樓層位移比控制的相關(guān)細(xì)節(jié)問題研究

劉孝國

中國建筑科學(xué)研究院有限公司北京構(gòu)力科技有限公司北京 100013

[摘要] 通過控制樓層位移比限值來控制結(jié)構(gòu)的平面不規(guī)則程度，規(guī)范要求在剛性板假定下，考慮偶然偏心的規(guī)定水平力下，樓層兩端抗側(cè)力構(gòu)件水平位移最大值與平均值的比值不宜大于1.2。位移比計(jì)算中存在難以準(zhǔn)確確定端部構(gòu)件、抗側(cè)力構(gòu)件、分塊剛性板等問題，可能導(dǎo)致不同設(shè)計(jì)人員的模型處理下計(jì)算結(jié)果不同、位移比大于2、得到多個(gè)分塊剛性板位移比等問題。對帶斜撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)由于對抗側(cè)力構(gòu)件的認(rèn)知不同可能會(huì)得到不同的位移比結(jié)果。PKPM軟件按照規(guī)范要求，自動(dòng)考慮偶然偏心，在規(guī)定水平力下，剛性板假定下統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)最外圈抗側(cè)力構(gòu)件的最大、最小位移，自動(dòng)計(jì)算位移比；同時(shí)也可人工干預(yù)，選擇分塊統(tǒng)計(jì)位移比，選擇指定那些構(gòu)件參與位移比統(tǒng)計(jì)。對地震作用最不利方向角下的位移比，可以通過指定“水平力與整體坐標(biāo)系的夾角”實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)計(jì)算。

[關(guān)鍵詞] 位移比；剛性板假定；分塊剛性板；斜撐構(gòu)件；規(guī)定水平力；偶然偏心

0引言

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（2016版）（以下簡稱“抗規(guī)”）及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱“高規(guī)”）對于結(jié)構(gòu)樓層位移比的計(jì)算及控制限值均提出了詳細(xì)的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要按規(guī)范的相關(guān)要求進(jìn)行樓層位移比及層間位移比的控制。但在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中往往存在各種情況，如果完全按照規(guī)范要求處理會(huì)存在一些位移比計(jì)算異常的情況，或者由于設(shè)計(jì)師對相關(guān)概念的把控尺度不同，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果也不相同。本文針對當(dāng)前規(guī)范位移比計(jì)算中可能存在的幾個(gè)問題展開剖析，結(jié)合設(shè)計(jì)中用到的PKPM軟件及工程案例，解析設(shè)計(jì)中如何正確的理解并應(yīng)用規(guī)范，對軟件計(jì)算結(jié)果如何應(yīng)用去判斷結(jié)構(gòu)樓層的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

1規(guī)范對結(jié)構(gòu)樓層位移比的要求

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（2016版）（以下簡稱“抗規(guī)”）3.4.3條對于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的定義為：在具有偶然偏心規(guī)定水平力作用下，樓層兩端抗側(cè)力構(gòu)件彈性水平位移（或者層間位移）的最大值與平均值的比值大于1.2。

同時(shí)抗規(guī)3.4.4條對于平面不規(guī)則建筑，位移比計(jì)算及限值有以下幾點(diǎn)要求：

扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響，且在具有偶然偏心的規(guī)定水平力作用下，樓層兩端抗側(cè)力構(gòu)件彈性水平位移或?qū)娱g位移的最大值與平均值的比值不宜大于1.5，當(dāng)最大層間位移遠(yuǎn)小于規(guī)范限值時(shí)，可適當(dāng)放寬。

凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型；高烈度或不規(guī)則程度較大時(shí)，宜計(jì)入樓板局部變形的影響。

平面不對稱且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)，可根據(jù)實(shí)際情況分塊計(jì)算扭轉(zhuǎn)位移比，對扭轉(zhuǎn)較大的部位應(yīng)采用局部的內(nèi)力增大系數(shù)。

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱“高規(guī)”）3.4.5條要求，對結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，樓層豎向構(gòu)件最大的水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級(jí)高度高層建筑、超過A級(jí)高度的混合結(jié)構(gòu)及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。當(dāng)樓層的最大層間位移角不大于本規(guī)程第3.7.3條規(guī)定的限值的40%時(shí)，該樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值可適當(dāng)放松，但不應(yīng)大于1.6。

