也考虑到与《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)等国家标准保持一致。