建立起顶点平动侧移和楼层层间最大平动位移角的联系后，接下来就可以通过干预结构的实际刚度，量化分析其对顶点平动侧移的影响，进而估量其对层间最大平动位移角的影响。

 

傅总《实用高层建筑结构设计》书中使用的矩形实心截面梁无法实现这个需求，因为：

 

1）如果说建筑平面的外轮廓尺寸就是悬臂梁的截面尺寸，那么楼层的竖向构件只能均匀弥散在整个实心矩形梁截面内。建筑外轮廓不变的情况下，无法展现不同结构布置方案的差异。

 

2）结构的顶点平动侧移无法与平面竖向构件布置方案联系起来，就没办法从宏观上判断不同结构布置方案的优劣。

 

针对以上问题，大白想到了箱型截面梁，它的受力特点和剪力墙结构近似：

 

腹板（横墙）抗剪，翼缘（有效翼墙）抗弯。

 

调节腹板或翼缘的尺寸，代表结构横、翼墙布置方案的调整，然后结合顶点平动侧移的变化情况，让我们直观判断调整方案的优劣。

 

（a）弯曲侧移变形                                （b）剪切侧移变形

剪力墙结构近似侧移变形简图

要想量化变形的结果，首先要确定截面的尺寸。

 

大白利用平面布墙率指标n来表征箱型梁的截面尺寸，通常项目可取n=4%～7%。

 

所谓平面布墙率，就是建筑标准层平面内，全部剪力墙投影面积占楼层结构面积的比例。

箱型梁典型断面

结合简图及公式，先尝试分析了箱形悬臂梁的变形特征：

 

 

表格说明：

 

1、高宽比是影响高层剪力墙结构侧移变形形态的主要指标；

 

2、无法通过调整墙体布置，来改变侧移变形形态。

结构矮墩时，剪切侧移和弯曲侧移各占部分比例，侧移变形呈弯剪型；

 

结构细长时，可考虑忽略剪切侧移，侧移变形呈弯曲型。

弯剪型和弯曲型的差别，在于变形曲线上有反弯点。

 

（a）弯剪型曲线                  （b）弯曲型曲线

 

特别应该注意：

平面狭长的结构，由于纵、横向高宽比差别极大，各向的侧移变形形态截然不同。

 

整个算例：某33层钢筋混凝土剪力墙结构，层高3m，墙厚200mm，梁高200×600mm，结构的质量中心和刚度中心完全重合。

结构平面布置图

查阅计算结果，两个主轴方向的侧移变形曲线如下：

结构侧移变形曲线

 

X向的高宽比为99/24.2=4.1，侧移变形呈弯剪型；

 

Y向的高宽比为99/12=8.2，侧移变形呈弯曲型；

 

明显看出，两个主轴方向的侧移变形形态完全不同。

 

实际工程项目的情况如何？是否符合上述规律？

 

案例1：某33层剪力墙住宅，建筑高度99.6m，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第三组，建筑场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.65s。50年一遇基本风压为1.3kN/㎡，地面粗糙度为A类。

某33层住宅标准层平面图

 

该案例X向平面最大长度36.4m，高宽比为99.6/36.4=2.7；Y向的最大宽度18.8m，高宽比为99.6/18.8=5.3。与简化算例相比，结构两主轴方向的侧移变形显现出相同的规律。

 

             某33层住宅结构侧移变形曲线             

 

案例2：某28层剪力墙住宅，建筑高度84.6m，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第三组，建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.45s，50年一遇基本风压为0.8 kN/㎡，地面粗糙度为A类。

某28层住宅标准层平面图

 

该案例X向平面最大长度53.8m，高宽比为84.6/53.8=1.6；Y向的最大宽度15 m，高宽比为84.6/15=5.6，相较于33层住宅案例，两者的侧移变形形态几乎完全一致。

 

某28层住宅结构侧移变形曲线

 

上述案例说明，实际工程案例的侧移变形形态与理论分析的预测是相符的。

 

美中不足的是，无论是理论分析或者是结合实际项目，都无法预测弯剪型转变为弯曲型变形的临界高宽比数值。

 

实际工程项目中，由于平面形状复杂，高宽比难以简单算得，就算求出临界高宽比，与高宽比指标一样，运用起来也会存在诸多问题（例如是用最宽的面宽，或者是用最窄的，还是用等效宽度等等）。

 

所幸的是，各向的侧移变形形态倒可以简单获得，并且表现直观。

宏观上，跳过高宽比这个不好量化的指标，先看看各向的侧移变形。

 

配合其他一些指标，可以综合判断结构的高宽比是否合理，限于文章篇幅，以后我们再聊。

在下一篇文章中，大白将展示，如何利用变形形态与高宽比的内在联系，以及结构初步方案的变形形态，指导我们进行下一步的结构布置调整工作。

大白画重点啦：

 

高宽比是影响高层剪力墙结构侧移变形形态的主要指标；

无法通过调整墙体布置，来改变侧移变形形态；

平面狭长的结构，各向的侧移变形形态截然不同；

以及：

 

宏观上，高宽比不好算，可以先看看结构的侧移变形。

来源：构思结构，如有侵权请联系删除