兩本規(guī)范對樓層位移比的要求基本一致，都明確要求位移比計(jì)算時(shí)，應(yīng)在具有偶然偏心規(guī)定水平力作用下，樓層兩端抗側(cè)力構(gòu)件彈性水平位移（或者層間位移）的最大值與平均值的比值。對于位移比限值得控制，B級(jí)高度的建筑，高規(guī)要求更為嚴(yán)格一些，位移比不應(yīng)超過1.4，抗規(guī)限值要求不超過1.5。對于結(jié)構(gòu)層間位移遠(yuǎn)小于規(guī)范限值時(shí)，抗規(guī)與高規(guī)均提到可適當(dāng)放松，高規(guī)中給出了具體數(shù)值，放松最大限值到1.6。

2規(guī)范位移比計(jì)算存在的幾點(diǎn)問題

2.1 什么是抗側(cè)力構(gòu)件

抗規(guī)要求位移比計(jì)算時(shí)最大最小位移點(diǎn)需要取抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)位移，但實(shí)際工程中什么叫抗側(cè)力構(gòu)件，有時(shí)候好像較難以區(qū)分，一般認(rèn)為墻、柱等豎向構(gòu)件屬于抗側(cè)力構(gòu)件，這種比較清楚確定，但是對于存在斜桿的工程，斜桿是否是抗側(cè)力構(gòu)件？不同角度的斜桿是否抗側(cè)力程度也不一樣？多大的角度算作抗側(cè)力構(gòu)件？規(guī)范中未明確要求，顯得比較模糊，實(shí)際設(shè)計(jì)中執(zhí)行起來也難度較大。因此，要確定一個(gè)結(jié)構(gòu)尤其帶支撐構(gòu)件的位移比計(jì)算時(shí)，對于抗側(cè)力構(gòu)件的最大位移及最小位移點(diǎn)的選取是需要細(xì)致考察的。一般建議斜桿構(gòu)件的最大最小位移點(diǎn)是否參與到位移比的統(tǒng)計(jì)需要由設(shè)計(jì)確定，這就導(dǎo)致不同的設(shè)計(jì)師對抗側(cè)力構(gòu)件的認(rèn)知不同，導(dǎo)致同樣的結(jié)構(gòu)可能得出不同的位移比。

2.2什么是樓層端部

扭轉(zhuǎn)位移比的核心在于樓面扭轉(zhuǎn)的度量，即扭轉(zhuǎn)角度的界定。規(guī)范要求樓層位移比計(jì)算的位移點(diǎn)選取樓層端部抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)位移。對于規(guī)范示例圖1中的結(jié)構(gòu)平面兩端節(jié)點(diǎn)是比較好確定的。但在實(shí)際工程中兩端節(jié)點(diǎn)最大最小位移難以確定，如圖2（工程中樓蓋情況可能更加復(fù)雜）情況如何定義端部節(jié)點(diǎn)呢？

圖l 建筑結(jié)構(gòu)平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則示例

圖2 多邊形樓面

結(jié)合某實(shí)際工程，圖3所示為其首層圓形平面，基本沒法確定什么是兩端節(jié)點(diǎn)，只能沿著周邊取所有抗側(cè)力構(gòu)件的最大及最小位移點(diǎn)才能計(jì)算位移比。另外如果按規(guī)范所述，分塊計(jì)算樓板的位移比，這就更難以確定所謂的端部節(jié)點(diǎn)的最大最小位移了。因此，規(guī)范中對于兩端節(jié)點(diǎn)的要求對大部分平面為多邊形的結(jié)構(gòu)很難按圖1的示意圖方式確定。

圖3 圓形平面布置圖

規(guī)范組建議在具體操作時(shí)，可取與地震作用方向正交、且水平尺寸最長軸線兩端點(diǎn)抗側(cè)力構(gòu)件位移進(jìn)行核算。從實(shí)際設(shè)計(jì)角度看，找一條最長的線是可以的，但可能會(huì)存在這條線與樓面的交點(diǎn)上根本就沒有抗側(cè)力構(gòu)件。因此，從位移比計(jì)算可操作角度講，最大最小位移的節(jié)點(diǎn)選取既要滿足屬于抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)又要屬于最長軸線兩端節(jié)點(diǎn)的基本無法實(shí)現(xiàn)。

