什么是高层建筑层间位移

【专家解说】：　　层间位移限值是钢筋混凝土高层结构设计中的一个重要参数，《高层建筑混凝土结构技术规程》在规定结构的弹性层间位移限值时划分了各种不同的结构形式，高度不大于150米的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比框架结构为1/550，框架-剪力墙、框架-核心筒、板柱剪力墙结构体系为1/800，筒中筒、剪力墙结构体系为1/1000，框支层为1/1000。层间位移限值是保证结构具有必要的刚度，避免过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和舒适度，高层建筑在风载作用下将产生振动，过大的振动加速度将导致建筑物的摇摆，使在建筑内居住和工作的人产生不舒适和恐慌。国外高层建筑多采用钢结构，一般对层间位移角（剪切变形角）加以限制，主要是考虑非结构构件的损坏，它不包括建筑物整体弯曲产生的水平位移，数值较宽松。
　　对钢筋混凝土结构的高层建筑而言，层间位移限值既要考虑结构构件的开裂，又要考虑非结构构件的损坏。
　　限制层间位移的目的是：
　　1、保证主结构基本处于弹性受力状态，避免混凝土墙、柱等主要抗侧力构件开裂，同时将梁的裂缝限制在规定允许范围内。
　　2、保证填充墙、隔墙、幕墙等非结构构件的基本完好，避免出现明显损坏。
　　高层建筑结构是按弹性阶段进行设计的，地震按小震考虑，风按50年一遇风压标准，结构构件的刚度采用弹性阶段的刚度；内力与位移分析不考虑弹塑性变形。
　　有三种不同的层间位移变形参数：层间位移角色、有害层间位移角和广义剪切变形。
　　层间变形传统上以层间位移角表示，它反映剪切型结构的受力特征较为合理，但与弯曲型或弯剪型结构的受力特征的相关性较差。
　　有害层间位移角主要用来反映剪力墙等弯曲型结构的受力特征，对整个楼盖的变形采用了平截面假定。高层或超高层建筑多为弯剪型结构，一方面构件的变形中存在与受力不相关的楼盖刚性转动成分，另一方面整个楼盖的变形不符合平截面假定，即存在楼盖的竖向翘曲变形。
　　广义剪切变形的实质是将层间位移角中剪力墙、框架和连梁区格各自不同的刚性位移（转动）部分去除，剩下部分则是受力引起的变形，即是对层间位移角的“去伪存真”。区格的广义剪切变形中包括弯曲变形和剪切变形。与弹性力学中剪切变形的定义相似。将一个楼层划分为剪力墙、框架和连梁三类不同的区格后，由于三类区格下楼盖的转动各不相同，在相同的层间位移角下不同区格的广义剪切变形也不相同。同时，因为将空间结构划分为平面区格，可用不同位置的实际位移计算广义剪切变形，则既可以考虑侧向位移的影响，也可考虑楼盖扭转变形的影响。最大层间位移角一般位于建筑物的中上部位，与受力相关性较差；剪力墙区格的最大广义剪切变形一般位于建筑物的底部或加强层附近，框架与连梁区格的最大广义剪切变形一般位于框架梁和连梁内力最大部位，与受力相关性较好。剪力墙区格的最大剪切变形数值远小于最大层间位移角，当层间位移角限制在1/500以内时，剪力墙区格的最大广义剪切变形均小于1/3000。加之超高层结构竖向构件轴压力远大于剪力，墙肢不会出现裂缝，层间变形的限值主要由框架和连梁区格的广义剪切变形允许值控制。
　　限制广义剪切变形在理论上比限制层间位移角合理，但计算较繁琐，对于特别复杂的结构，可用广义剪切变形形式代替层间位移角进行计算和限制。