剪跨比
ratio of shear span to depth
简支梁上集中荷载作用点到支座边缘的最小距离a（a称剪跨）与截面有效高度h0之比。以λ＝a/h0表示。它反映计算截面上正应力与剪应力的相对关系，是影响抗剪破坏形态和抗剪承载力的重要参数。
在其它因素相同时，剪跨比越大，抗剪能力越小。当剪跨比大于3时，抗剪能力基本不再变化。
狭义定义：a/h0
广义定义：M/Vh0
更深一层：主应力与切应力之比，延伸至延性与脆性
。
框架柱端一般同时存在着弯矩M和剪力V，根据柱的剪跨比λ=M/Vho来确定柱为长柱、短柱和极短柱，ho为与弯矩M平行方向柱截面有效高度。λ>2（当柱反弯点在柱高度Ho中部时即Ho/ho>4）称为长柱；1.5<λ≤2称为短柱；λ≤1.5称为极短柱。试验表明：长柱一般发生弯曲破坏；短柱多数发生剪切破坏；极短柱发生剪切斜拉破坏，这种破坏属于脆性破坏
。抗震设计的框架结构柱，柱端剪力一般较大，从而剪跨比λ较小，易形成短柱或极短柱，产生斜裂缝导致剪切破坏。柱的剪切受拉和剪切斜拉破坏属于脆性破坏，在设计中应特别注 意避免发生这类破坏。
偶然偏心是由于施工、使用或地震地面运动扭转分量等不确定因素对结构引起的效应. 偶然偏心是指由偶然因素引起的结构质量分布变化，会导致结构固有振动特性变化，因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心，就是考虑由偶然偏心引起的最不利地震作用。分子筛膜
分类
偶然偏心可分为两类：硅片清洗
一是质量偏心。实际工程都有设计及施工误差，使用时荷载尤其是活荷载的布置与结构设计时的设想也有偏差，因此，实际质心与理论计算的质心有差异。
二是地震地面运动的扭转分量等因素引起的偶然偏心。
“楼层位移比”的定义:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值。对其进行目的是限制结构的扭转量值,它与结构的扭转平动周期比 同属于控制结构扭转方面的概念,而扭转平动周期比主要是考察结构的抗扭转能力,扭转周期过大,说明该结构抗扭能力弱。
“楼层位移比”的计算要求:《抗规》的条文说明3.4.2,3.4.3指出:对于扭转不规则,按刚性楼板计算,当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时,相当于一端为1.0,另一端为1.45;当比值为1.5时,相当于一端为1.0,另一端为3。由此可见楼层的位移比应在刚性楼板假定的条件下进行计算,即考虑楼层楼板在平面内刚度无穷大,楼板的点与点之间没有相对位移,楼板作为一个刚体在楼层平面内有水平位移和转角。另《高规》规定了计算楼层的位移比还须考虑质量偶然偏心的影响。
3质量偶然偏心的概念
结构计算时应考虑由于施工、使用或地震地面运动的扭转分量等因素所引起的质量偶然偏心的不利影响,因此《抗规》3.3.3条规定:计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。根据规范公式3.3.3,直接取各层质量偶然偏心为 0.05Li(Li为垂直于地震作用方向的建筑物总长度) 为附加偏心距来计算单向水平地震作用。据此画出偶然偏心的作用放心图如图1所示:
4 简单模型的试验
为弄清偶然偏心和结构刚度布置的关系,笔者利用PKPM软件对一个简单模型进行了如下的试验。
模型为一单层剪力墙结构,结构布置如图2所示:
从表1的位移输出数据变化我们可以看出,偏心位置的相应方向的结构刚度增大,则结构在该偏心位置的位移比较其相反的偏心位置的位移比增大较多。因此,在实际工程中,如某一偏心位置的位移比超出规范的限值,我们就可以调整结构布置,通过降低该偏心位置所在一侧的结构刚度或者提高该偏心位置的相反位置侧的结构刚度来使结构的总体刚度达到平衡,从而达到降低位移比的目的。调整刚度的方法可以采用增加或较少剪力墙数量、拉伸剪力墙的长度、改变框架柱的截面、或者改变连梁的高度等等,理论上说,通过调整任何结构平面均能使位移比符合限制要求。但是在实际工程中,由于受到建筑功能要求等的限制,结构的位移比调整是有限的。
