规范编修者说第二期：扭转位移比，你算对了吗？

注意：几个关键词：端部、抗侧力构件、水平！！

（2）关于楼盖刚度

2010版《建筑抗震设计规范》修订时明确规定，计算扭转位移比时 楼盖刚度应按实际情况确定，不再采用强制刚性楼板假定 。原因如下：

计算扭转位移比的目的是为了判断结构是否属于扭转不规则，考查结构在地震作用下是否存在较大的、不可忽略的扭转效应，从这个意义上讲，取结构两个端部的水平侧移（或层间位移）进行扭转位移比计算，才是合理的。然而，由于早期的规范（或规程）在具体规定的文字表述上并未就这一点加以明确，自2001规范发布实施以来，相当一部分工程设计人员以及一些常用辅助设计软件均采用整个楼层中竖向杆件的最大水平位移与整个楼层的平均位移来计算扭转位移比。应该说，这样的处理方式，对于刚性楼盖的结构来说基本可行，但对于柔性楼盖的结构，由于误差太大并不适用。

但是，强制刚性假定本身并不合理，计算结果并不能真实反应结构的实际状况，而且对于扭转位移比计算来说，强制刚性的假定并非必要条件，因此，2010规范不再要求楼盖刚性假定，楼盖刚度按实际情况确定，但扭转位移比必需采用两端的水平位移进行计算。

图2 美国ASCE7规范关于柔性楼盖的定义

需要说明的是，目前我国的相关结构设计规范并没有对刚性楼盖、柔性楼盖给出明确的界定指标，具体工程中楼盖的刚性认定主要依赖于设计人员的经验判断。关于楼盖刚性与柔性的界定，美国的ASCE7规范给出了明确的规定，我国工程设计人员在进行结构计算时可以参考使用：当两相邻抗侧力构件之间的楼板在地震作用下的最大变形量超过两端抗侧力构件侧向位移平均值的2倍时，该楼板即定义为柔性楼板（图2）。 

（3）关于地震作用

2001版《建筑抗震设计规范》对扭转位移比计算时的地震作用没有特殊的规定，一般直接采用振型分解反应谱分析的位移计算结果，但是在具体工程操作时发现，振型分解反应谱法计算的最大位移往往会出现在楼盖的中部而不是端部，容易造成规则性判断错误。为此，2010版抗震规范明确规定，计算扭转位移比时采用“规定的水平力”。

所谓“规定的水平力”指的是由振型分解反应谱法计算的楼层剪力反算所得的各楼层地震作用。

（4）关于偶然偏心

一般来说，计算扭转位移比时，应考虑偶然偏心的影响。偶然偏心的大小，一般按计算方向最大尺寸的5%采用。

图3 1972年马那瓜地震中两栋相邻建筑的结构平面简图

国内方面，天津754厂11号车间（图4），为高25.3m的层钢筋混凝土框架体系，全长109m，房屋两端的楼梯间采用490mm厚的砖承重墙，刚度很大；房屋长度的中央设双柱伸缩缝，将房屋分成两个独立区段。就一个独立区段而言，因为伸缩缝处是开口的，无填充砖隔墙，结构偏心很大。1976年唐山地震时，由于强烈扭转振动多  2层有11根中柱严重破坏，柱身出现很宽的X形裂缝。

图4 1976年唐山地震中

天津754厂11号车间结构平面简图

需要说明的是，目前我国的相关结构设计规范并没有对刚性楼盖、柔性楼盖给出明确的界定指标，具体工程中楼盖的刚性认定主要依赖于设计人员的经验判断。关于楼盖刚性与柔性的界定，美国的ASCE7规范给出了明确的规定，我国工程设计人员在进行结构计算时可以参考使用：当两相邻抗侧力构件之间的楼板在地震作用下的最大变形量超过两端抗侧力构件侧向位移平均值的2倍时，该楼板即定义为柔性楼板（图2）。 

（2）扭转效应控制对策小结

鉴于扭转效应可能导致建筑的严重破坏，历来的抗震设计均非常重视扭转效应问题，对建筑物的扭转效应提出了限制性要求。目前，我国的建筑抗震设计相关规范对建筑物的扭转效应问题，根据扭转不规则的程度不同分以下几个层次区别对待：

一、 对于规则结构，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各构件，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，周边各构件宜按不小于1.3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。

二、 对于扭转不规则结构，应计入扭转影响，同时，限定楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5 倍，当最大层间位移远小于规范限值时，可适当放宽。 对于高层建筑，按《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定，当结构的层间位移角小于规范限值的40%时，可放宽到1.6倍；对于多层建筑，规范并没有给出明确的放宽程度说明，实际工程操作时，可根据规范的程度用词惯例进行把握，“远小于”按50%界定，“适当”按10%控制，即多层建筑，当层间位移角小于规范限值的50%时，可放宽到1.65倍。

三、 对于高层建筑混凝土结构，除了要对结构扭转位移比进行控制外，尚应对结构的扭转周期比进行严格控制 ：A级高度不应大于0.9，B级高度、混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。

四、 对于扭转特别不规则的结构 ，即不含裙房的楼层扭转位移比大于1.4 ，或扭转周期比大于0.9, 混合结构扭转周期比大于0.85，应按建设部111号部长令进行抗震设防的专项审查，同时，需要采取比相关规范更严格的措施。

五、 避免采用扭转严重不规则的建筑方案。 一般情况下，当结构扭转位移比大于1.5或结构第一振型为扭转振型时，应调整建筑结构的布置方案。