2.3剛性樓板假定

抗規(guī)要求，對于結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，按剛性樓蓋計(jì)算，當(dāng)最大層間位移與其平均值的比值為1.2時(shí)，相當(dāng)于一端為1.0，另一端為1.5；當(dāng)比值1.5時(shí)，相當(dāng)于一端為1.0，另一端為3。高規(guī)中要求扭轉(zhuǎn)位移比為1.6時(shí)，該樓層的扭轉(zhuǎn)變形已很大，相當(dāng)于一端位移為1，另一端位移為4。規(guī)范這兩條都明確要求位移比是在剛性樓蓋假定下計(jì)算才能得到上述的結(jié)果。但抗規(guī)條文說明中又補(bǔ)充了計(jì)算扭轉(zhuǎn)位移比時(shí)，樓蓋剛度可按實(shí)際情況確定而不限于剛度無限大假定。且規(guī)范要求平面不對稱且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)，可根據(jù)實(shí)際情況分塊計(jì)算扭轉(zhuǎn)位移比。

規(guī)范并未明確要求位移比計(jì)算時(shí)一定在剛性樓板下考察，但一般設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師都會(huì)選擇剛性樓板假定下考察位移比。假如不考慮剛性樓板假定，如圖4的平面（紅色線條標(biāo)識(shí)出了對應(yīng)的開洞位置）該如何確定樓層位移比？或該樓層是否不存在位移比概念？完全按照規(guī)范可分塊計(jì)算位移比，但如何選取分塊樓板的端部最大最小位移點(diǎn)呢？另外樓蓋應(yīng)該怎么去分塊？即使計(jì)算出每一分塊樓板的位移比對設(shè)計(jì)來講未必有實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo)意義。

圖4 樓板平面開洞情況

2.4考慮樓板的實(shí)際剛度

如果按規(guī)范考慮實(shí)際剛度的彈性樓板計(jì)算位移比，如圖4的布置，可以得到在考慮偶然偏心規(guī)定水平力下比較真實(shí)的樓層變形，進(jìn)而求得彈性樓板的位移比，但存在以下幾點(diǎn)問題：

第一，該樓層在某個(gè)方向規(guī)定水平力下由于開洞弱連接造成節(jié)點(diǎn)的位移有正有負(fù)，如果按照整體這一層考察位移比，最大位移與最小位移可能反號(hào)，會(huì)造成位移比超過理論值2的限值，不合理。

第二，如果按圖4中樓層平面分塊考察位移比，就存在所謂端部節(jié)點(diǎn)最大最小位移怎么選取的問題，有些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)會(huì)變?yōu)椴糠謽前宓亩瞬抗?jié)點(diǎn)；同時(shí)也可能存在位移比大于2的情況。

第三，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，樓蓋開洞面積大小不一，且可能有多個(gè)不連續(xù)洞口，造成難以確定樓蓋分塊的具體數(shù)量。如果按照分塊彈性板考慮，不同的樓板分塊方式，造成分塊計(jì)算樓板位移比的抗側(cè)力構(gòu)件最大最小位移點(diǎn)選取不同，會(huì)導(dǎo)致不同的位移比結(jié)果，這造成無法對樓蓋平面不規(guī)則做出合理判斷。因此，從數(shù)值上分析位移比的計(jì)算，按彈性板考慮或者分塊彈性板考慮，都可以得到樓板位移比的具體數(shù)值，但該結(jié)果無法用于判斷結(jié)構(gòu)樓層平面的不規(guī)則性。

2.5地震作用最不利方向角的位移比計(jì)算問題

抗規(guī)5.1.1條要求對有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15度，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。對一個(gè)結(jié)構(gòu)而言，X，Y軸是人為定義的，可能存在沿著某個(gè)角度結(jié)構(gòu)基底剪力最大，該角度定義為地震作用最不利方向角，需計(jì)算該方向角作用下的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與配筋，并要控制該方向的變形滿足規(guī)范要求。但規(guī)范中對該方向的位移比是否需要計(jì)算并滿足規(guī)范要求沒有明確說明。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)建模不同的擺放方向，計(jì)算得到結(jié)構(gòu)兩個(gè)方向的內(nèi)力、位移及位移比等都是不同的。個(gè)人認(rèn)為，有必要考察地震作用最不利方向角下的位移及位移比，同時(shí)也應(yīng)該控制該位移比滿足規(guī)范要求。