5 实际工程
为了验证上述推论,现举一个实际工程位移比调整过程的例子。某带裙楼的高层商住楼项目,地上32层,地下一层,采用剪力墙结构,设防烈度为7度(0.15g),场地类别为二类,地震分组为第一组,特征周期为0.35S,裙楼为错层结构,错层模型按照两个标准层输入,首层结构的平面布置如下图所示:
计算时考虑偶然偏心和双向地震,其中梁1、2、3为连梁,其截面均为350×600,梁4、5、6也为连梁,考虑与地下室顶板的连接,其截面均为350×1500,计算结果显示,扭转平动周期比为1.66/2.63=0.63,满足要求。首层位移比输出情况如表2所示:
Y+5%偶然偏心的工况下位移比超限值,根据上面得出的结论我们可以降低Y+5%偶然偏心位置的Y向刚度,增加Y-5%偶然偏心位置的Y向刚度,本例中将梁1截面改为200×400,并根据地下室布局,可直接取消梁2、3,改成连通剪力墙。调整后首层位移比输出如表3所示:
Y+5%偶然偏心的工况下位移比满足要求,但是X+5%偶然偏心工况下位移比超限,我们可以加大X-5%偶然偏心位置的X向刚度,本例中,根据地下室的建筑布局,直接取消梁4、5、6,改成连通剪力墙开较小门洞。调整后首层位移比输出如表四所示:
各工况下的位移比均满足要求。
结束语
结构的位移比调整是一个需要不断尝试和比较的过程,当建筑平面不规则时,往往花费设计人员较多的精力和时间进行结构的合理布置,以符合满足规范对结构概念设计的要求。本文是笔者在做实际工程时对位移比的调整的浅见,所叙述的方法可以为结构布置提供一个方向和思路。笔者建议在进行位移比调整时,每次调整均建立一个模型复件,做好前后几次调整的比较工作,这样才能做到有的放矢,取得事半功倍的效果银行排队叫号系统,并能得到更为合理的结构布置方案。
国外多数抗震设计规范认为tsf过载保护, 需要考虑由于施工、使用等因素所引起的质量偶然偏心或地震地面运动的扭转分量的不利影响。现行国家标准《抗震规范》中, 对平面规则的结构, 采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响。对于高层建筑而言, 规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5 %作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用, 是和国外有关标准的规定一致的。实际计算时, 可将每层质心沿参考坐标系的
同一方向(正向或负向) 偏移, 分别计算地震作用和作用效应; 也可近似按照原始质量分布情况计算地震作用, 再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用, 分别计算结构的地震作用效应。对于连体结构、多塔楼结构, 相对分离的塔块可按其自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心值。
质量偶然偏心和双向地震作用是否同时考虑
