层间位移角常见问题汇总（上）

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层间位移角是结构分析与设计所要关注的一个重要指标，目前结构工程界对此的讨论也比较多，其中也有很多争论。但不管后续规范对于层间位移角的计算方法以及限值是否进行调整以及如何调整，层间位移角仍将作为衡量结构整体性能的一个重要指标，这一点应该是肯定的。下面就工程师在使用软件过程中，针对层间位移角结果遇到的一些问题进行整理，希望能够对大家有所帮助。

本期问题：

· 为什么分析结束以后，层间位移角是0？· 不同软件小震弹性层间位移角为何相差很大？

下期问题：

· 竖向加载用一次性加载还是施工阶段加载？· 如何自定义位置计算层间位移角？· 如何查看最大层间位移角的位置？· 如何分塔查看层间位移角？

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问题一：为什么分析结束以后，层间位移角是0？回答这个问题之前，首先我们先了解一下层间位移角是如何统计的。软件统计层间位移角时，一般遵循如下步骤：· 对同一时刻，提取各竖向构件（框架柱和剪力墙边缘构件）上下两个顶点的位移后，取其差值并除以层高（构件长度）即为各个构件在该时刻的层间位移角；

· 对同一构件，取所有时刻层间位移角的最大值得到该构件的层间位移角；

· 对同一楼层，取所有竖向构件最大值，即为该楼层的层间位移角；

· 根据各楼层得到的层间位移角，即可得到整个结构的最大层间位移角曲线。

对于剪力墙结构，软件根据剪力墙边缘构件来统计层间位移角。导入PKPM模型时，程序可以自动导入PKPM模型中边缘构件配筋，并根据面积相等原则等代为方钢管布置在剪力墙的两端。对于YJK模型，由于无法读取边缘构件配筋面积，因而需要在导入时指定边缘构件的配筋率。导入ETABS、SAP2000以及MIDAS模型时，由于不导入配筋结果，因而也需要指定配筋率。如果未指定边缘构件配筋率，则由于没有边缘构件会导致程序无法统计层间位移角。

图1 预处理对话框

图2 指定配筋率

问题二：不同软件小震弹性层间位移角为何相差很大？

图3  某剪力墙结构

某6度区剪力墙结构，地上56层，建筑高度为177.8米，设防烈度为6度，设计地震分组第一组，场地类别为II类。采用人工波进行弹性时程分析，采用双向地震加载，主次方向峰值加速度之比为1:0.85。

（a）RGB.x

(b) RGB.y

图4 人工波时程曲线

采用SAUSAGE与某弹性设计软件进行小震弹性时程分析，两个软件计算的主方向层间位移角结果如图5所示。SAUSAGE中最大层间位移角位于顶层，最大值为1/756。某弹性设计软件中最大层间位移角为1/2130，两者相差了将近3倍。

(a)SAUSAGE            (b)某弹性设计软件

图5 层间位移角

查看两个模型前三阶振型的周期（表1），都比较一致，说明两个模型的刚度比较接近。两个模型的基底剪力分别为5100kN和4700kN，也差别不大。荷载差别不大，刚度接近的情况下为何层间位移角有这么大的差别？

表1 结构周期对比

最后比较下来问题出在了初始荷载作用下的变形是否考虑上面。在SAUSAGE中，弹性时程分析自动考虑初始荷载作用下的内力和变形结果，而某弹性设计软件模型中对此未予考虑。

(a)SAUSAGE           (b)某弹性设计软件

图6 楼层剪力

SAUSAGE中竖向荷载作用下的变形如图7所示，顶部竖向荷载作用下最大变形已经达到了81.3mm。某弹性设计软件地震作用下的顶部楼层位移最大值为58.2mm，SAUSAGE地震作用下顶部楼层位移最大值为138.8mm，如果减去竖向荷载最大变形81.3mm，顶部楼层位移为57.5mm，与某弹性设计软件结果基本一致。

图7 一次性加载结构变形   图8 施工阶段加载结构变形

竖向荷载作用下的层间位移角如图9所示，一次性加载时最大值为1/1151。扣除竖向荷载作用下的层间位移角结果，地震作用下的层间位移角为1/747，与某弹性设计软件计算结果一致。

图9 层间位移角对比

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