3 PKPM軟件對于位移比的計(jì)算原則

3.1對規(guī)范抗側(cè)力構(gòu)件的確定原則

對于樓層位移比計(jì)算時(shí)，要選取抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)位移，PKPM程序自動(dòng)識(shí)別墻、柱節(jié)點(diǎn)，并將其位移作為抗側(cè)力構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)位移進(jìn)行選取。但對結(jié)構(gòu)中有支撐構(gòu)件的情況，由于程序無法識(shí)別斜撐是否是抗側(cè)力構(gòu)件，因此，斜撐是否是抗側(cè)力構(gòu)件，位移比計(jì)算時(shí)是否要考慮斜桿的節(jié)點(diǎn)位移，需要由設(shè)計(jì)師指定。圖5所示為是否統(tǒng)計(jì)斜柱構(gòu)件參與位移比統(tǒng)計(jì)的菜單。該參數(shù)默認(rèn)不勾選，即對于有斜桿的樓層位移比統(tǒng)計(jì)時(shí)默認(rèn)不統(tǒng)計(jì)支撐桿件的位移。如果選擇統(tǒng)計(jì)，程序默認(rèn)對與豎向夾角20度以內(nèi)的斜桿按照柱設(shè)計(jì)，位移比計(jì)算時(shí)統(tǒng)計(jì)其位移；若想考慮其他角度的斜撐也參與位移比的統(tǒng)計(jì)，按圖5所示菜單，指定支撐臨界角度，在該角度范圍以內(nèi)的斜桿位移在統(tǒng)計(jì)樓層位移比時(shí)都會(huì)考慮。

圖5 位移比計(jì)算是否考慮斜柱及支撐臨界角指定

3.2對規(guī)范端部節(jié)點(diǎn)的確定原則

規(guī)范要求樓層位移比計(jì)算時(shí)取端部節(jié)點(diǎn)，對規(guī)則矩形結(jié)構(gòu)端部節(jié)點(diǎn)的選取很清楚，但對于平面布置比較復(fù)雜的情況，如平面為任意多邊形的情況，無法確定哪些是端部兩端節(jié)點(diǎn)。在剛性樓板假定下計(jì)算位移比的時(shí)候，最大最小位移節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的所有邊緣部位，因此，軟件在剛性板假定下位移比計(jì)算時(shí)取所有抗側(cè)力構(gòu)件邊緣節(jié)點(diǎn)的位移，找出其中的抗側(cè)力構(gòu)件對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的最大位移與最小位移，再計(jì)算樓層位移比。

3.3對規(guī)范平均位移的計(jì)算原則

規(guī)范要求的平均位移取值是取最大位移與最小位移之和除以2，并不是所有端部節(jié)點(diǎn)的位移取平均，軟件在計(jì)算時(shí)按照周邊節(jié)點(diǎn)最大位移點(diǎn)與最小位移點(diǎn)計(jì)算平均位移。

3.4對偶然偏心的處理原則

規(guī)范要求在進(jìn)行位移比計(jì)算時(shí)考慮偶然偏心，因此，計(jì)算位移比指標(biāo)時(shí)需在軟件中選擇“考慮偶然偏心”，如圖6所示。軟件默認(rèn)勾選該參數(shù)，不需要設(shè)計(jì)師手動(dòng)選擇，對偶然偏心的取值軟件默認(rèn)值同規(guī)范要求。

圖6偶然偏心軟件自動(dòng)考慮

3.5對規(guī)定水平力的處理原則

規(guī)范要求“規(guī)定水平地震力”一般可采用振型組合后的樓層地震剪力換算的水平作用力，并考慮偶然偏心。水平作用力的換算原則：每一樓面處的水平作用力取該樓面上、下兩個(gè)樓層的地震剪力差的絕對值。SATWE軟件對于“規(guī)定水平力”的確定方式默認(rèn)按照規(guī)范處理，即按照“樓層剪力差”計(jì)算得到，如圖7所示。

圖7 樓層剪力差及剛性板樓假定算指標(biāo)

3.6剛性樓板假定的處理原則

為了滿足規(guī)范的要求，即在剛性板假定下進(jìn)行位移比的計(jì)算，SATWE軟件選擇在“全樓強(qiáng)制剛性樓板假定”下進(jìn)行位移比、剛度比等整體指標(biāo)計(jì)算。實(shí)際工程中由于整體指標(biāo)計(jì)算模型與內(nèi)力配筋模型有區(qū)別，整體指標(biāo)一般在強(qiáng)制剛性樓板下考察，內(nèi)力配筋一般在分塊剛性板下得到；為方便一次性輸出符合規(guī)范要求的指標(biāo)與配筋，可按圖7方式選擇“整體指標(biāo)計(jì)算采用強(qiáng)剛，其他結(jié)果采用非強(qiáng)剛”，結(jié)構(gòu)的剛度比、位移比及周期比按照強(qiáng)制剛性樓板假定下的結(jié)果輸出。