质量偶然偏心和双向地震作用都是客观存在的事实, 是两个完全不同的概念。在地震作用计算时, 无论考虑单向地震作用还是双向地震作用, 都有结构质量偶然偏心的问题; 反之, 不论是否考虑质量偶然偏心的影响, 地震作用的多维性本来都应考虑。显然, 同时考虑二者的影响计算地震作用原则上是合理的。但是, 鉴于目前考虑二者影响的计算方法并不能完全反映实际地震作用情况, 而是近似的计算方法, 因此, 二者何时分别考虑以及是否同时考虑, 取决于现行规范的要求.按照《高规》的规定, 单向地震作用计算时, 应考虑质量偶然偏心的影响; 质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构, 应考虑双向地震作用计算。因此, 质量偶然偏心和双向地震作用的影响可不同时考虑。如此规定, 主要是考虑目前计算方法的近似性以及经济方面的因素。至于考虑质量偶然偏心和考虑双向地震作用计算的地震作用效应谁更为不利, 会随着具体工程而不同, 或同一工程的不同部位(不同构件) 而不同, 不能一概而
论。因此, 考虑二者的不利情况进行结构设计, 显然是可取的。
楼层扭转位移控制时为何要考虑质量偶然偏心的影响
《高规》第4.3.5 条, 分别规定了楼层最大位移(层间位移) 与平均位移(层间位移) 之比值的下限1.2 和上限1.5 (或1.4) , 并规定地震作用位移计算应考虑质量偶然偏心的影响。考虑质量偶然偏心的要求, 除规则结构外, 比现行国家标准《抗震规范》的规定严格, 是高层建筑结构设计的需要, 也与国外有关标准的规定一致。
当计算双向地震作用时, 楼层扭转位移控制可否不考虑质量偶然偏心的影响
《高规》第31313 条条文说明“当计算双向地震作用时, 可不考虑质量偶然偏心的影响”, 主要表示地震作用计算时, 质量偶然偏心和双向地震作用可不同时考虑, 并不表示判断楼层扭转位移鄙限值时, 不考虑质量偶然偏心的影响。因此, 如果计算了双向地震作用, 按理应再单独计算考虑质量偶然偏心的地震作用, 以判断位移比是否满足要求。实际工程中, 对确实需要考虑双向地震作用的结构, 也可以近似按此位移进行扭转位移比控制, 但位移计算应按双向地震作用效应的规定计算。
为何第4.6.3 条“楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响”
《高规》第4.6.3 条楼层层间位移角控制条件,采用了层间最大位移计算, 考虑了扭转的影响。
抗震设计中, 核算楼层层间位移角限制条件时, 可不考虑质量偶然偏心的影响, 主要考虑到, 新规范采用楼层最大层间位移控制层间位移角已经比原规程J GJ3-91 严格, 而侧向位移的控制是相对宏观的要求, 同时也考虑到与《抗震规范》等国家标准保持一致
施工缝：受到施工工艺的限制，按计划中断施工而形成的接缝，被称为施工缝。混凝土结构由于分层浇筑，在本层混凝土与上一层混凝土之间形成的缝隙，就是最常见的施工缝。所以并不是真正意义上的缝，而应该是一个面；
沉降缝：为克服结构不均匀沉降而设置的缝，须从基础到上部结构完全分开；
伸缩缝：为克服过大的温度应力而设置的缝，基础可不断开；
抗震缝：为使建筑物较规则，以期有利于结构抗震而设置的缝，基础可不断开。
在抗震设防区，沉降缝和伸缩缝须满足抗震缝要求。
三个缝基本上都是一样的，外墙处两边一边都有墙体，地面两边都有梁，屋面一般都要做一个盖子防水，缝中间用油膏之类嵌缝
建筑物在外界因素作用下常会产生变形，导致开裂甚至破坏。变形缝是针对这种情况而预留的构造缝。变形缝可分为伸缩缝、沉降缝、防震缝三种。
伸缩缝 为防止建筑构件因温度变化，热胀冷缩使房屋出现裂缝或破坏，在沿建筑物长度方向相隔一定距离预留垂直缝隙，这种因温度变化而设置的缝叫做伸缩逢。建筑构件因温度和湿度等因素的变化会产生胀缩变形。为此，通常在建筑物适当的部位设置竖缝，自基础以上将房屋的墙体、楼板层、 屋顶等构件断开，将建筑物分离成几个独立的部分，使各部分都有伸缩的余地。变形主要是因温度变化引起的，所以伸缩缝又称温度缝。建筑物上设置单个伸缩缝的最大间距，应根据建筑材料、结构形式、使用情况、施工条件以及当地气温和湿度变化等因素确定，砖石结构为100～150米，钢筋混凝土结构为35～75米，无筋混凝土为10～20米，宽度20mm ～30 mm。各种结构的设计规范中都有相应的规定。
