高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件

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高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件



一、规范条文

抗规5.1.1条规定：质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

抗规5.2.3条规定：规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应应乘以增大系数。一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。5.2.3条文说明中提到：对于平面规则的建筑结构，国外的多数抗震设计规范也考虑由于施工、使用等原因所产生的偶然偏心引起的地震扭转效应及地震地面运动扭转分量的影响。本次修订要求，规则结构不考虑扭转耦联计算时，应采用增大边榀结构地震内力的简化处理方法。

高规JGJ3-2002第3.3.2条(强制性条文)规定，质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应计算单向水平地震作用下的扭转影响。

高规JGJ3-2002第3.3.3条规定，计算单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。

高规JGJ3-2002第 4.6.3按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h 之注：楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。抗震设计时，本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。

高规JGJ3-2002第4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。 二、规范存在问题：

规范对楼层扭转位移比计算中未明确的规定抗震规范和高规均明确规定，“质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响”。规范仍未明确在楼层位移比、层间位移角的计算中是否要考虑双向地震作用。

由于规范对上述规定未给出量化标准或指导性建议，各地在执行本规定时判别标准的把握也各不相同，造成结构设计混乱。主要体现在两方面：(1)对“质量和刚度分布明显不对称”的把握；(2)对双向地震作用的把握问题，应如何考虑双向地震的作用，是仅考虑内力，还是考虑全部效应，而若考虑全部效应，则该效应值是否应作为结构规则性判别的依据等。 三、高层建筑考虑偶然偏心和双向地震计算工况： 1计算内力时（弹性板） (1) 单向地震

(2) 单向地震-5%偶然偏心 (3) 单向地震+5%偶然偏心

(4) 不规则高层结构（位移比>1.2, 满足抗规2条以上不规则性时）考虑双向地震 (2)- (4)取大值。(4)肯定比（1）大。（2）、（3）可能比（1）大也可能比（1）小。

2 计算弹性位移角（刚性楼板假定，只需考虑结构自身的扭转藕联，无需考虑偶然偏心及双向地震）

（1）单向地震

3 计算位移比（刚性楼板假定）


(1) 单向地震

(2) 单向地震-5%偶然偏心 (3) 单向地震+5%偶然偏心

(4) *很多学者认为位移比不应考虑双向偏地震，美国规范位移比不也考虑双向偏地震 *如果您坚持考虑，那么：不规则高层结构（位移比>1.2, 满足高规2条以上不规则性时）考虑双向地震。按图1流程判断不规则性



(1)- (4)取大值用来判断结构扭转不规则 三、SATWE参数

说明：“双向地震作用（扭转效应）”不要与“偶然偏心”不同时选；

选“双向地震作用（扭转效应）”时，一定要选“扭转耦联”。 四、说明

工程设计中，如在计算双向地震作用时再同时考虑偶然偏心的影响，此要求过于严格了一些，目前国外规范中也没有这方面的规定，但设计中应取两者计算结果的不利者。

双向地震作用计算，本质是对抗侧力构件承载力的一种放大，属于承载能力计算范畴，不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。

常有单位要求按双向地震作用计算控制“楼层位移比”和“层间位移角”，这是没有依据的。但对特别重要或特别复杂的结构，作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。

五、现行规范缺陷：

① 现行规范关于特定条件下偶然偏心问题的规定并不十分合理,建议进行抗震设计的

结构均计算偶然扭矩计入偶然偏心的影响。

② 结构相对扭转效应主要受相对偏心距和平扭刚度比两个结构参数共同影响,偏心距

和刚度比相同的单双向偏心结构扭转效应并不相同,现行规范限定的平扭周期比不能完全反映结构的平扭刚度比,仅限定结构单方向平扭周期比以控制结构扭转效应的做法有待改进。

③ 双向水平地震共同作用下轴力效应叠加的问题应引起重视,仅考虑单向水平地震作

用可能会使某些竖向构件的截面承载力设计偏不安全。考虑双向水平地震作用的结构范围仅局限于现行规范所规定的质量和刚度明显不对称(扭转效应突出)的结构并不十分合理。

④ 现行规范关于双向水平地震作用下结构效应的组合方法可以满足工程设计的精度

要求,但双向设计反应谱的完善还有赖于双向地震动输入问题的深入研究。

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