高层建筑结构层间位移角限值控制探讨

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结构的层间位移角是衡量结构刚度及变形能力的重要指标。我国规范对结构层间位移角的限值,主要是限制结构在正常使用条件下的水平位移,确保结构具有足够的刚度和一定的变形能力,避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和正常使用要求。如果层间位移角不满足规范要求,说明结构的上述要求无法得到满足。但层间位移角过小,则说明结构的刚度过大,结构的地震反应增大,除造成建造成本增加外,反而对结构的抗震不利。若能适当放宽结构的层间位移角限值,适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积,既可保证结构在水平荷载作用下不致产生过大的变形,又做到结构设计经济实用。与美国、日本等国相比,我国规范对结构的层间位移角限值较为严格,其限值的合理规定还有进一步探讨认识的必要。本文拟对此问题,通过几个工程实例,建立一些结构模型,通过变化其竖向刚度,分析其弹性层间位移角及弹塑性层间位移角的变化及其存在的关联,提出在满足结构承载力、稳定性和使用要求的前提下合理放松结构层间位移角限值的建议,从而减轻我国建筑的建造成本。本文的主要工作包括以下内容:(1)从力学原理出发论述水平荷载作用下高层建筑结构体系的受力变形特征。(2)阐述结构侧向刚度控制以及结构层间位移的组成,讨论控制结构层间变形的三个参数:层间位移角、有害层间位移角及区格广义剪切变形的计算方法及其合理性。(3)通过框架结构、剪力墙结构和框架-核心筒结构等工程实例,引入有害层间位移角概念,分析在水平荷载作用下工程实例的弹性层间位移角、有害层间位移角及弹塑性层间位移角的变化特点,论证在满足结构承载力、稳定性和使用要求的前提下合理放松结构层间位移角限值的可行性。
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