高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不規(guī)則性分析

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摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，可利用的土地資源也越來越少，對(duì)比大城市而言，高層建筑工程設(shè)計(jì)一定程度上減少了對(duì)土地的利用率。傳統(tǒng)的建筑的特點(diǎn)多以對(duì)稱性和一致性為準(zhǔn)，而隨著時(shí)代的發(fā)展人們對(duì)美的定義的重新認(rèn)知，使得現(xiàn)代設(shè)計(jì)者們?yōu)橛蠒r(shí)代建筑的特點(diǎn)開始設(shè)計(jì)具另類風(fēng)格的建筑物，例如鳥巢，這種新穎的建筑風(fēng)格在某種程度上代表了我國觀賞性建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。雖然這些建筑會(huì)給人帶來耳目一新的感覺，但是在實(shí)際的操作中給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和施工人員帶來了一定的困難。但是，現(xiàn)代主義建筑在追求土地資源合理運(yùn)用的同時(shí)，也在趨向個(gè)性化發(fā)展，即不規(guī)則性，這就給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和施工人員帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，對(duì)此，本文將通過不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和存在問題進(jìn)行分析并對(duì)不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的提出應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞:不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題措施

1現(xiàn)代主義建筑中不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1．1平面不規(guī)則性

在平面不規(guī)則類型中主要分扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù):(1)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則主要表現(xiàn)在每一層樓的最大彈性水平移是該棟樓樓層兩端水平移平均值的1．2倍，或者最大層間移位是該樓層的兩端的層間移位平均值的1．2倍;(2)凹凸不規(guī)則類型主要是以建筑結(jié)構(gòu)面凹進(jìn)一側(cè)的尺寸大于實(shí)際投影方向上總尺寸的30%為準(zhǔn);(3)樓板局部不規(guī)則主要以樓板尺寸以及平面剛度發(fā)生的急劇變化為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

1．2豎向不規(guī)則性

建筑不規(guī)則整體結(jié)構(gòu)除平面不規(guī)則外還包括豎向不規(guī)則類型，而豎向不規(guī)則中主要分為以下幾種:(1)側(cè)向剛度不規(guī)則以該樓層的側(cè)向剛度值小于與其相鄰上一樓層的70%，或者小于該樓層以上相鄰的三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%，除掉頂層外的樓層布局收進(jìn)的水平向尺度大于與其相鄰下一層的25%為判斷依據(jù);(2)豎向抗側(cè)力不規(guī)則以豎直方向上的抗側(cè)力產(chǎn)生的內(nèi)力通過水平的轉(zhuǎn)換構(gòu)建而向下傳遞為依據(jù);(3)樓層承載力突變以層間的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受剪程度小于上一層的受剪程度的80%為判斷標(biāo)準(zhǔn);(4)樓層間質(zhì)量突變以樓層質(zhì)量大于相鄰的下一樓層質(zhì)量的1．5倍為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)中的問題

不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些應(yīng)力集中的部位，這些部位一旦受到較大的水平力影響會(huì)最先出現(xiàn)問題，嚴(yán)重的會(huì)造成破壞。另外，因不規(guī)則的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的較大的扭轉(zhuǎn)力，對(duì)結(jié)構(gòu)本身都是存在影響的。假設(shè)樓板為平面內(nèi)的無限剛，當(dāng)期結(jié)構(gòu)發(fā)生平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)生受力變化。通過公式中為剛性樓蓋的計(jì)算同一側(cè)樓角點(diǎn)豎向最大水平位移;為剛性樓蓋的計(jì)算同一側(cè)樓角點(diǎn)豎向最小水平位移;為剛性樓蓋的計(jì)算，該樓層平均水平位移;使位移比為，并將其帶入到公式中得出，另外當(dāng)時(shí)，從以上對(duì)比數(shù)據(jù)中可以看出當(dāng)時(shí)，整個(gè)構(gòu)建的受力呈現(xiàn)不均勻的狀態(tài)。按照國家抗震規(guī)范可以把建筑方案分為三個(gè)等級(jí)，第一個(gè)是一般不規(guī)則，處理措施是按照一般規(guī)范、規(guī)程的相關(guān)規(guī)定加強(qiáng)保護(hù)措施;第二個(gè)是特殊不規(guī)則，處理時(shí)需要經(jīng)過專業(yè)部門的研究和論證后采取高于一般規(guī)范的規(guī)章制度進(jìn)程加強(qiáng)措施，并且對(duì)于高層建筑嚴(yán)格按照建筑部第111號(hào)命令進(jìn)行抗震設(shè)防和專項(xiàng)檢查;第三個(gè)是嚴(yán)重不規(guī)則，對(duì)于此類建筑要求建筑師進(jìn)行修改和調(diào)整。根據(jù)上文中對(duì)平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的介紹，也需要通過這兩個(gè)方面對(duì)其安全性進(jìn)行考慮，平面不規(guī)則中需要考慮的為以下三個(gè)方面:首先，平面質(zhì)量的偏心，因?yàn)榻孛娉叽绮煌慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)造成質(zhì)量偏心的產(chǎn)生，另外，由于結(jié)構(gòu)施工、使用等因素也會(huì)造成質(zhì)量偏心;其次，平面剛度偏心，因?yàn)樗艹休d負(fù)荷的不用，施工環(huán)境等復(fù)雜因素會(huì)造成平面剛度的不唯一性。進(jìn)而產(chǎn)生一定的平面剛度偏心;再次，平面強(qiáng)度偏心，因?yàn)樯衔闹械膬煞N偏心現(xiàn)象較為常見，導(dǎo)致人們經(jīng)常忽視了平面強(qiáng)度偏心，在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)施中，因?yàn)樗浠炷?、各種型號(hào)的鋼筋等構(gòu)件因素的不同，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度存在較大的差異，這種情況下容易造成強(qiáng)度偏心的想象發(fā)生。

