本期推荐讲师

作者 | 秋刀鱼

国家一级注册结构工程师，结构工程硕士、常年在甲级设计院从事结构设计工作。

擅长砖混结构、混凝土框架结构、混凝土剪力墙结构、无梁楼盖、人防结构设计。

本文来源于其微信公众号“秋刀鱼塘”

【秋刀鱼塘】设计心得第四期

结构设计相关知识分享的一汪小水塘

问题阐述

地震作用计算和结构抗震验算为结构设计提供依据，指导我们选择合理的结构布置体系、构件截面尺寸和配筋。

而在结构规则性判别这一问题上，偶然偏心、双向地震以及扭转耦联这三个词经常困扰着我们，抗规和高规在相同问题上的不同阐述又造成了设计、审查时的随意。有些指标明明不用考虑，反而成了拦路虎，增加了工作难度。

所以，理解这三个名词对我们日后的设计工作将会大有裨益。

问题分析

形成原因

一是，质量偏心。

在建造过程中，由于技术所限，施工的误差在所难免，相同尺寸的构件其质量几乎不会相同，布置于对称位置时，质心不会在二者连线的中点。

在实际使用时，活荷载出现的地点不固定（这里包含了人员的走动、家具的摆放位置的可变性以及装修材料分布不均匀），无法准确判定质心与刚心的相对位置关系。

所以偏心必然存在，这也是对于质心和刚心重合的对称结构，我们仍要考虑偶然偏心的理由。

二是，地震力偏心。

地震作用时，地面运动的扭转分量会引起偏心。不是所有的地震力都会按照垂直于某一边的方向作用，而是存在一定的角度。

用途

偶然偏心主要用于结构的扭转不规则判断计算及结构、构件的内力（配筋）计算。

偶然偏心的用法

一、计算扭转位移比时，需要考虑具有偶然偏心的规定水平力作用。

二、对于高层结构，《高规》4.3.3条明确规定需要考虑偶然偏心。

计算单向地震作用时，用质心的偏移值来综合考虑质量偏心和地震力偏心的影响。将各振型地震作用沿垂直于地震作用方向，从质心位置偏移±ei来考虑偶然偏心的影响，ei=5%Li，Li为第i层垂直于地震作用方向建筑物的总投影长度。

三、在条文说明里补充说明当采取底部剪力法计算时，应该考虑偶然偏心。这一条对于使用软件计算时，基本不需要考虑，因为软件主要使用的是振型分解反应谱法。

四、计算双向地震作用时不用考虑，但需要同考虑偶然偏心的单向地震作用计算结果取包络值。

五、当楼层平面有局部突出时，可以按照公式计算出等效边长。

六、偶然偏心直接与单向地震作用方向的建筑物总长度挂钩，当建筑物的长宽比≥3时，可看作长矩形平面，Li值偏大，偶然偏心计算结果不合理。《抗规》3.4.3条指出：“除采用该方向最大尺寸的5%外，也可以考虑具体的平面形状和抗侧力构件的布置调整”，这里的调整，应根据双向地震的计算结果调整偶然偏心的系数，使两种计算假定下，结构扭转位移比数值接近。

七、对于多层结构，在朱总的《问答》一书中，以及微博里也做了相应说明，多层结构也应考虑偶然偏心。

精

总结一下偶然偏心的用法：

一、无论是否为高层结构，均需要勾选偶然偏心。

二、如果是长矩形结构（长宽比≥3），在勾选了偶然偏心之后，仍需要勾选双向地震作用。然后在结构位移计算文件中，查看偶然偏心规定水平力作用下，结构的位移比和双向地震作用下的计算结果。

比如下面这个例子：

这是一个长矩形的结构，在具有偶然偏心的规定水平力作用下，扭转位移比为1.65/1.68，不符合规范要求。

而双向地震作用下，扭转位移比虽然没有直接给出，但可以通过方框内的位移数值算出，为1.39/1.42，符合规范要求。

通过修改x方向的偶然偏心系数为0.1%，使扭转位移比近似相等。另外随着系数的减小，+Y方向和-Y方向的位移比从1.65/1.31变成了1.49/1.48。

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