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清华大学香港大学上海交通大学同济大学土木工程结构设计学术研究

高层结构设计核心参数的基本理论

上海交通大学于二青

1.位移比（层间位移比）:

1.1名词释义：

（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的

比值。

（2)层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位

移角的比值。

其中：

最大水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移。

平均水平位移：墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和

除2。

层间位移角：墙、柱层间位移与层高的比值。

最大层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值。

平均层间位移角：墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。

1.3控制目的:

高层建筑层数多，高度大，为了保证高层建筑结构具有必要的刚度，

应对其最大位移和层间位移加以控制，主要目的有以下几点：

1保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控

制楼面梁板的裂缝数量,宽度。

2保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
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3．控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

1.2相关规范条文的控制：

[抗规]3.4.2条规定，建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应

具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水

平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)

平均值的1.2倍。

[高规]4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A、B

级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且***高度高层建

筑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

层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

[高规]4.6.3条规定，高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大

位移与层间之比（即最大层间位移角）Δu/h应满足以下要求：

结构休系Δu/h限值

框架1/550

框架-剪力墙，框架-核心筒1/800

筒中筒，剪力墙1/1000

框支层1/1000

1.4电算结果的判别与调整要点:

PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、

最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值，详

位移输出档WDISP.OUT。但对于计算结果的判读,应注意以下几点：

（1）若位移比（层间位移比）超过1.2，则需要在总信息参数设置中
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考虑双向地震作用;

（2）验算位移比需要考虑偶然偏心作用，验算层间位移角则不需要

考虑偶然偏心

（3）验算位移比应选择强制刚性楼板假定，但当凸凹不规则或楼板

局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当

平面不对称时尚应计及扭转影响

（4）最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。构件

设计与位移信息不是在同一条件下的结果（即构件设计可以采用弹性

楼板计算，而位移计算必须在刚性楼板假设下获得），故可先采用刚

性楼板算出位移，而后采用弹性楼板进行构件分析。（5）因为高层

建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移一般都发生

在结构单元的边角部位

2．周期比：

2.1名词释义：

周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平

动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周期比主

要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，使结构的抗

扭刚度不能太弱。因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭

转效应将明显增大。

2.2相关规范条文的控制：

[高规]4.3.5条规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第
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一自振周期T1之比（即周期比），***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复杂高层建筑不应大于0.85。

[高规]5.1.13条规定，高层建筑结构计算振型数不应小于9,抗震计算时,

宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于15,对于多塔楼结

构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量

不小于总质量的90%。

2.3电算结果的判别与调整要点:

(1).计算结果详周期、地震力与振型输出档。因SATWE电算结果中并

未直接给出周期比,故对于通常的规则单塔楼结构，需人工按如下步

骤验算周期比:

a）根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数(三者之和等于1)判别

各振型分别是扭转为主的振型（也称扭振振型）还是平动