3.7對規(guī)范要求的分塊計(jì)算樓層位移比的處理

抗規(guī)要求可分塊計(jì)算樓板的位移比，借助軟件是很方便實(shí)現(xiàn)的，但樓蓋分塊位移比統(tǒng)計(jì)結(jié)果對設(shè)計(jì)是否有實(shí)質(zhì)性指導(dǎo)意義難以評(píng)價(jià)。在SATWE軟件中有自動(dòng)化及半自動(dòng)化兩種方式實(shí)現(xiàn)分塊樓板位移比的計(jì)算。

方法一：選定需要分塊統(tǒng)計(jì)位移比的樓板由軟件自動(dòng)計(jì)算

如果要分塊考察樓板的位移比，僅需要簡單操作即可實(shí)現(xiàn)軟件對位移比的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

（1）計(jì)算時(shí)選擇“采用自定義范圍統(tǒng)計(jì)指標(biāo)”，如圖8所示。

圖8選擇采用自定義范圍統(tǒng)計(jì)指標(biāo)

（2）計(jì)算完畢可通過自定義組裝實(shí)現(xiàn)指標(biāo)自定義。

圖9為樓層自定義指標(biāo)菜單，通過“定義組裝表”實(shí)現(xiàn)對于位移比、剛度比等的自定義。定義組裝表截面如圖10所示。

圖9樓層指標(biāo)位移比、剛度比自定義菜單

圖10自定義樓層裝表

通過圖10的組裝表，可將不需要統(tǒng)計(jì)位移的構(gòu)件刪除，可實(shí)現(xiàn)對某一層局部樓板進(jìn)行位移比的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)。程序默認(rèn)對本層所有滿足要求的抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行位移的統(tǒng)計(jì)來計(jì)算位移比。圖10中的1，2號(hào)兩根柱子被刪除，處于未被選中的狀態(tài)，此時(shí)，首層樓層位移比的計(jì)算僅僅從紅色高亮的周邊柱子中取出最大位移及最小位移進(jìn)行位移比的統(tǒng)計(jì)。

（3）對自定義的組裝表重新統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)。

通過圖10的“指標(biāo)重新計(jì)算”即可完成在上述自定義狀態(tài)下的位移比統(tǒng)計(jì)，沒有特殊指定的樓層仍然按照正常情況統(tǒng)計(jì)位移比。可通過文本文件查看自定義后的位移比結(jié)果，如圖11所示，選擇統(tǒng)計(jì)范圍為“自定義”，選擇“刷新”，即可看到按照自定義方式統(tǒng)計(jì)的樓層位移比結(jié)果。

圖11自定義統(tǒng)計(jì)位移比結(jié)果查看圖

方法二：手工提取最大最小位移點(diǎn)手工校核

若人為校核某塊或者某幾塊樓板分塊的位移比，除按方法一自動(dòng)統(tǒng)計(jì)外，還可按軟件輸出的詳細(xì)位移信息進(jìn)行手工校核。步驟如下：

（1）計(jì)算時(shí)選擇位移輸出方式為“詳細(xì)輸出”。如圖12所示。

圖12選擇輸出詳細(xì)位移

（2）查看分塊考察樓板的每個(gè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)。計(jì)算完畢之后，通過圖13的“編號(hào)簡圖”可查看需要分塊考察位移比的某層樓板各個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的編號(hào)。

圖13樓層構(gòu)件編號(hào)簡圖

（3）根據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)確定樓蓋的最大位移與最小位移，進(jìn)而計(jì)算位移比。

輸出詳細(xì)位移的結(jié)果wdisp.out，如圖14所示，讀取所要考察的節(jié)點(diǎn)的最大位移與最小位移，手工校核計(jì)算求得位移比。需要注意的是，要分別計(jì)算在X，Y兩個(gè)方向及正負(fù)偶然偏心規(guī)定水平力下的位移比。