3針對(duì)高層建筑不規(guī)則性的措施

3．1減少高層建筑中相對(duì)偏心距的大小

根據(jù)時(shí)屬于大偏心受壓構(gòu)件，屬于小偏心受壓構(gòu)件的原理，對(duì)偏心距進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整有利于改善結(jié)構(gòu)空間和平面的整體分布，能夠保證結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際的工程建設(shè)中采取一定的措施以減少偏心距，首先在對(duì)其具體的數(shù)據(jù)要進(jìn)行精確的運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算得出相應(yīng)的值并制定合理的調(diào)整方案，并且在設(shè)計(jì)圖紙上需要明確的標(biāo)注出相對(duì)離心距的位置，還需要對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行分析，這樣才能有利于減少偏心距的大小，使整體設(shè)計(jì)更為合理。

3．2根據(jù)實(shí)際改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和抗扭剛度的大小

根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果得知，高層主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的效用和自我震動(dòng)周期的平方值中具有保持線性的函數(shù)關(guān)系。所以，在對(duì)高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以合理的降低建筑結(jié)構(gòu)自我診斷的周期長短，以此來削弱高層主體結(jié)構(gòu)。在相關(guān)剪刀墻的設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)調(diào)節(jié)墻體的長度和大小來達(dá)到此目的。在實(shí)際的操作中，以改善高層建筑主體結(jié)構(gòu)邊緣裝置柱梁的方式。來降低高層主體結(jié)構(gòu)的自我震動(dòng)周期，此外提高邊緣連梁值的大小同樣可以起到調(diào)整的作用。

3．3合理增加高層建筑主體結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度

如果想實(shí)現(xiàn)更好的結(jié)構(gòu)分布效果，除了從主體結(jié)構(gòu)的調(diào)整上采取措施，還需要加強(qiáng)建筑邊緣的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在出現(xiàn)外力影響的情況下，建筑主體結(jié)構(gòu)會(huì)因此發(fā)生嚴(yán)重的破壞，相關(guān)人員調(diào)差發(fā)現(xiàn)，如果高層建筑受到雙向水平地震作用，處于彈性期間時(shí)，會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)因回彈不發(fā)生變化，而處于非彈性期間形態(tài)發(fā)生變化進(jìn)而產(chǎn)生偏心現(xiàn)象等問題。在此情況下，就需要建筑具備一定的抗震性，加強(qiáng)建筑邊緣結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，提高周邊抗扭構(gòu)建的抗剪力，使建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震的作用下也能發(fā)揮自身功能處于整體彈性狀態(tài)，保證建筑的完整性，給建筑內(nèi)的人員逃生時(shí)提供一定的時(shí)間。

3．4依據(jù)科學(xué)建立防震縫

在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師們經(jīng)常會(huì)碰見空間與平面形體復(fù)雜的高層建筑圖紙，在諸多條件的制約下，很難將這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成有規(guī)劃的整體，對(duì)于此類現(xiàn)象就需要建立一些防震縫來保證工程的質(zhì)量。另外應(yīng)用防震縫有利于將房屋分成若干形式簡單，結(jié)構(gòu)剛度均勻分布的獨(dú)立部分，以此減輕因相鄰建筑由地震造成的碰撞，進(jìn)而導(dǎo)致房屋的破壞。同時(shí)在建立防震縫時(shí)需要注意的兩點(diǎn):一是如果建立防震縫兩側(cè)的設(shè)施不同或抗震力不同，需要按照抗震力弱的一方進(jìn)行設(shè)置;二是如果出現(xiàn)鄰近建筑物沉降值超出限值的情況，需要建立相應(yīng)的沉降防震縫。

3．5合理布局不規(guī)則部件

為保證在高層建筑過程中出現(xiàn)的各種意想不到的情況，需要設(shè)計(jì)設(shè)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，注重對(duì)不規(guī)則部件的規(guī)劃和安排，以利于減少整體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的偏小現(xiàn)象，避免因不規(guī)則部件的散亂布局造成建筑出現(xiàn)大幅度的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

4結(jié)語

在現(xiàn)代工程建設(shè)中，高層建筑的不規(guī)則性已成為時(shí)展的趨勢(shì)，而如何在建造不規(guī)則高層建筑使保證整體結(jié)構(gòu)的完善和建筑的質(zhì)量，需要在設(shè)計(jì)施工中對(duì)比較薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)，并提出相應(yīng)的解決方案，這樣才能更好的保證高層建筑的安全性，在實(shí)際建設(shè)施工中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理性的改進(jìn)，利用新技術(shù)和新概念，減少建設(shè)過程中的不利影響，做到在保證建筑美觀的同時(shí)保證建筑的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］張磊．大型鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝質(zhì)量檢測(cè)與變形監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．北京建筑大學(xué)，2015．

［2］張同波．建筑工程中影響施工的部分設(shè)計(jì)問題的研究與思考［J］．施工技術(shù)，2011，40(1):41－46．

［3］譚衢霖，魏健，胡吉平．基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑工程沉降變形預(yù)測(cè)［J］．應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2015(3):629－636．

［4］楊偉明．高聳建筑物的混凝土泵送施工設(shè)計(jì)［J］．施工技術(shù)，2007，36(4):86－88．

［5］史海疆．引領(lǐng)綠色建筑的未來:上海中心節(jié)能技術(shù)剖析訪同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司副總工程師夏林［J］．電氣應(yīng)用，2015(02)．

［6］姜海鳳．關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的研究和應(yīng)用［J］．江西建材，2015(7):55－55．

作者：馬萍 單位：河南省人防建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司