偶然偏心
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2023年2月28日发(作者：大气污染防治措施)龙源期刊网
论述多层建筑是否考虑偶然偏心的作用
作者：夏明钊
来源：《中国科技博览》2015年第28期
[摘要]近年来随着我国经济水平的提高，城镇化水平也逐年提升。多层建筑已经成为我国
基本的一种建筑形式，但是对于多层建筑是否考虑偶然偏心影响目前有较大争议，本文就此问
题进行探讨。
[关键词]多层建筑偶然偏心地震作用
中图分类号：U465文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）28-0100-01
1、引言
近年来随着我国经济水平的提高，城镇化水平也逐年提升。不管是在我国还是国外多层建
筑是主流的建筑形式，多层建筑有着建筑形式灵活，造价低，建设周期短等优点，广泛应用于
我国广大地区。特别是新型城镇或者城乡结合部是多层建筑的聚集地区，建筑形式主要为多层
住宅或者多层商业。
近年来多层建筑是否需要考虑偶然偏心的作用这个问题争议颇多，笔者谈谈个人对此问题
的理解，一起探讨。
2、从规范要求角度分析
首先，规范的适用范围：多层结构适用于《抗规》，而高层适用于《高规》和《抗规》。
偶然偏心的概念仅出现在《高规》中“见4.3.3计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响”。
在条文说明中本条规定主要是考虑结构地震动力反应过程中可能由于地面扭转运动、结构实际
的刚度和质量分布相对于计算假定值的偏差，以及在弹塑性反应过程中各抗侧力结构刚度退化
程度不同等原因引起的扭转反应增大；特别是目前对地面运动扭转分量的强震实测记录很少，
地震作用计算中还不能考虑输入地面运动扭转分量。采用附加偶然偏心作用计算是一种实用方
法。
多层结构不一定要满足《高规》，但《抗规》里面要求考虑扭转藕联的计算方法（注意扭
转藕联与偶然偏心是两个概念），当质量和刚度明显不对称不均匀时还要考虑双向地震作用。
因此，多层结构应采用考虑扭转藕联的振型分解反应谱法计算地震作用（SATWE默认的
方法），当扭转位移比较大时还要考虑双向地震作用。
3、从计算角度分析
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从计算原理角度来讲，在2002版《高规》第3.3.3条文说明和《抗规》第5.2.3条文说明
中都提到，对规则结构若不采用扭转耦联计算时，应增大边榀结构的地震内力，这是对偶然偏
心的简化处理，比如计算平面框架时用的边榀增大系数。随着计算机计算水平的发展，在结构
地震计算中2010版《高规》中已经取消这简化算法，明确要求采用扭转藕联的振型分解反应
谱计算方法，并且要附加偶然偏心。
那么计算了扭转耦联，是否可不再考虑偶然偏心呢？答案是否定的。
《抗规》条文说明5.2.3条第3款，平面规则的稀柱框架—核心筒结构，由于扭转刚度较
小、第一周期为扭转振型时，应分别计算扭转耦联及偶然偏心，并取其大者。
按照偶然偏心的物理概念，既然结构抗震设计要考虑施工、使用的偶然偏心及地震时地面
运动的扭转分量，那么不论高层还是多层都应计算偶然偏心。而在欧美日等发达国家的抗震规
范都规定计算地震作用时都应考虑偶然偏心的影响，并且对与不规则的结构，除了结构本身存
在的偏心外，还应考虑附加偶然偏心的影响。
4、工程案例分析
笔者同时结合实际工程为例分析探讨下是否考虑偶然偏心地震作用对多层建筑的影响。
4.1工程概况
本工程为河北省唐山市丰润区沙流河镇龙辉商厦，地下2层，地上4层；建筑总高度
22.2m。地下二层为车库及设备用房，地下一层为超市及设备用房，地上四层为商业。结构体
系为框架结构。柱距为9mX8.2m，X向为6跨，总长为56.5m；Y向为5跨，总长为40.9m，
主体典型平面图如图1所示。
工程的抗震设防烈度为8度（0.20g），场地类型为Ⅱ类，一般地段，设计地震分组为第
一组，设计特征周期0.35s，水平地震影响系数最大值：0.16（多遇地震）0.9（罕遇地震）。
将此工程分成两个模型，分别计算偶然偏心与不计算偶然偏心进行对比分析。
4.2计算结果分析
4.2.1考虑偶然偏心下的地震作用计算指标
X方向最大层间位移角：1/657（第3层第1塔）
Y方向最大层间位移角：1/621（第3层第1塔）
工况12X+偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移
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X方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.08（第3层第1塔）
工况13X-偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移X方向最大层间位移与平均层
间位移的比值：1.11（第4层第1塔）
工况15Y+偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移Y方向最大层间位移与平均层
间位移的比值：1.21（第5层第1塔）
工况16Y-偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移Y方向最大层间位移与平均层
间位移的比值：1.13（第3层第1塔）
4.2.2非考虑偶然偏心下的地震作用计算指标
X方向最大层间位移角：1/657（第3层第1塔）
Y方向最大层间位移角：1/621（第3层第1塔）
工况7X方向地震作用规定水平力下的楼层最大位移
X方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.06（第7层第1塔）
工况8Y方向地震作用规定水平力下的楼层最大位移
Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.06（第5层第1塔）
分析比较以上两组计算模型的指标信息，发现偶然偏心对结构的层间位移角没有任何影
响；但是对结构的位移比影响较大，在偶然偏心的作用下，X，Y方向位移比都有相应的增
大。说明结构的扭转作用增强，偶然偏心对结构的扭转起到了不利作用。
本工程的长宽比相对较小（1.38），偶然偏心对其作用就有比较大的影响，虽然在此结构
布置中梁、柱截面不变的情况下配筋可能不会有较大变化，但是对结构的扭转及受力作用已经
产生较大影响。
在2008年的汶川地震中，倒塌或损坏的基本为多层建筑，其中包括大量框架结构。虽然
框架结构的承载力延性较好，在地震中较少发生倒塌。但对于很多在结构形式上没有做到尽然
合理，在设计阶段没有做到墙柱弱梁，以致发生了严重损坏或者倒塌。并且在我国多层建筑一
般是作为沿街商业或者农村民居，并且很多业主在商业的使用过程中很少按照设计图纸中分布
荷载和隔墙，势必造成实际使用中的偏心，并且这些建筑大多分布在城镇人流密集的场所，一
旦倒塌或者损坏对人员生命和财产带来巨大损失。
5、结语
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随着我国经济水平的提高，城镇化进程的推进，国民有一定的承受能力愿意为建筑的可靠
度付出经济投资。需要我们设计人员转变思维模式，不能一味的节省而欠考虑震后建筑的恢
复。
在此笔者认为PKPM仅提及多层不规则结构需计算偶然偏心是不够全面的，有些规则结
构也应考虑偶然偏心影响，如《抗规》条文说明中举的例子。也希望广大设计院切身为业主的
生命财产着想，在多层结构中考虑偶然偏心作用适当提高含钢量是妥当的。
参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010
[2]建筑抗震设计规范GB50011-2010
[3]徐有邻.汶川地震震害调查及对建筑结构安全的反思