圖14詳細(xì)輸出的節(jié)點(diǎn)位移

4帶斜撐結(jié)構(gòu)位移比的計(jì)算及校核

圖15所示為一簡單有斜撐構(gòu)件的框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)首層高度5m，斜桿沿著X負(fù)方向偏移2m，該斜桿構(gòu)件與豎向夾角為21.8度。

圖15有斜撐構(gòu)件的框架結(jié)構(gòu)

如果采用默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行位移比計(jì)算，則輸出如下首層位移比的結(jié)果，如圖16所示。

圖16不考慮斜撐構(gòu)件位移結(jié)構(gòu)首層的位移比

為了位移比計(jì)算考慮斜撐構(gòu)件的位移，設(shè)置“支撐臨界角”為30度（大于斜桿布置的角度21.8），同時(shí)選擇“位移指標(biāo)統(tǒng)計(jì)考慮斜柱”，計(jì)算完畢之后，查看首層位移比的計(jì)算結(jié)果，如圖17所示。

圖17考慮斜撐構(gòu)件位移首層的樓層位移比

通過對圖16與17對比，最大位移點(diǎn)兩種情況下一致，都是12號(hào)節(jié)點(diǎn)，最大位移值為1.67mm；最小位移節(jié)點(diǎn)在不統(tǒng)計(jì)斜桿構(gòu)件時(shí)為13號(hào)節(jié)點(diǎn)，最小位移為1.24mm；最小位移節(jié)點(diǎn)在考慮斜桿構(gòu)件位移時(shí)，節(jié)點(diǎn)號(hào)變?yōu)?/span>10號(hào)節(jié)點(diǎn)，最小位移還是1.24mm，雖然最小位移值一致，但是指定支撐臨界角后選取的節(jié)點(diǎn)號(hào)是有別的。圖18所示為通過節(jié)點(diǎn)搜索找到10號(hào)最小位移節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的位置，設(shè)置了考慮斜桿構(gòu)件位移參與位移比統(tǒng)計(jì)，SATWE軟件在位移比計(jì)算時(shí)已經(jīng)考慮該斜桿構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)位移。

圖18斜桿構(gòu)件的位移參與位移比統(tǒng)計(jì)

按照規(guī)范及軟件計(jì)算的位移結(jié)果校核位移比為：1.67/[(1.67+1.24)/2]=1.15。位移比計(jì)算時(shí)僅取抗側(cè)力構(gòu)件對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的最大位移與最小位移。

5結(jié)論與設(shè)計(jì)建議

本文通過對規(guī)范位移比的研究及計(jì)算過程中可能存在的問題，結(jié)合PKPM軟件對當(dāng)前位移比計(jì)算時(shí)的處理原則，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中給出如下設(shè)計(jì)建議：

1.PKPM軟件中對于結(jié)構(gòu)樓層位移比的計(jì)算可自動(dòng)考慮偶然偏心，并在勾選剛性樓板假定下取樓層最外圈的端部抗側(cè)力構(gòu)件節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的最大及最小位移按規(guī)范要求正確計(jì)算位移比。

2.對帶斜桿構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，位移比計(jì)算需要設(shè)計(jì)師指定在一定角度范圍內(nèi)的斜桿構(gòu)件屬于斜柱，并選擇是否在位移比計(jì)算時(shí)統(tǒng)計(jì)該類斜柱的節(jié)點(diǎn)位移，程序可根據(jù)設(shè)計(jì)師的指定選擇統(tǒng)計(jì)。

3.如果采用彈性樓蓋計(jì)算位移比，由于局部振動(dòng)變形（包括結(jié)構(gòu)邊緣部位），將可能使位移比變形指標(biāo)放大或者縮小，甚至位移比結(jié)果會(huì)超過2，不能對結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)特性做出合理判斷。

4.按照規(guī)范中分塊計(jì)算樓蓋的位移比，程序提供了自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能及手工計(jì)算功能，可以通過自定義指標(biāo)范圍實(shí)現(xiàn)方便的統(tǒng)計(jì)，但得到局部分塊樓蓋的位移比指標(biāo)對設(shè)計(jì)可能未必有實(shí)質(zhì)性指導(dǎo)意義。

5.地震作用最不利方向角下的位移比需要計(jì)算時(shí)，需將該結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)方向，SATWE軟件中填寫“水平力與整體坐標(biāo)系的夾角”，可得最不利方向角下樓層位移比，并判斷是否滿足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50011-2010（2016版）建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2] JGJ3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.