53.为什么采用层间位移角来控制楼层层间最大位移?

高层建筑层数多、高度大，为保证高层建筑结构具有必要的刚度，应对其层间位移加以控制。这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小的一个相对指标。

国外一般对层间位移角（剪切变形角）加以限制，它不包括建筑物整体弯曲产生的水平位移，而且数值较宽松。

在正常使用条件下，限制高层建筑结构层间位移的主要目的有二点。

（1）保证主结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构来讲，要避免混凝土墙或柱出现裂缝；同时将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许范围之内。

（2）保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损伤。

迄今，控制层间变形的参数有三种：即层间位移与层高之比（层间位移角）；有害层间位移角；区格广义剪切变形。其中层间位移角是过去应用最广泛，最为工程技术人员所熟知的，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）也采用了这个指标。

1）层间位移与层高之比（简称层间位移角）

2）有害层间位移角

式中，θ_i、θ_i-1为i层上、下楼盖的转角，即i层、i-1层的层间位移角。

3）区格的广义剪切变形（简称剪切变形）

式中，γ_ij为区格ij剪切变形，其中脚标i表示区格所在层次，j表示区格序号；θ_i-1，j为区格ij下楼盖的转角，以顺时针方向为正；l_j为区格ij的宽度；v_i-1，j-1,v_i-1，j为相应节点的竖向位移。

如上所述，从结构受力与变形的相关性来看，参数γ_ij即剪切变形较符合实际情况；但就结构的宏观控制而言，参数θ_i即层间位移角又较简便。

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）采用了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。

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年一遇的风压标准值考虑；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。因此所得出的位移相应也是弹性阶段的位移。它比在大震作用下弹塑性阶段的位移小得多，因而位移的控制值也比较小。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）采用层间位移角Δu/h作为刚度控制指标，所以不扣除整体弯曲转角产生的侧移，即直接采用内力位移计算的位移输出值。

高度不大于150m的常规高度高层建筑的整体弯曲变形相对影响较小，层间位移角Δu/h的限值按不同的结构体系在1/550～1/1000之间分别取值，如表3-9所示。但当高度超过150m时，弯曲变形产生的侧移有较快增长，所以超过250m高度的建筑，层间位移角限值按1/500作为限值。150～250m之间的高层建筑按线性插入考虑。

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/h指第i层和第i-1层在楼层平面各处位移差Δu_i=u_i-u_i-1中的最大值。由于高层建筑结构在水平力作用下几乎都会产生扭转，所以Δu的最大值一般在结构单元的尽端处。

震害表明，结构如果存在薄弱层，在强烈地震作用下，结构薄弱部位将产生较大的弹塑性变形，会引起结构严重破坏甚至倒塌。本条对不同高层建筑结构的薄弱层弹塑性变形验算提出了不同要求，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）第3.7.4条第1款所列的结构应进行弹塑性变形验算，第2款所列的结构必要时宜进行弹塑性变形验算，这主要考虑到高层建筑结构弹塑性变形计算的复杂性和目前尚缺乏比较成熟的实用计算软件。

结构弹塑性位移限值与现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）相同（表3-10），其计算应根据实际情况分别采用简化方法、静力弹塑性方法或弹塑性时程分析方法。