伸缩缝的构造，必须满足建筑结构沿水平方向变形的要求。外墙上的伸缩缝，为防止风雨侵入室内，要求用有弹性的、憎水的、不易被挤出的材料填嵌缝隙。常用的材料有沥青麻丝、浸沥青木丝板、氯丁橡胶、泡沫塑料等。缝口还须用镀锌铁皮、铝板或塑料板等作盖缝处理。内墙伸缩缝的处理，随室内装修不同而异，可选用木条、木板、塑料板、金属板等盖缝。楼层地面伸缩缝，可在缝口填嵌沥青麻丝等，上铺活动盖板或橡皮条等，以防
灰尘落至下一楼层。屋顶的伸缩缝，则用镀锌铁皮、铝板或预制钢筋混凝土板等作盖缝处理，着重作好防水。地下建筑、地下室等处的伸缩缝，出于防水要求，常在防水结构层的外侧或底部加铺玻璃布油毡、橡胶片、镀锌铁皮、紫铜片，以及采用内埋式或可卸式止水带（如橡胶、塑料、金属等），并用沥青砂浆、沥青麻丝或浸沥青木丝板等填嵌缝隙。在现浇整体式钢筋混凝土建筑中，由于混凝土在浇灌后的一段时间内有较大的收缩变形，以后才趋于稳定，可利用这一特性，将沿钢筋混凝土结构的长向分成几段，中间留缝，待第一期工程施工1～2个月后，再浇灌合缝。这种只在施工期间保留的临时性温度收缩缝,称为后浇缝,或称收缩带。后浇缝的宽度一般为50～100厘米,缝的间距约为20～25米，并尽量和施工时的接缝结合设置；缝的填充材料，可用掺铝粉的混凝土。
在建筑物中设置伸缩缝及其最大间距问题，目前认识不尽一致，各国的规定和作法也不相同。如联邦德国、苏联和一些东欧国家,采取严格的伸缩缝间距,以防止建筑物产生裂缝。日本、美国等是在计算中考虑温度应力，一般不设伸缩缝。英国、法国等则处理比较灵活。中国从20世纪50年代开始,探讨建筑物设置伸缩缝的理论cd架,提出了初步的理论依据，解决了若干工程实际问题。
沉降缝 为防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏所设置的垂直缝称为沉
降缝。当一幢建筑物建造在不同土质且性质差别较大的地基上，或建筑物相邻部分的高度、荷载和结构形式差别较大，以及相邻墙体基础埋深相差悬殊时，为防止建筑物出现不均匀沉降，以至发生错动开裂，应在差异处设置贯通的垂直缝隙，将建筑物划分若干个可以自由沉降的独立单元。沉降缝同伸缩缝的显著区别在于沉降缝是从建筑物基础到屋顶全部贯通。沉降缝宽度与地基性质和建筑高度有关沉降缝的构造与伸缩缝基本相同，但盖缝的作法，必须保证相邻两个独立单元能自由沉降。在砖混结构中，沉降缝两侧建筑的基础通常采用两种方案：①挑梁基础，即在沉降缝一侧墙的基础按正常设置，另一侧的纵墙由悬挑的挑梁承担，梁端另设基础梁和轻质隔墙。②采用双墙方案，即在沉降缝两侧都设承重墙，以保证每个独立单元都有纵横墙封闭联结，结构整体性好。在两承重墙间距较小时，为克服基础的偏心受力，可采用在平面布置上为两排交错设置的独立基础，上放承墙的基础梁。沉降缝同时起着伸缩缝的作用，在同一个建筑物内，两者可合并设置，但伸缩缝不能代替沉降缝。在钢筋混凝土框架结构中的沉降缝通常采用双柱悬挑梁或简支梁作法。设置原则：
（1）建筑物平面的转折部位
（2）建筑的高度和荷载差异较大处
（3）过长建筑物的适当部位
（4）地基土的压缩性有着显著差异
（5）建筑物基础类型不同以及分期建造房屋的交界处
在地震区，凡设置伸缩缝或沉降缝的，都应根据地震要求增加缝的宽度，防止在地震时两墙由于震幅不同而相撞。
防震缝 在地震烈度≥6度的地区，为防止建筑物各部分由于地震引起房屋破坏所设置的垂直缝称为防震缝。针式吸盘其设置要求见建筑防震。一般从基础顶面断开，并贯穿建筑物全高。最小缝隙尺寸为50 ～100 mm。缝的两侧应有墙，将建筑物分为若干体型简单、结构刚度均匀的独立单元。设置原则：
（1）房屋立面高差在6m以上
（2）房屋有错层，并且楼板高差较大
（3）各组成部分的刚度截然不同
规定：在地震设防区，当建筑物需设置伸缩缝或沉降缝时，应统一按防震缝对待。
